北斗地基增強系統研究及精度分析

徐波婁和松鄒慧

（1. 河南省測繪工程院，河南 鄭州450003；2.河南省地圖院，河南 鄭州450003）

北斗地基增強系統研究及精度分析

徐波1婁和松1鄒慧2

（1. 河南省測繪工程院，河南 鄭州450003；2.河南省地圖院，河南 鄭州450003）

針對北斗地基增強系統性能測試，本文采用天寶R10對東南沿海某市三星系統分別進行多模多系統動態定位精度分析，以及聯測IGS站分析CORS定位精度的可靠性。測試結果表明，該市北斗地基增強系統達到設計要求，動態測量單GPS內符合精度最優，GPS+BD外符合精度最優。

北斗地基增強系統；三星系統；內符合精度；外符合精度

1 緒論

CORS系統是基于現代GNSS技術、計算機網絡技術、網絡化實時定位服務技術、現代移動通信技術的導航系統。目前，國內外大量學者已經對CORS定位可靠性和精度進行了大量的研究，但是基本上都是基于GPS+GLONASS雙系統之間進行的研究與測試。文獻[1-3]對CORS系統的定位精度進行分析測試，主要對GPS+GLONASS雙星連續運行參考站系統的定位精度、時效性等進行了測試。隨著我國北斗導航定位系統的成熟，需要將北斗兼容到GPS/GLONASS衛星定位系統中，組成多頻多系統導航定位系統，北斗+GPS+GLONASS三系統取代以往的雙系統是必然的趨勢。因此，需要對升級改造的北斗地基增強系統進行各種性能的測試[4]。

本文主要驗證北斗地基增強系統的可用性和定位精度，同時測試不同系統之間組合定位的優越性。對某市已升級改造后的11個北斗地基增強系統的定位精度的可靠性和多系統的定位精度進行測試分析。

2 定位精度分析原理

CORS RTK實時動態測量內符合精度計算

N為測試點個數；

K為測試點的觀測次數。

外符合精度是測量值與真值之間的差值，主要反映系統的正確性、可靠性、兼容性等。

測試點的平面點位外符合精度按下式計算：

3 CORS定位精度可靠性研究

為了測試NJBD定位精度的可靠性，在臨近該市CORS地面基準站的中國境內選取6個IGS站與該市CORS站進行聯合解算，選取的IGS站有上海站（SHAO）、臺灣的三個站（TCMS、TNML、TWTF）、武漢站（WUHN）、北京站（BJFS）。解算結果中，XYZ列是利用當日24小時的觀測值，采用PANDA軟件進行精密單點定位解算的結果[5]，NJBD基準站和IGS站分別采用信息中心提供的基準站坐標（ITRF97, 2000歷元）與SOPAC網站上提供的IGS站坐標作為參考真值，真誤差為PANDA解算的XYZ與參考真值的差值。7天的解算結果的均值與參考真值之差列表如下：由于篇幅所限，本文中只列出其中的6個CORS基準站進行分析。

表1 PANDA解算結果與參考真值較差

（1）通過PANDA解算出的結果與IGS提供的參考值之差很小，因此可以認為軟件解算的CORS基準站的結果是正確的，從而認為信息中心提供的CORS基準站原始觀測數據的解算結果是正確的。

（2）通過表1 可以看出其他CORS基準站的坐標和解算出的坐標存在一定的差值，且XYZ三個方向的差值基本穩定，因此可以認為解算的坐標值與提供的坐標值存在系統偏差。通過上述結果對年積日為121到131，11天的CORS基準站數據采用GAMIT軟件進行基線解算，以中國區域附近的IGS站坐標作為約束平差的起算點，利用Cosa軟件對基線解算結果進行網平差。結果如下：表2和表3分別表示采用ITRF08下瞬時歷元和ITRF97下2000歷元解算結果與信息中心提供的坐標差值。

表2 ITRF08瞬時歷元解算差值（GAMIT）

表3 ITRF97下2000歷元解算差值（GAMIT）

通過表2和表3所列出的GAMIT解算出的結果與信息中心提供的CORS基準站的坐標信息的差值可以得到，采用ITRF97框架下的坐標差值基本都在mm級，而采用ITRF08框架下的坐標差值存在一個系統系偏差與表1所示的現象相同。因此,建議該市將CORS基準站坐標規劃到最新ITRF08框架下。

4 CORS多系統定位精度分析研究

在各個測試點上采用天寶R10型號RTK接收機分別在單GPS(G)、GPS+GLONASS(GR)、GPS+GLONASS+BDS(GRC)和GPS+BDS（GC重點）四種條件下（R10型號的接收機不能識別C源，故在此不進行單C測試）接入CORS控制中心。為保證觀測精度和可靠性，進行兩次連接和初始化，數據采樣間隔設置為1秒。獲取固定解后即開始記錄測量結果，連續記錄30個測量值并同時記錄初始化時間作為一組測試數據，然后斷開網絡重新連接記錄第二組30個固定解的測量值[6-7]。

CORS動態測量結果分析

天寶接收機CORS動態測量四種模式下（G、GC、GR和GRC）的內符合和外符合精度如表4和表5所示。

由表4和表5知：內符合精度單G模式下個各坐標分量和點位精度最優，外符合精度GC模式精度最優。《衛星定位城市測量技術規范》規定：坐標分量內符合中誤差不應超過2cm，平面位置外符合中誤差不應超過5cm。故天寶接收機在NJBD所有模式的內、外符合精度全部滿足規程精度設計要求。

表4 NJBD系統動態測量的內符合精度

表5 NJBD系統動態測量外符合精度

選取測區范圍內15個控制點，利用天寶接收機在各個模式下測得控制點坐標分量的較差如圖1所示。

從圖中可以看出，幾種模式下平面坐標分量較差dX、dY基本都小于5cm，有部分點的dH較差超過5cm但沒有達到dm級，且所測各點坐標分量較差基本均勻分布在零上下，符合誤差分布規律，基本滿足設計要求，高程精度方面仍有待提高。

圖1 NJBD單G模式坐標分量較差

圖2 NJBD GC模式坐標分量較差

圖3 NJBD GR模式坐標分量較差

圖4 NJBD GRC模式坐標分量較差

5 結論

通過表1至表3可以得到，采用ITRF97框架下的坐標差值基本都在mm級，而采用ITRF08框架下的坐標差值存在一個系統系偏差。由于，ITRF08框架相比較ITRF97框架精度更高，因此建議該市將CORS基準站坐標規劃到ITRF08框架下。

從表4和表5可以得到：①在G模式下的穩定性（內符合精度）最好，GRC、GR和GC的穩定性依次降低。②GC動態定位精度（外符合精度）最高，GRC、G和GR精度依次降低，達到精度設計要求。

[1]丁健． CORS系統穩定性與精度測試研究[D]．合肥：合肥工業大學，2014．

[2]蔡成輝, 劉立龍, 黎峻宇, 等．CORS定位精度的可靠性研究[J]．地理空間信息，2014，12(6)：73-76．

[3]顏琳．北斗/GPS 雙模 CORS網研制與測試技術研究[D]．上海：上海交通大學，2013．

[4]丁樂樂, 戈樂樂, 馮媛媛, 等．天津市北斗地基增強系統性能測試及分析[J]．工程勘察，2017(3)：64-68．

[5]周巍．北斗衛星導航系統精密定位理論方法研究與實現[D]．鄭州： 解放軍信息工程大學，2013．

[6]李勝．北斗/GPS導航系統在西北地區的定位精度分析[J]．地理空間信息，2016(6)．

[7]蔡東健，范占永，嚴津，等．蘇州北斗地基增強系統建設及應用研究[J]． 測繪與空間地理信息，2016(12)：70-73．

徐波（1991― ），男，碩士，主要從事GNSS導航定位與數據處理工作。E-mail:valuexb1005@163.com