王仲鋒，禹東彬，唐銘蔚

（1.長(zhǎng)春工程學(xué)院勘查與測(cè)繪工程學(xué)院；2.廣州南方測(cè)繪儀器公司長(zhǎng)春分公司，長(zhǎng)春130021）

0 前言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Compass／BeiDou Navigation Satellite System）是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略之后，全球第四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。截至2012年10月，我國(guó)已發(fā)射16顆北斗衛(wèi)星，初步形成了亞太地區(qū)的導(dǎo)航定位服務(wù)能力。在中文數(shù)據(jù)庫(kù)中，以“北斗”為關(guān)鍵詞，可查到的關(guān)于北斗的報(bào)道有1 500余條，以介紹系統(tǒng)建設(shè)狀況、導(dǎo)航、應(yīng)用前景等方面內(nèi)容為多[1－3]。郁聰沖、邊少鋒[4]通過(guò)對(duì)北斗衛(wèi)星的DOP值和可見(jiàn)星數(shù)進(jìn)行了分析，討論了北斗的可用性。曾慶化、劉建業(yè)、胡倩倩、楊迪[5]研究了一種利用北斗、GPS、GLONASS和GALI－LEO多星座信息在統(tǒng)一坐標(biāo)系中采用最小二乘法進(jìn)行組合導(dǎo)航定位的方法。仿真結(jié)果表明：北斗與GPS雙系統(tǒng)的定位精度優(yōu)于單純的北斗系統(tǒng)精度，而采用北斗／GPS／GLONASS／GALILEO多星座組合導(dǎo)航定位能夠有效提高用戶的定位精度和可靠性。但由于測(cè)量型的北斗定位硬件和軟件剛剛問(wèn)世，尚未見(jiàn)到關(guān)于北斗RTK的定位精度方面的詳細(xì)報(bào)道。本文旨在通過(guò)北斗RTK與GPSRTK的測(cè)試對(duì)比，了解北斗RTK的實(shí)際定位精度情況。

1 實(shí)驗(yàn)概況

本次實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在長(zhǎng)春市，圍繞長(zhǎng)春工程學(xué)院的湖東校區(qū)約1km2范圍內(nèi)，隨機(jī)選取了32個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)使用了2013款的南方S82型接收機(jī)，該型儀器可以同時(shí)接受GPS、北斗和GLONASS信號(hào)。實(shí)驗(yàn)時(shí)用的坐標(biāo)系統(tǒng)為CGCS2000。基準(zhǔn)站使用了位于南方測(cè)繪儀器公司長(zhǎng)春分公司樓頂?shù)腃ORS站。觀測(cè)中未使用腳架，完全處于日常RTK作業(yè)狀態(tài)。

為了便于精度估計(jì)和比較，實(shí)驗(yàn)時(shí)在每一點(diǎn)上分別用GPS和北斗及雙觀測(cè)法采集了各點(diǎn)的平面坐標(biāo)。數(shù)據(jù)采集結(jié)果見(jiàn)表1。為節(jié)省篇幅，表中x坐標(biāo)去掉了前兩位數(shù)，y坐標(biāo)去掉了前3位數(shù)。

2 數(shù)據(jù)處理與分析

2.1 數(shù)據(jù)處理

本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是利用誤差理論中的雙觀測(cè)值之差求中誤差的方法進(jìn)行的。即對(duì)GPS和北斗同一觀測(cè)對(duì)的橫、縱坐標(biāo)求差，利用雙觀測(cè)對(duì)求中誤差的公式求出橫、縱坐標(biāo)的測(cè)量中誤差，然后再根據(jù)橫、縱坐標(biāo)中誤差與點(diǎn)位中誤差的關(guān)系求出點(diǎn)位中誤差。兩種模式的坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果的點(diǎn)位中誤差見(jiàn)表2；最大、最小點(diǎn)位差的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3；大于50mm的點(diǎn)位差統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

2.2 數(shù)據(jù)分析

（1）由表2看出，在不考慮剔除粗差數(shù)據(jù)情況下，與GPS相比，北斗的定位精度稍低，但二者基本在同一個(gè)量級(jí)上。

（2）由表3看出，在用GPS和北斗測(cè)量過(guò)程中，均存在粗差。粗差產(chǎn)生的原因，一方面可能是兩次測(cè)量中立桿不直，且偏離方向相反造成的，另一方面可能是兩次測(cè)量立桿的點(diǎn)位不一致造成的。

表1 RTK坐標(biāo)測(cè)量記錄表

表2 兩種模式測(cè)量的坐標(biāo)結(jié)果點(diǎn)位中誤差

（3）由表4看出，北斗測(cè)量中的點(diǎn)位粗差個(gè)數(shù)與GPS的相同，但北斗的粗差值總體大于GPS。

（4）將表4中對(duì)應(yīng)點(diǎn)號(hào)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)剔除，重新計(jì)算點(diǎn)位中誤差，可得GPSRTK和北斗RTK測(cè)量的平面點(diǎn)位中誤差分別為17.6mm和17.3mm，兩者測(cè)量的點(diǎn)位平面精度基本一致。

表3 由雙觀測(cè)值之差計(jì)算的兩種模式測(cè)量的坐標(biāo)點(diǎn)位差

表4 大于50mm的點(diǎn)位差統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，證明目前北斗RTK的平面定位精度與GPSRTK基本在同一個(gè)數(shù)量級(jí)，表明我國(guó)自主研制的北斗系統(tǒng)完全能滿足RTK測(cè)量的需求?？梢灶A(yù)見(jiàn)，待整個(gè)北斗系統(tǒng)建成之后，北斗完全代替GPS將成為現(xiàn)實(shí)。

[1]東方星.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用途廣泛[J].數(shù)字通信世界，2012（12）：21－25.

[2]王讓會(huì).北斗應(yīng)用概述[J].國(guó)際太空，2012（4）：38－41.

[3]楊元喜.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)展、貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2010，39（1）：1－5.

[4]郁聰沖，邊少鋒.現(xiàn)階段北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性分析[J].海洋測(cè)繪，2012，32（5）：74－76.

[5]曾慶化，劉建業(yè)，胡倩倩，等.北斗系統(tǒng)及GNSS多星座組合導(dǎo)航性能研究[J].全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，2012（1）：53－56.