信号易遮挡环境下BDS/GPS系统定位性能分析
发布时间：2021-02-10 12:32
通过设置不同的截止高度角来模拟卫星信号受遮挡的情况,并以某CORS网4.8 km与5.1 km的2条基线为例,对截止高度角为10°～60°的遮挡情况下,GPS/BDS系统相比单GPS系统、单BDS系统在单历元双频基线解算时的卫星可见性、模糊度固定、定位精度等定位性能的改善情况进行了对比分析。结果表明GPS/BDS组合系统相对单系统,极大改善了卫星的可见性,提升了模糊度的固定率、正确率,在截止高度角为50°、60°的极端条件下,GPS/BDS组合系统单历元基线解算精度在E、N方向仍可达10.0 mm左右,在U方向仍可达20.0 mm左右。
【文章来源】：地理空间信息. 2020,18(02)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
基线一、二卫星星空图
在对基线解算的结果进行精度评定时，以截止高度角为10°、20°、30°、40°、50°、60°时模糊度固定后的解算结果与GNSS网平差参考值作差，得到基线一、二单GPS系统、单BDS系统、GPS/BDS组合系统下E（东）、N（北）、U（高程）方向的偏差，截止高度角为10°时基线解算的残差序列如图3所示，在截止高度角为10°～60°时基线解算的RMS值如表3所示。由图3、4和表3可知，随着截止高度角的升高，无论是GPS系统、BDS系统还是其组合系统的精度均逐渐降低。总体来说，基线一比基线二的精度要高，GPS/BDS组合系统的精度均优于GPS、BDS系统，BDS系统的精度略优于GPS系统，U方向相对E、N方向的精度稍差。在基线一中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统、BDS系统、GPS/BDS系统在E、N、U方向均可达到mm级；当截止高度角为30°、40°时，GPS、BDS及其组合系统在E、N方向可达到mm级，U方向可达到cm级；在截止高度角为60°的极端条件下时，单BDS系统在E、N方向仍优于11.9 mm,U方向优于20.3 mm,GPS/BDS组合系统在E、N方向仍可优于10.4 mm,U方向优于15.4 mm。在基线二中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统在N、U方向明显优于BDS系统；当截止高度角为30°、40°时，GPS系统卫星的可见卫星数减少明显，精度也随之明显降低，E方向达到mm级，N、U方向达到cm级，而BDS系统的可见卫星稳定在7～8颗，E、N方向达到mm级左右，U方向达到cm级；在截止高度角为50°的严重遮挡条件下，BDS系统GPS/BDS组合系统在E、N、U方向仍可达到9.3 mm、11.3 mm、17.2 mm,GPS/BDS组合系统在E、N、U方向可达到8.3 mm、8.4 mm、15.1 mm，可见BDS系统相对GPS系统在高山、峡谷及城市建筑群地区的优势。
由图3、4和表3可知，随着截止高度角的升高，无论是GPS系统、BDS系统还是其组合系统的精度均逐渐降低。总体来说，基线一比基线二的精度要高，GPS/BDS组合系统的精度均优于GPS、BDS系统，BDS系统的精度略优于GPS系统，U方向相对E、N方向的精度稍差。在基线一中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统、BDS系统、GPS/BDS系统在E、N、U方向均可达到mm级；当截止高度角为30°、40°时，GPS、BDS及其组合系统在E、N方向可达到mm级，U方向可达到cm级；在截止高度角为60°的极端条件下时，单BDS系统在E、N方向仍优于11.9 mm,U方向优于20.3 mm,GPS/BDS组合系统在E、N方向仍可优于10.4 mm,U方向优于15.4 mm。在基线二中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统在N、U方向明显优于BDS系统；当截止高度角为30°、40°时，GPS系统卫星的可见卫星数减少明显，精度也随之明显降低，E方向达到mm级，N、U方向达到cm级，而BDS系统的可见卫星稳定在7～8颗，E、N方向达到mm级左右，U方向达到cm级；在截止高度角为50°的严重遮挡条件下，BDS系统GPS/BDS组合系统在E、N、U方向仍可达到9.3 mm、11.3 mm、17.2 mm,GPS/BDS组合系统在E、N、U方向可达到8.3 mm、8.4 mm、15.1 mm，可见BDS系统相对GPS系统在高山、峡谷及城市建筑群地区的优势。3 结语
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种BDS单历元整周模糊度固定的解算方法[J]. 李博,徐爱功,祝会忠,高猛,龚宵雪. 导航定位学报. 2018(02)
[2]BDS短基线单历元差分定位算法[J]. 汪进新,韩静,王利,张勤,黄观文. 大地测量与地球动力学. 2018(01)
[3]北斗IGSO/GEO/MEO卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究[J]. 严超,余学祥,徐炜,杜文选,刘扬,王涛,张广汉. 金属矿山. 2017(10)
[4]BDS三频与双频模糊度解算性能分析[J]. 严超,徐梅,徐炜,张广汉,杜文选. 全球定位系统. 2017(04)
[5]BDS/GPS组合单历元基线解算方法[J]. 陈健,岳东杰,赵兴旺,王静. 测绘科学技术学报. 2017(03)
[6]基于BDS/GPS组合的短基线相对定位性能分析[J]. 陈健,赵兴旺,刘超,张翠英. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]基于正则化的GPS/BDS单频单历元模糊度固定[J]. 王静,赵兴旺,刘超,张翠英. 大地测量与地球动力学. 2016(12)
[8]GPS/BDS单历元基线解算中随机模型的确定[J]. 陶庭叶,王志平,蒋俊儒. 大地测量与地球动力学. 2015(04)
[9]BDS/GPS/GLONASS组合的双频单历元相对定位性能对比分析[J]. 汪亮,李子申,袁洪,周凯. 科学通报. 2015(09)
[10]北斗单历元基线解算算法研究及初步结果[J]. 唐卫明,邓辰龙,高丽峰. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(08)
本文编号：3027362
【文章来源】：地理空间信息. 2020,18(02)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
基线一、二卫星星空图
在对基线解算的结果进行精度评定时，以截止高度角为10°、20°、30°、40°、50°、60°时模糊度固定后的解算结果与GNSS网平差参考值作差，得到基线一、二单GPS系统、单BDS系统、GPS/BDS组合系统下E（东）、N（北）、U（高程）方向的偏差，截止高度角为10°时基线解算的残差序列如图3所示，在截止高度角为10°～60°时基线解算的RMS值如表3所示。由图3、4和表3可知，随着截止高度角的升高，无论是GPS系统、BDS系统还是其组合系统的精度均逐渐降低。总体来说，基线一比基线二的精度要高，GPS/BDS组合系统的精度均优于GPS、BDS系统，BDS系统的精度略优于GPS系统，U方向相对E、N方向的精度稍差。在基线一中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统、BDS系统、GPS/BDS系统在E、N、U方向均可达到mm级；当截止高度角为30°、40°时，GPS、BDS及其组合系统在E、N方向可达到mm级，U方向可达到cm级；在截止高度角为60°的极端条件下时，单BDS系统在E、N方向仍优于11.9 mm,U方向优于20.3 mm,GPS/BDS组合系统在E、N方向仍可优于10.4 mm,U方向优于15.4 mm。在基线二中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统在N、U方向明显优于BDS系统；当截止高度角为30°、40°时，GPS系统卫星的可见卫星数减少明显，精度也随之明显降低，E方向达到mm级，N、U方向达到cm级，而BDS系统的可见卫星稳定在7～8颗，E、N方向达到mm级左右，U方向达到cm级；在截止高度角为50°的严重遮挡条件下，BDS系统GPS/BDS组合系统在E、N、U方向仍可达到9.3 mm、11.3 mm、17.2 mm,GPS/BDS组合系统在E、N、U方向可达到8.3 mm、8.4 mm、15.1 mm，可见BDS系统相对GPS系统在高山、峡谷及城市建筑群地区的优势。
由图3、4和表3可知，随着截止高度角的升高，无论是GPS系统、BDS系统还是其组合系统的精度均逐渐降低。总体来说，基线一比基线二的精度要高，GPS/BDS组合系统的精度均优于GPS、BDS系统，BDS系统的精度略优于GPS系统，U方向相对E、N方向的精度稍差。在基线一中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统、BDS系统、GPS/BDS系统在E、N、U方向均可达到mm级；当截止高度角为30°、40°时，GPS、BDS及其组合系统在E、N方向可达到mm级，U方向可达到cm级；在截止高度角为60°的极端条件下时，单BDS系统在E、N方向仍优于11.9 mm,U方向优于20.3 mm,GPS/BDS组合系统在E、N方向仍可优于10.4 mm,U方向优于15.4 mm。在基线二中，当截止高度角为10°、20°时，GPS系统在N、U方向明显优于BDS系统；当截止高度角为30°、40°时，GPS系统卫星的可见卫星数减少明显，精度也随之明显降低，E方向达到mm级，N、U方向达到cm级，而BDS系统的可见卫星稳定在7～8颗，E、N方向达到mm级左右，U方向达到cm级；在截止高度角为50°的严重遮挡条件下，BDS系统GPS/BDS组合系统在E、N、U方向仍可达到9.3 mm、11.3 mm、17.2 mm,GPS/BDS组合系统在E、N、U方向可达到8.3 mm、8.4 mm、15.1 mm，可见BDS系统相对GPS系统在高山、峡谷及城市建筑群地区的优势。3 结语
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种BDS单历元整周模糊度固定的解算方法[J]. 李博,徐爱功,祝会忠,高猛,龚宵雪. 导航定位学报. 2018(02)
[2]BDS短基线单历元差分定位算法[J]. 汪进新,韩静,王利,张勤,黄观文. 大地测量与地球动力学. 2018(01)
[3]北斗IGSO/GEO/MEO卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究[J]. 严超,余学祥,徐炜,杜文选,刘扬,王涛,张广汉. 金属矿山. 2017(10)
[4]BDS三频与双频模糊度解算性能分析[J]. 严超,徐梅,徐炜,张广汉,杜文选. 全球定位系统. 2017(04)
[5]BDS/GPS组合单历元基线解算方法[J]. 陈健,岳东杰,赵兴旺,王静. 测绘科学技术学报. 2017(03)
[6]基于BDS/GPS组合的短基线相对定位性能分析[J]. 陈健,赵兴旺,刘超,张翠英. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]基于正则化的GPS/BDS单频单历元模糊度固定[J]. 王静,赵兴旺,刘超,张翠英. 大地测量与地球动力学. 2016(12)
[8]GPS/BDS单历元基线解算中随机模型的确定[J]. 陶庭叶,王志平,蒋俊儒. 大地测量与地球动力学. 2015(04)
[9]BDS/GPS/GLONASS组合的双频单历元相对定位性能对比分析[J]. 汪亮,李子申,袁洪,周凯. 科学通报. 2015(09)
[10]北斗单历元基线解算算法研究及初步结果[J]. 唐卫明,邓辰龙,高丽峰. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(08)
本文编号：3027362
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