張 騰

(中國電子科技集團公司 第二十研究所，陜西 西安710068)

0 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System)是我國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、歐盟Galileo系統(tǒng)并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)單點絕對定位在很多方面略顯不足，特別是其定位精度較差。而這不能滿足某些領(lǐng)域?qū)?dǎo)航定位精度高的需求。而偽距差分技術(shù)很好的解決了單點定位精度較差的問題。本文既是在分析差分GPS相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，提出了一種適合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的偽距差分技術(shù)，以提高北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位精度。

1 偽距差分定位技術(shù)原理

偽距差分技術(shù)的基本原理主要是依據(jù)衛(wèi)星的時鐘誤差，衛(wèi)星星歷誤差、電離層延時與對流層延時所具有的空間相關(guān)性和時間相關(guān)性這一事實。對于處在同一地域內(nèi)的不同接收機，它們的測量值中所包含的上述4種誤差成分近似相等或高度相關(guān)。將其中一個接收機作為基準(zhǔn)接收機(基準(zhǔn)站)。其位置是預(yù)先精確知道的，因此可以準(zhǔn)確計算出衛(wèi)星到基準(zhǔn)接收機的真實幾何距離。將基準(zhǔn)接收機對這一衛(wèi)星的距離觀測值與這一真實幾何距離相比較，兩者的差異就是基準(zhǔn)接收機對這一衛(wèi)星的測量誤差。

在同一時刻。同一地域內(nèi)的其他接收機對同一衛(wèi)星的距離測量值有相關(guān)或相近的誤差，如果基準(zhǔn)接收機將其接收機測量誤差通過電波發(fā)射臺發(fā)送給用戶接收機(流動站)，用戶接收機可以利用接收到的基準(zhǔn)接收機的測量誤差來校正用戶接收機對同一衛(wèi)星的距離測量值，從而提高流動站接收機的測量精度和定位精度。如圖1所示：

圖1

偽距差分技術(shù)就是利用基準(zhǔn)接收機播發(fā)的差分校正量來降低甚至消除用戶接收機測量值從而提高定位精度。

用戶接收機利用式（1）對測量偽距進行修正。

其中，△pi是用戶接收機收到的第i顆衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘差，是用戶接收機衛(wèi)星鐘差修正后的測量偽距。

將修正后的偽距做最小二乘定位，得到解算結(jié)果（位置信息）。

其原理框圖如圖2所示：

圖2

2 仿真結(jié)果

通過試驗對北斗系統(tǒng)單點定位和偽距差分定位的精度進行了對比，所選取的數(shù)據(jù)為2014年3月3日，在某已知標(biāo)校位置的定位數(shù)據(jù)，取其中600個歷元的數(shù)據(jù)，使用同樣的定位軟件得到差分前后的定位結(jié)果。

圖3縱坐標(biāo)表示差分前后的經(jīng)度與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差，單位為度(°)；圖4縱坐標(biāo)表示差分前后的緯度與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差，單位為度(°)；圖5縱坐標(biāo)表示差分前后的緯度與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差，單位為米(m)；橫坐標(biāo)表示實測數(shù)據(jù)的連續(xù)采樣點數(shù)。

圖3 經(jīng)度與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差分布圖

圖4 緯度與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差分布圖

圖5 高度與基準(zhǔn)坐標(biāo)的偏差分布圖

通過對數(shù)據(jù)進行計算可知，水平方向的定位精度為，高程方向的定位精度為，差分定位明顯優(yōu)于單點定位。表1為差分前后的定位精度的均值與標(biāo)準(zhǔn)差之對比。

表1 差分前后的定位精度的均值與標(biāo)準(zhǔn)差對比

3 結(jié)論

本文對偽距差分技術(shù)原理做了詳細的闡述，并將其應(yīng)用到北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的單點定位中。并通過大量驗證性試驗，證明了利用偽距差分技術(shù)可以明顯提高接收機的定位精度。具有一定的工程應(yīng)用價值。

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