北斗与GPS基线解算精度对比分析

虞小明

摘要：本文将北斗导航系统和GPS导航系统为研究对象，以HGO数据处理软件为平台，以载波相位观测值的双差模型为基础。使用长短两组基线观测数据进行基线处理，根据处理得到的RATIO、RMS、点位精度这几个质量指标来衡量基线解算的质量。通过更改一些基本参数设置来分析不同情况下的精度问题，同时分析比较北斗系统和GPS系统的区域卫星可见性，以及在单系统和系统组合下的定位精度和可靠性的区别。

关键字：北斗导航系统；GPS系统；双差模型；基线解算

1引言

在美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后，中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自主研发的全球第三个成熟的卫星导航系统[1]。北斗系统的快速发展不仅可以促进国家的经济建设,也提高了中国在世界的地位。但目前北斗系统相比GPS略有不足，所以要通过不停的探究来使其进一步的发展与完善。

2卫星可见性和PDOP值的比较

卫星可见性是在特定仰角下地面某点在某时刻能观测到的所有卫星的数量或某时段所有观测卫星的跟踪弧段长度，根据卫星可见性的定义，卫星可见性与测站所处位置、观测时间及卫星的截止高度角等息息相关[2]。

PDOP值是指三维几何精度因子单点定位的精度为

由相关数据分析可知：使用GPS系统进行基线处理时，在其它基线解算设置参数不变的情况下，仅改变高度截止角，从开始，高度截止角越高（观测卫星数越少），RMS值略微降低（观测值质量越好）；点位精度有所降低；RATIO值基本不变，定位精度差别不大。以此例来看，并不是高度截止角越高越好，此例中高度截止角25°时定位精度效果最好。使用COMPASS系统进行基线解算时，结论与使用GPS系统基本相似,定位精度差别不大,总的来看20°时的精度效果最好。

（2）采样间隔

采样间隔是指在处理基线时，系统在观测数据按照固定的时间间隔提取数据。为提高极限处理的速度，用户可适当增大数据处理的采样间隔[5]。由数据分析可知：在使用GPS系统处理基线时，在其它参数不变的情况下，仅改变采样间隔，当采样间隔大于30时，随着采样间隔的增大，RMS值无太大变化；而点位精度呈下降趋势；RATIO值基本不变。

4、结语

本文主要借助于中海达的HGO数据处理软件，进行了北斗和GPS的基线处理数据精度分析。从一些基本参数的设置找出其对精度变化的影响，如高度截止角与采样间隔。从长基线的数据分析可得出结论，随着高度截止角的增高，观测到的卫星数会减少，但由于消除了较低的卫星数据，观测值的质量会提高，而点位精度略微下降。而采样间隔对于长基线数据大于30的情况下，RMS值无太大变化，点位精度随着采样间隔增大而降低。总的来说北斗系统的定位精度以以前有明显提高，但还是略低于GPS，两者的组合可以有效提高精度。

参考文献

[1]中国卫星导航系统管理办公室．北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（测试版）[R]．中国卫星导航系统管理办公室，北京，2011.

[2]高星伟,过静珺,等.基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位[J].测绘学报，2012，5.

[3]刘永明,张云,袁国良.GPS/北斗-2组合定位性能的研究[J].电子设计工程，2013,14.

[4]刘季,张小红.GPS/BD组合导航定位试验和精度分析[J].测绘信息与工程,2012,04.

[5]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2005.