北斗三號系統與其他導航衛星系統單點定位精度對比分析

肖琴琴 李桂稀

【摘 ?要】論文采集了世界上多個不同國家的衛星數據，利用數據處理軟件NET_diff，分別對BDS-3、BDS-2、GPS、GLONASS和Galileo進行了偽距單點定位解算，得到北斗三號系統與其他系統的定位精度對比結果，促進對北斗三號系統的應用研究。

【Abstract】This paper collects satellite data from many different countries in the world， and uses the data processing software NET_diff to perform pseudo-range single point positioning calculations on BDS-3， BDS-2， GPS， GLONASS and Galileo respectively， and obtain the results of positioning accuracy comparison between Beidou-3 and other systems. It promotes the application research of Beidou-3 system.

【關鍵詞】定位精度;定位原理;偽距單點定位

【Keywords】positioning accuracy; positioning principle; pseudo-range single point positioning

【中圖分類號】P228.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）10-0192-02

1 引言

全球導航衛星系統（GNSS）是一種為全球各地用戶提供全時段高精度定位導航信息的衛星系統[1]。2020年6月23日，北斗衛星導航系統的第55顆衛星順利入軌，標志著我國的北斗三號全球衛星導航系統全面部署完成。

精度是衛星導航系統最基本的性能指標之一，其定義為真實值與估計值或測量值之間的統計學差值[2]。目前，BDS-3的定位精度已經優于5m，最優可達2.5m，授時精度為20ns，測速精度優于0.2m/s[3]。BDS-3的研究主要集中在數據質量、軌道、鐘差、單點定位和相對定位等方面[4-6]。

本文使用10組不同國家測站點的觀測數據作為實驗數據，利用數據處理軟件NET_Diff進行偽距單點定位（SPP）解算，對比分析在全球不同地區中BDS-3、BDS-2、GPS、GLONASS和Galileo的定位精度，得到的結果可為今后的應用研究提供參考。

2 實例分析

2.1 數據獲取

本文選取2020年1月、總時長為24h的10組不同測站的觀測數據，且10個測站點分別在不同的國家，中國主要選取了測站WUH2，其他國家主要為：以色列的BSHM、泰國的CUSV、英國的DGAR、吉布提的DJIG、德國的FFMJ、法屬南部領地的KRGG，瑞典的ONSA、新西蘭的OUS2以及蒙古的ULAB。

2.2 實驗結果分析

利用NET_Diff數據處理軟件，對10個測站進行偽距單點定位實驗。圖1為中國武漢WUH2測站BDS-3和GPS系統的N（北）、E（東）、U（高程）3個方向的RMS值對比。由于篇幅有限，該站BDS-2、GLONASS、Galileo系統的定位結果并未展示，詳細的結果如表1所示。

由圖1可知BDS-3系統下垂直方向和水平方向定位精度大致優于5m，高程方向的定位精度略低，大致優于10m。由圖2可知，GPS的垂直方向、水平方向和高程方向的定位精度分別優于4m、2m、5m，定位精度高且穩定。

為進一步分析5個系統的定位精度，計算3D RMS的值，如下公式：

計算10個測站各個系統的3D RMS值，得到結果如表1所示。

多組研究數據表明，Galileo定位精度最高，且由10個數據可知Galileo呈現的是比較穩定的狀態，其次是GPS，與伽利略不差上下，BDS-3的定位精度相對于Galileo和GPS較低，但是相對于BDS-2和GLONASS定位精度比較高，GLONASS定位精度高于BDS-2，BDS-2呈現出的是不穩定的狀態。

3 結論

利用全球的10個不同跟蹤站，進行單點定位解算，分析了BDS-3、BDS-2、Galileo、GPS和GLONASS 5個系統的定位精度，得到以下結論：

①現階段BDS-3的定位精度已經遠高于且穩定于BDS-2的定位精度。

②BDS-3的定位精度相對于Galileo和GPS的定位精度略低于1m，Galileo和GPS的定位精度均比較高且穩定。

③BDS-3的定位精度高于GLONASS的定位精度3～4m。

【參考文獻】

【1】葉峰屹，高曉雷.北斗衛星導航系統篇[J].國際太空，2018（1）：14-17.

【2】胡曉粉，李曉宇，劉亞濤，等.北斗衛星導航系統定位精度研究[J].系統仿真技術，2013（4）：310-314.

【3】魏鋼，高皓，項宇.北斗二號與北斗三號定位精度對比分析[J].導航定位學報，2020，8（2）：8-11.

【4】強明輝，李志龍.北斗衛星導航系統定位精度分析[J].艦船電子工程，2019，39（02）：38-40+46.

【5】孔豫龍，柴洪洲，潘宗鵬，等.BDS-3新衛星的標準單點定位結果分析[J].測繪科學，2019，44（04）：152-157+195.

【6】劉明亮.北斗數據質量及定位精度分析[D].北京：北京建筑大學，2019.