北斗IGSO/ GEO/ MEO 卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究-矿业114网 
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北斗IGSO/ GEO/ MEO 卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究
2017-10-26
北斗MEO、IGSO 和GEO 3 种卫星联合高精度定位时,会对定位模型的结构产生影响,通过 采用正弦高 度角模型、正切高度角模型、高度角与卫地距组合模型以及高度角、卫地距与信噪比组合模型等4 类随机模型对不同 长度不同高差的短基线进行解算,对比和分析不同随机模型对于不同长度不同高差的短基线的模糊 度解算成功率及 定位精度的影响。结果表明:短距离、小高差的基线,采用正弦高度角模型模糊度成功率和定位精 度最高;长距离、大 高差的基线,采用正切高度角模型模糊度成功率最高,而采用高度角、卫地距与信噪比组合模型定 位精度最高。
Series No. 496 ꢀ Octoberꢀ 2017 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 总第 496期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 2017 年第 10 期 北斗 IGSO / GEO / MEO 卫星三频单历元基线 解算随机模型比较研究 严ꢀ 超ꢀ 余学祥ꢀ 徐ꢀ 炜ꢀ 杜文选ꢀ 刘ꢀ 扬ꢀ 王ꢀ 涛ꢀ 张广汉 ( 安徽理工大学测绘学院,安徽 淮南 232001) 摘ꢀ 要ꢀ 北斗 MEO、IGSO 和 GEO 3 种卫星联合高精度定位时,会对定位模型的结构产生影响,通过采用正弦高 度角模型、正切高度角模型、高度角与卫地距组合模型以及高度角、卫地距与信噪比组合模型等 4 类随机模型对不同 长度不同高差的短基线进行解算,对比和分析不同随机模型对于不同长度不同高差的短基线的模糊度解算成功率及 定位精度的影响。 结果表明:短距离、小高差的基线,采用正弦高度角模型模糊度成功率和定位精度最高;长距离、大 高差的基线,采用正切高度角模型模糊度成功率最高,而采用高度角、卫地距与信噪比组合模型定位精度最高。 关键词ꢀ 北斗三频ꢀ 单历元ꢀ 短基线ꢀ 随机模型 ꢀ ꢀ 中图分类号ꢀ P228. 4ꢀ ꢀ ꢀ 文献标志码ꢀ Aꢀ ꢀ ꢀ 文章编号ꢀ 1001-1250(2017)-10-052-07 Comparison of the Stochastic Model for Single-epoch Baseline Resolution of IGSO/ GEO/ MEO Triple-frequency Yan Chaoꢀ Yu Xuexiangꢀ Xu Weiꢀ Du Wenxuanꢀ Liu Yangꢀ Wang Taoꢀ Zhang Guanghan ( School of Geomatics,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China) Abstractꢀ High-precision positioning jointed by three satellites of Beidou MEO,IGSO and GEO have an impact on the structure of the positioning model. Based on the sinusoidal elevation angle model,the tangent elevation angle model,the combi- nation model of the elevation angle and the distance from the satellite to the ground station and the combination of the elevation angle,the distance from the satellite to the ground station and the signal-to-noise ratio,these four stochastic models are used to solve the short baseline with different length difference and different elevation difference. The effects of different stochastic models on the ambiguity resolution success rate and positioning accuracy of the short baseline with different length difference and different elevation difference are contrasted and analyzed. The result shows that for the baseline with short distance and small elevation difference,the sinusoidal elevation angle model have the highest ambiguity success rate and positioning accura- cy; For baseline with long distance and large elevation difference,The tangent elevation angle mode have the highest ambiguity success rate,while the combination of the elevation angle,the distance from the satellite to the ground station and the signal-to- noise ratio have the highest positioning accuracy. Keywordsꢀ BDS triple-frequency,Single-epoch,Short baseline,Stochastic model ꢀ ꢀ 北斗卫星导航系统 ( BeiDou navigation satellite GEO)、倾 斜 地 球 同 步 轨 道 卫 星 ( Inclined Geosyn ꢁ chronous Orbit,IGSO)和中高轨道卫星(Medium Earth system,BDS)是我国着眼于国家安全和经济社会发展 需要,自主建设、独立运行并可与世界其他卫星导航 系统兼容共用的全球卫星导航系统,能够为全世界用 户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航、单双向 [ 2] Orbit,MEO)三类卫星组成,且全部播发三频信号 , 与全球定位系统 ( Global Positioning System,GPS)、 GLONASS 和 GALILEO 相比,BDS 增加了轨道高度较 高、运 动 角 速 度 较 慢 的 GEO 和 IGSO 卫 星。 截 止 2017 年 5 月,BDS 的卫星在轨情况如表 1 所示。 [ 1] 授时和短报文通信服务 。 北斗卫星导航系统的空 间星座由静止轨道卫星 ( Geostationary Earth Orbit, 收稿日期ꢀ 2017-09-23 基金项目ꢀ 国家自然科学基金项目(编号:41474026),淮南矿业(集团)有限责任公司项目(编号:HNKYꢁJTJS(2013)ꢁ28),安徽理工大学 2017 年 研究生创新基金项目(编号:2017CX2056)。 作者简介ꢀ 严ꢀ 超(1993—),男,硕士研究生。 · 52· ꢀ ꢀ ꢀ 严ꢀ 超等:北斗 IGSO/ GEO/ MEO 卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 10 期 表 1ꢀ BDS 在轨情况统计 ÑΔφ(i,j,k) = i ÑΔφ1 + j ÑΔφ2 + k ÑΔφ3 , (2) Table 1ꢀ Statistical results of BDS satellite on-orbit 式中, ÑΔP 、 ÑΔφ 表示伪距双差和载波双差;i、j、k 类型 PRN 号 C01 C02 C03 C04 C05 C17 C06 C07 C08 C09 C10 C13 C11 C12 C14 轨道高度 / km 发射日期 2010-01-17 2012-10-25 2010-06-02 2010-11-01 2012-02-25 2016-06-12 2010-08-01 2010-12-18 2011-04-10 2011-07-27 2011-12-02 2016-03-03 2012-04-30 2012-04-30 2012-09-19 表示卫星 B 1 、B 2 、B 3 波段对应的组合系数;f 、f 、f 分 1 2 3 、B 波段的相应频率。 别表示卫星 B 、B 1 2 3 顾及对流层延迟和电离层延迟的影响,双差相位 组合观测方程为: GEO 35 786 λijk ÑΔφ(i,j,k) = ÑΔρ + ÑΔT - η(i,j,k) ÑΔI + λijk ÑΔNijk + ÑΔεφ (i,j,k) , (3) 式中, λijk 为组合观测量波长, λ1 λ2 λ3 iλ2 λ3 + jλ1 λ3 + kλ1 λ2 , λijk = λ1 、 λ2 、 λ3 分别为 B1 、 B2 、 B3 的相应波长; ÑΔρ 、 ÑΔT、ÑΔI 分别为双差卫地距离、对流层延迟和北斗 B1 频点上的电离层延迟值; η(i,j,k) 、 ÑΔεφ(i,j,k) 分别 为组合观测值的电离层延迟因子和观测值噪声; ÑΔNijk 为双差模糊度参数, IGSO 35 786 ÑΔNijk = i ÑΔN1 + j ÑΔN2 + k ÑΔN3. MEO 21 528 ꢀ ꢀ BDS 三频观测时,可以对载波观测值进行组合可 以得到超宽巷(EWL) 组合,根据文献[10-11],选择 先固定(0,ꢁ1,1) 超宽巷组合,EWL 载波观测值与 3 个伪距观测值 PB1 ,PB2 以及 PB3 组成的基于几何模型 的双差观测方程可表示为 ꢀ ꢀ 随着 BDS 技术的不断发展,对 BDS 成果的实时 性、动态性、高效性和可靠性要求越来越高。 然而,随 着研究的不断深入,发现想要更大程度地提高 BDS 的精度,须确定合理的随机模型。 现有的随机模型主 要分为 4 类:等权随机模型、基于验后残差的随机模 é Lijk ù éVijk ù éA Iλijk ù LPB1 [ 3-9] V V PB1 é X ù + û 型、卫星高度角随机模型以及信噪比随机模型 。 A A 0 = , (4) ëÑΔNijk L P B2 等权随机模型是不符合实际情况的,若多路径误差和 衍射误差影响比较大时,采用等权模型得到的计算结 果与真值的偏移会比较大。 基于验后残差的随机模 型是一种严密的估计观测值方差ꢁ协方差的方法,但 计算量大,不适于实时计算。 而基于卫星高度角的随 机模型和基于信噪比的随机模型在一定程度上能较 为准确地反映观测值的观测质量,针对北斗 GEO、IG- SO 和 MEO 卫星存在性质不同、频点信号质量差异和 轨道高度不同的特点,本研究利用正弦高度角模型、 正切高度角模型、高度角与卫地距组合模型以及高度 角、卫地距与信噪比组合模型等 4 类随机模型,不考 虑观测卫星间的任何相关性,对不同长度不同高差的 短基线进行 BDS 三频单历元基线解算和分析,得出 一些有益的结论。 PB2 0 ëA 0 û ëLPB3 û ëVPB3 û 式中, Vijk 、 VPB 表示 EWL 载波观测值和伪距观测值 减掉 OMC(observed minus computed)后的残余向量;I 为单位阵;A 为坐标改正向量的系数矩阵;X 为待求 T 坐标改正量 [dx dy dz] ; Lijk 为 EWL 载波观测值 双差与几何距离双差之差; LPB 为伪距双差与几何距 离双差之差。 采用经典最小二乘估计得到参数 ÑΔNijk 的浮点 解,即: T -1 T Y = - (B PB) (B PL), (5) éP1 0 ù , P2 T ] ;P 为权阵,P = 其中, Y = X ÑΔNijk [ ë 0 û P1 为 EWL 载波双差的权阵,P2 为伪距双差的权阵; 1 ꢀ BDS 三频单历元基线解算数学模型 é Lijk ù BDS 三 频 数 据 的 双 差 组 合 观 测 量 可 以 描 述 éA Iλijk ù [ 10] LPB1 为 : A A 0 0 0 B = ;L = . = if1 ÑΔP1 + jf2 ÑΔP2 + kf3 ÑΔP3 , LPB2 ÑΔP( i,j,k ) if + jf + kf 1 2 3 ëA û ëLPB3 û ( 1) · 53· 总第 496 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 10 期 [ 11] 。 ꢀ ꢀ 将式(5)得到的 ÑΔNijk 浮点解进行四舍五入直 之间的权值比定为 10 ∶ 1 [ 10] 接固定 。 固定(0,ꢁ1,1)后,即可将其作为一个精 度较高的观测量,与(1,4,ꢁ5) 超宽巷观测值组成无 几何模型: 使用式(9)可以单历元解得 BDS 双差基础模糊 度浮点解,采用四舍五入的方法对浮点解进行固定, 即可求到固定的 BDS 双差基础模糊度。 利用固定的 BDS 双差基础模糊度,求解参数 X,即: éV(0,-1,1) ù = éA ù + ëV(1,4,-5) û ëA Iλ(1,4,-5) û ëÑΔN(1,4,-5) û 0 ù éX VB1 = AX + (LB1 + λ1 ÑΔN1 ). (10) éL(0,-1,1) + λ(0,-1,1) ÑΔN(0,-1,1) ù . û ꢀ ꢀ 采用经典最小二乘估计得到参数 X: (6) - T 1 T X = - (A P1 A) (A P1 L3 ), (11) ëL(1,4,-5) 式中, L3 = LB1 + λ1 ÑΔN1 。 ꢀ ꢀ 采用经典最小二乘估计得到参数 ÑΔN(1,4,-5) 的 浮点解,即: 2ꢀ 随机模型 2. 1ꢀ 高度角模型 T ꢁ1 T Y1 = - (B1 P1 B1 ) (B1 P1 L1 ), (7) 式中, 高度角模型就是利用高度角表示载波相位观测 值的方差ꢁ协方差;因为不同卫星因高度角不同,它 所受到的与传播路径有关的误差也不相同。 基于高 度角的随机模型中,卫星高度角越小,各项误差对于 观测值的影响也就越大,测量精度越低。 通常采用正 T Y1 = [X ÑΔN(1,4,-5) ] ; B = éA 0 ù ; 1 ëA Iλ(1,4,-5) û éL(0,-1,1) + λ(0,-1,1) ÑΔN(0,-1,1) ù . û L1 = 弦高度角方式定权,即 ëL(1,4,-5) 2 P = sin e, (12) ꢀ ꢀ 采用直接取整的方法对 ÑΔN(1,4,-5) 浮点解进行 式中,e 为卫星高度角。 固定。 将成功固定(0, ꢁ1,1) 和(1,4, ꢁ5) 这 2 个 EWL 的 ÑΔN(0,-1,1) 和 ÑΔN(1,4,-5) 参数看成高精度的 距离观测值。 由于短基线双差大气延迟误差较小,可 以采用无电离层观测值消除电离层残差,因此可采用 下式来求解 BDS 的基础模糊度: 文献[12]认为高度角越大,权值应该越大,为使 高度角的影响更大,可采用正切高度角方式定权,即 2 P = tan e. (13) 2 . 2ꢀ 高度角与卫地距组合模型 GEO 卫星的轨道高度为 35 786 km,测距精度最 éÑΔN(0,-1,1) ù éÑΔN1 ù 高,在高度角相同情况下传播路径最长;IGSO 卫星的 轨道高度与 GEO 相同,轨道精度最高,在高度角相同 情况下传播路径与 GEO 相当;MEO 卫星的轨道高度 为 21 528 km,测距精度与 IGSO 相当,在高度角相同 情况下传播路径最短。 考虑卫星高度角与卫地距影 响,采用高度角与卫地距组合模型进行定权,即 ÑΔN(1,4,-5) ÑΔN2 = , (8) ÑΔφIF(1,2) - ÑΔρ ëÑΔN3 û ëÑΔφIF(1,3) - ÑΔρ û 式中, ÑΔφIF(1,2) 和 ÑΔφIF(1,3) 分别表示为 BDS 的 B1 、 B2 频点以及 B1 、B3 频点载波观测值组合成的无电离 层观测值。 2 sin e, P = (14) 采用经典最小二乘估计得到参数 ÑΔN1 、 ÑΔN2 2 ρ 和 ÑΔN3 : 式中, ρ 表示卫星与地面的距离,简称卫地距。 . 3ꢀ 高度角、卫地距与信噪比组合模型 信噪比(signal to noise ratio,SNR)通常用来衡量 T ꢁ1 T Y2 = (B2 P3 B2 ) (B2 P3 L2 ) , (9) 2 式中, T Y2 = [ÑΔN1 ÑΔN2 ÑΔN3 ] ; 测距信号质量的优劣,并间接反映了载波相位的测距 [13] 精度 。 BDS 的各轨道卫星之间关系复杂,且全部 0 1 - 1 1 ù û é 4 - 5 可以发射三频信号,综合使用卫地距、高度角与不同 频点信噪比可以很好地区分不同频点、不同类型卫星 的信号差异。 所以可采用高度角、卫地距与信噪比组 2 f1 f1 f2 - 0 B2 = ; 2 2 2 2 f1 - f2 f1 - f2 2 f1 f1 f3 - f32 [9] 合模型进行定权 ,即 0 - f1 2 1 - f32 2 ëf 2 P = S sin e, (15) B (0,-1,1) B 2 P3 为权阵,可认为 ÑΔN 和 ÑΔN 参数精 (1,4,-5) ρ 度无限高,因此将 2 个宽巷约束方程和无电离层方程 式中,S 为缩放因子, · 54· ꢀ ꢀ ꢀ 严ꢀ 超等:北斗 IGSO/ GEO/ MEO 卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 10 期 SNRB1 - SNRB2 ≤ 4, SNRB1 - SNRB3 ≤ 3; ì 1 4 , S = í > 4;, SNRB1 - SNRB2 , SNRB1 - SNR B2 3 , - SNRB3 SNRB1 - SNRB3 > 3. î SNR B1 SNR1 、SNR2 、SNR3 分别表示 B1 、B2 、B3 频点的信噪比 值。 3 ꢀ 实验分析 本实验数据选用 1 条 4. 2 m 基线和 1 条 1. 47 km 基线,其中 4. 2 m 基线来源于澳大利亚科廷大学 GNSS 研究中心实测数据,2 站之间高差较小,采样开 始日期为 GPS 时 2016 年 1 月 1 日零时整,观测时长 2 4 h,采样间隔 30 s,共计 2 880 个历元;1. 47 km 基 线来源于安徽省淮南市朱集东煤矿开采沉陷自动化 监测系统数据,2 站之间高差为 22. 97 m,采样开始日 期为 GPS 时 2017 年 5 月 12 日 10 时 0 分,观测时长 图 1ꢀ CUTB 站 GEO、IGSO 与 MEO 卫星 信噪比随高度角的变化 1 4 h,采样间隔 1 s,取 19 000 个历元(数据传输过程 Fig. 1ꢀ Variation of GEO,IGSO and MEO signal-to-noise ratio with the elevation angle at CUTB station 中存在丢包)。 卫星截止高度角均设置为 10°。 3 . 1ꢀ 信噪比与高度角分析 对于信噪比与高度角分析实验,选取 4. 2 m 基线 的流动站 CUTB 和 1. 47 km 基线的流动站 COMS01 的观测数据,主要分析 3 种轨道卫星的卫星高度角与 B1 、B2 以及 B3 之间的关系。 考虑到实测数据中不同 卫星被观测到时间的长短,CUTB 站选取 C03( GEO 卫星 )、 C07 ( IGSO 卫 星 ) 和 C12 ( MEO 卫 星 ), COMS01 站选取 C03、C06(IGSO 卫星) 和 C14(MEO 卫星),实验结果如图 1、图 2 所示。 由图 1、图 2 可知,GEO 卫星高度角变化较小,大 约 3°,这主要是因为 GEO 卫星为静止轨道卫星,所受 到的摄动力较小;GEO 卫星 B1 、B2 与 B3 的信噪比与 高度角均未呈现出明显规律性。 IGSO 卫星高度角变 化大约 70°,因为 IGSO 为区域服务卫星,其运动轨迹 投影相对于地球赤道成南北“8”字形;IGSO 卫星 B1 、 B2 与 B3 的信噪比与高度角呈一致性,即卫星高度角 越大,信噪比越大。 MEO 卫星与 GEO、IGSO 相比,被 观测到的时间最短,卫星高度角变化大约 30°,MEO 卫星 B1 、B2 与 B3 的信噪比与高度角的关系与 IGSO 卫星相同。 当高度角大于 40°时,B1 、B2 与 B3 的信噪 比趋于稳定。 图 2ꢀ COMS01 站 GEO、IGSO 与 MEO 卫星 信噪比随高度角的变化 Fig. 2ꢀ Variation of GEO,IGSO and MEO signal-to-noise ratio with the elevation angle at COMS01 station 解算,解算结果的有效性检验可以用成功率进行衡 [ 14-15] 量 。 4. 2 m 基线以澳大利亚科廷大学 GNSS 研 3 . 2ꢀ 模糊度解算结果分析 究中心提供的坐标值作为参考值,1. 47 km 以安徽省 淮南市朱集东煤矿开采沉陷自动化监测站 GNSS 网 数据处理结果作为参考值。 分别将各历元固定解与 对 4. 2 m 基线和 1. 47 km 基线,采用上述 BDS 三频单历元基线解算的数学模型进行单历元模糊度 · 55· 总第 496 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 10 期 参考值进行作差,零值则认为该历元固定解是正确 的;反之,则错误。 度角模型模糊度固定成功率最高,高度角与卫地距组 合模型次之,正弦高度角模型和高度角、卫地距与信 噪比组合模型最低。 出现上述现象的主要原因是 成功率 = 正确固定历元数 / 总历元数 . ꢀ ꢀ 表 2 统计了 2 条基线在不同随机模型情况下的 4. 2 m 基线中 2 站高差较小,1. 47 km 基线中 2 站高 成功率。 差近 23 m,长距离以及大高差使得双差方程中残余 的对流层误差较大,而 tan()函数相对 sin()函数,使 高度角对权值的影响更大,更加有利于消除残余大气 延迟误差的影响,使得模糊度固定成功率最高。 正弦 高度角模型、高度角与卫地距组合模型以及高度角、 卫地距与信噪比组合模型模糊度固定成功率相当,这 表 2ꢀ 不同随机模型下模糊度固定成功率 Table 2ꢀ Successful fixing rate of ambiquity in different stochastic models 4 . 2 m 1. 47 km 模ꢀ 式 正确固定 成功率 正确固定 成功率 / % 历元数/ 个 / % 历元数/ 个 2 正弦高度角模型 正切高度角模型 高卫组合模型 2 880 2 870 2 880 2 880 100 99. 7 100 16 556 87. 1 90. 7 87. 7 87. 6 是因为三者均与 sin ()成正比。 17 219 3 . 3ꢀ 定位精度分析 16 669 本研究对定位精度进行分析时,从单历元相对定 高卫信组合模型 100 16 659 位误差序列和内符合精度(STD)进行分析,将模糊度 正确固定的位置解与参考值作差,将其结果换算到站 心坐标系北(N)、东(E)、高程(U)3 个方向。 图 3 和 图 4 给出了 2 条基线在不同随机模型下 N、E、U 方向 上的误差值,表 3 统计了 2 条基线在同随机模型下 N、E、U 方向上的 STD 值。 ꢀ ꢀ 注:高卫组合模型为高度角与卫地距组合模型的缩写,高卫信组 合模型为高度角、卫地距与信噪比组合模型的缩写,下表同。 由表 2 可知,4. 2 m 基线中,采用正弦高度角模 型、高度角与卫地距组合模型以及高度角、卫地距与 信噪比组合模型模糊度固定成功率相同,均高于正切 高度角模型;1. 47 km 基线中情况相反,采用正切高 图 3ꢀ 4. 2 m 基线在 N、E、U 方向上的定位偏差 Fig. 3ꢀ 4. 2 m Baseline location deviation in the N,E and U ꢀ ꢀ 由图 3、图 4 和表 3 可知,4. 2 m 基线中,采用正 km 基线采用正切高度角模型模糊度固定成功率最 高,而表 3 显示其定位精度要低于高度角与卫地距组 合模型和高度角、卫地距与信噪比组合模型,这主要 原因是模型的内符合精度虽然从根本上取决于模型 本身的正确性,但还与数据样本量的多寡相关,一般 认为,当观测值不存在粗差时,数据样本量(观测值) 越多,精度越高,从图 4 中可以看出采用正切高度角 模型在 N、U 方向上的波动相比高度角与卫地距组合 弦高度角模型在 N、E、U 方向上的 STD 值最小,高度 角与卫地距组合模型低于正切高度模型和高度角、卫 地距与信噪比组合模型,正切高度模型最大,即采用 正弦高度角模型精度最高;1. 47 km 基线中,采用高 度角、卫地距与信噪比组合模型在 N、E、U 方向上的 定位精度最高,高度角与卫地距组合模型次之,正切 高度模型优于正弦高度角模型。 结合表 2,可知 1. 47 · 56· ꢀ ꢀ ꢀ 严ꢀ 超等:北斗 IGSO/ GEO/ MEO 卫星三频单历元基线解算随机模型比较研究ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 10 期 图 4ꢀ 1. 47 km 基线在 N、E、U 方向上的定位偏差 Fig. 4ꢀ 1. 47 km Baseline location deviation in the N,E and U ꢀ ꢀ 表 3ꢀ 不同随机模型下 STD 值统计 Table 3ꢀ Statistical results of STD in different stochastic models (3)从定位精度方面考虑,对于短距离、小高差 的基线,正弦高度角模型定位精度最高;而长距离、大 高差的基线,高度角、卫地距与信噪比组合模型定位 精度最高。 mm 4 . 2 m E 1. 47 km 模ꢀ 型 N U N E U 正弦高度角模型 3. 4 正切高度角模型 3. 9 2. 3 7. 7 8. 8 8. 1 8. 3 8. 1 7. 9 7. 9 7. 8 9. 2 30. 0 30. 7 29. 7 29. 4 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 2. 9 2. 3 2. 8 7. 6 9. 1 9. 1 [ [ 1]ꢀ 北斗卫星导航系统. 北斗卫星导航系统介绍[EB / OL]. (2010- 1)[2017-05-23]. http:∥www. beidou. gov. cn / xtjs. html. BeiDou Navigation Satellite System. System Introduction[ EB / OL]. 2010-01)[2017-05-23]. http:∥www. beidou. gov. cn / xtjs. html. 高卫组合模型 3. 4 0 高卫信组合模型 3. 5 模型和高度角、卫地距与信噪比组合模型较大。 总 之,仅从定位精度上分析,在短距离和小高差的基线 中,建议采用正弦高度角模型;在长距离和大高差的 基线中,采用高度角、卫地距与信噪比组合模型。 ( 2]ꢀ 杨元喜. 北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战[J]. 测绘学报, 2010,39(1):1-6. Yang Yuanxi. Progress,contribution and challenges of Beidou satel- lite navigation system[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 4 ꢀ 结ꢀ 论 2 010,39(1):1-6. 通过采用正弦高度角模型、正切高度角模型、高 [ [ 3]ꢀ Wang J,Satirapod C,Rizos C. Stochastic assessment of GPS carrier phase measurements for precise static relative positioning[J]. Jour- nal of Geodesy,2002,76(2):95-104. 度角与卫地距组合模型以及高度角、卫地距与信噪比 组合模型等 4 类随机模型对不同长度不同高差的短 基线进行解算,比较分析每种随机模型的定位结果, 可以得到以下结论: 4] ꢀ 何海波,杨元喜. GPS 观测量先验方差ꢁ协方差矩阵实时估计 [ J]. 测绘学报,2001,30(1):42-47. He Haibo,Yang Yuanxi. Real-time estimation of a Prior variance-co- variance for GPS observations[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2001,30(1):42-47. ( 1)GEO 卫星 B1 、B2 与 B3 的信噪比与高度角无 明显规律性;IGSO 和 MEO 卫星呈现出卫星高度角越 大信噪比越大的规律。 [ [ 5]ꢀ Wang J,Lee H K,Lee Y J,et al. Online stochastic modelling for net- work-based GPS real-time kinematic positioning [ J]. Positioning, ( 2)从模糊度固定成功率方面考虑,对于短距 2 004,4(1 / 2):113-119. 离、小高差的基线,正弦高度角模型、高度角与卫地距 组合模型以及高度角、卫地距与信噪比组合模型模糊 度固定成功率相当,均高于正切高度角模型;而对于 长距离、大高差的基线,正切高度角模型高于其他三 者。 6]ꢀ 王胜利,王ꢀ 庆,杨ꢀ 徉,等. 北斗 IGSO/ GEO/ MEO 卫星联合高 精度定位方法[J]. 中国惯性技术学报,2013(6):792-796. Wang Shengli,Wang Qing,Yang Yang,et al. Method of high-preci- sion joint positioning of atellite IGSO/ GEO/ MEO [ J]. Journal of Chinese Inertial Technology,2013(6):792-796. · 57· 总第 496 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 10 期 [ 7]ꢀ 张小红,丁乐乐. 北斗二代观测值质量分析及随机模型精化 J]. 武汉大学学报:信息科学版,2013,38(7):832-836. [11]ꢀ 吕伟才,高井祥,王ꢀ 坚,等. 北斗三频约束的短基线模糊度单 历元算法[J]. 中国矿业大学学报,2015,44(6):1090-1096. Lv Weicai,Gao Jingxiang,Wang Jian,et al. The single epoch algo- rithm for short baseline ambiguity based on BeiDou three frequency constraint[J]. Journal of China University of Mining and Technolo- gy,2015,44(6):1090-1096. [ Zhang Xiaohong,Ding Lele. Quality analysis of the second generation Compass observables and stochastic model refining[ J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2013,38 (7):832- 836. [ 8]ꢀ 肖国锐,隋立芬,刘长建,等. 北斗导航定位系统单点定位中的 一种定权方法[J]. 测绘学报,2014,43(9):902-907. [12]ꢀ 邱卫宁,齐公玉,邹进贵,等. 不同随机模型在 GPS 单历元变形 解算中的应用研究[J]. 测绘通报,2011(10):5-7. Xiao Guorui,Sui Lifen,Liu Changjian,et al. A method of determi- ning the weight matrix for Beidou navigation satellite system single point positioning [ J ]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, Qiu Weining,Qi Gongyu,Zou Jingui,et al. Research on different stochastic model in GPS single epoch deformation monitoring[ J]. Bulletin of Surveying and Mapping,2011(10):5-7. 2 014,43(9):902-907. [13]ꢀ Bilich A,Larson K M. Mapping the GPS multipath environment u- sing the signal-to-noise[J]. Radio Science,2007,42(6):1-1. [14]ꢀ 刘经南,邓辰龙,唐卫明. GNSS 整周模糊度确认理论方法研究 进展[J]. 武汉大学学报:信息科学版,2014,39(9):1009-1015. Liu Jingnan,Deng Chenlong,Tang Weiming. Review of GNSS am- biguity validation theory[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2014,39(9):1009-1015. [ [ 9]ꢀ 刘乾坤,隋立芬,肖国锐,等. 北斗系统差分码偏差解算中一种 新的定权方法[J]. 测绘科学技术学报,2015,32(5):473-478. Liu Qiankun,Sui Lifen,Xiao Guorui,et al. A method of determining the weight matrix for BDS DCB resolution[J]. Journal of Geomatics Science and Technology,2015,32(5):473-478. 10]ꢀ 谢建涛,郝金明,韩ꢀ 聪,等. BDS 单历元 TCAR 算法优化研究 [ J]. 测绘科学技术学报,2016,33(1):6-10. [15]ꢀ Deng C L,Tang W M. Reliable sing-epoch ambiguity resolution for short baselines using GPS / Beidou system [ J]. GPS Solutions, 2014,3(18):375-386. Xie Jiantao,Hao Jinming,Han Cong,et al. Research of BDS single- epoch and triple-frequency ambiguity resolution using the modified TCAR method[J]. Journal of Geomatics Science and Technology, ( 责任编辑ꢀ 徐志宏) 2016,33(1):6-10. · 58·
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