北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試分析

張乙志,金鍇,劉立,徐曉紅,鐘勇元,初理偉

(浙江省第一測(cè)繪院,杭州 310012)

北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試分析

張乙志,金鍇,劉立,徐曉紅,鐘勇元,初理偉

(浙江省第一測(cè)繪院,杭州 310012)

基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在浙江省范圍內(nèi)均勻選取了45座基準(zhǔn)站,開(kāi)展北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)。本文通過(guò)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)研究了北斗網(wǎng)絡(luò)RTK的測(cè)試情況,通過(guò)比較在GPSGLONASS雙星、BDSGPSGLONASS三星及單北斗這三種模式下的網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)果進(jìn)行外符合精度統(tǒng)計(jì),分析當(dāng)前北斗定位服務(wù)測(cè)試情況及可用性。

北斗衛(wèi)星;地基增強(qiáng)系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)RTK

0 引 言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國(guó)自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),面向我國(guó)及周邊區(qū)域提供導(dǎo)航、定位服務(wù),常規(guī)的民用北斗系統(tǒng)定位可以達(dá)到1～10 m定位精度。為滿(mǎn)足用戶(hù)為高精度導(dǎo)航與位置服務(wù)的需求,在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,可以建立連續(xù)運(yùn)行接收北斗衛(wèi)星信號(hào)的地面參考站及北斗基準(zhǔn)站控制中心,組成北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng),為覆蓋區(qū)域范圍的終端用戶(hù)提供高精度北斗定位及導(dǎo)航服務(wù)[1-2]。浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有GPSGLONASS雙星基準(zhǔn)站及通信網(wǎng)絡(luò),采用優(yōu)化組網(wǎng)和兼容性升級(jí)方法,將原有系統(tǒng)改造為兼容北斗衛(wèi)星系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)區(qū)域、輔助增強(qiáng)一體化、精細(xì)化、無(wú)縫精密北斗地基增強(qiáng)位置信息服務(wù)[3-4]。

1 北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)

浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的試驗(yàn)網(wǎng)由22座改造站和23座原有基準(zhǔn)站組成,其分布如圖1所示。

圖1 浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)基準(zhǔn)站分布圖

2 北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試

在北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)有效覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試工作,包括采用不同接收機(jī)主板及衛(wèi)星進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試。在全省范圍內(nèi)均勻選取37座已知C級(jí)GPS點(diǎn),在測(cè)試點(diǎn)位上,分別采用單北斗(BDS)模式、雙星模型(GPSGLONASS)、三星模式(BDSGPSGLONASS)的RTCM30數(shù)據(jù)格式及不同接收機(jī)主板,測(cè)量30個(gè)歷元的實(shí)時(shí)差分定位結(jié)果,與已知成果比較[5-6]。

1) GPSGLONASS雙星模式測(cè)試結(jié)果

在浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)GPSGLONASS雙星模式下,采用天寶的接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí),37個(gè)點(diǎn)位中只有36個(gè)點(diǎn)位得到RTK固定解;采用國(guó)產(chǎn)主板進(jìn)行測(cè)試,37個(gè)點(diǎn)位中只有33個(gè)點(diǎn)位得到RTK固定解,點(diǎn)位的精度統(tǒng)計(jì)如表1所示,雙星測(cè)試結(jié)果與已知結(jié)果差值分布如圖2,圖3所示。

表1 接收機(jī)測(cè)試精度統(tǒng)計(jì)(GPS+GLONASS)

圖2 天寶主板接收機(jī)雙星測(cè)試差值分布

圖3 國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)雙星測(cè)試差值分布

在GPSGLONASS雙星模式下,從天寶主板接收機(jī)和國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)測(cè)試結(jié)果可知,天寶主板接收機(jī)平面方向上外符合精度小于3 cm,高程方向上外符合精度小于10 cm;國(guó)產(chǎn)主板的接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí),平面方向上外符合精度小于5 cm,但高程的外符合精度為10 cm多。高程方向與真值的差值最大結(jié)果為39 cm。

2) BDSGPSGLONASS三星模式測(cè)試結(jié)果

在浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)BDSGPSGLONASS三星模式下,采用天寶的接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí),37個(gè)點(diǎn)位中只有32個(gè)點(diǎn)位得到RTK固定解;采用國(guó)產(chǎn)主板進(jìn)行測(cè)試,37個(gè)點(diǎn)位中也有32個(gè)點(diǎn)位得到RTK固定解。點(diǎn)位的精度統(tǒng)計(jì)如表2所示,雙星測(cè)試結(jié)果與已知結(jié)果差值分布圖如圖4、圖5所示。

表2 接收機(jī)測(cè)試精度統(tǒng)計(jì)(GPS+BDS+GLONASS)

圖4 天寶主板接收機(jī)三星測(cè)試差值分布圖

圖5 國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)三星測(cè)試差值分布

在BDSGPSGLONASS三星模式下,從天寶主板接收機(jī)和國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)測(cè)試結(jié)果可知,測(cè)試精度與使用GPS+GLONASS雙星模式結(jié)果相近,北斗衛(wèi)星參與解算沒(méi)有使測(cè)量精度有明顯的提高或降低,固定解的個(gè)數(shù)比雙星模型下有些下降。

3) BDS單北斗模式測(cè)試

由于三星的數(shù)據(jù)格式還沒(méi)有統(tǒng)一,在浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)框架網(wǎng)下的單北斗模式下采用國(guó)產(chǎn)主板進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試, 37個(gè)點(diǎn)位中只有25個(gè)點(diǎn)位得到RTK固定解,其余都無(wú)法固定。點(diǎn)位的精度統(tǒng)計(jì)如表3所,雙星測(cè)試結(jié)果與已知結(jié)果差值分布圖如圖6所示。

表3 接收機(jī)測(cè)試精度統(tǒng)計(jì)(BDS)

圖6 國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)北斗測(cè)試差值分布

在單北斗模式,采用國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明外符合精度在平面方向可以達(dá)到5 cm之內(nèi),高程方向達(dá)到10 cm;最大差值為37 cm,固定比例為66%.國(guó)產(chǎn)主板接收機(jī)使用北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)單北斗模式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK穩(wěn)定性尚有欠缺。

從這三種模式網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)試結(jié)果可知,北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)在網(wǎng)外的定位能力較差;當(dāng)流動(dòng)終端位于網(wǎng)形外10 km以上時(shí),基本單北斗模式下網(wǎng)絡(luò)RTK得到固定解困難;北斗基準(zhǔn)站網(wǎng)布網(wǎng)間距過(guò)大時(shí)或流動(dòng)站距離最近基準(zhǔn)站超過(guò)40 km時(shí),會(huì)對(duì)流動(dòng)站定位初始化及固定精度造成很大影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)系統(tǒng)測(cè)試評(píng)估,浙江省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)基本能達(dá)到厘米級(jí)衛(wèi)星定位服務(wù)的要求,也存在問(wèn)題需要完善,具體如下:

1) 三星模型相對(duì)于雙星模型,北斗衛(wèi)星參與解算并不會(huì)造成測(cè)量精度的提高或降低,衛(wèi)星顆數(shù)明顯較多,固定解會(huì)有所下降;

2) 目前只有國(guó)產(chǎn)儀器支持單北斗解算,北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)提供的單北斗(BDS)格式定位服務(wù)下終端取得固定解的比例較GPSGLONASS雙星模式要低;單北斗(BDS)模式下定位服務(wù)固定解比例不高且高程方向穩(wěn)定性尚有欠缺,在平面精度上天寶主板比國(guó)產(chǎn)主板有所提高;

3) 北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)在網(wǎng)外的定位能力較差,當(dāng)流動(dòng)終端位于網(wǎng)外10 km以外時(shí),基本單北斗RTK固定困難,從而建議在全省北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)時(shí),盡可能加密或接入外省的北斗基準(zhǔn)站,從而實(shí)現(xiàn)全省全覆蓋,以消除該問(wèn)題造成的影響。北斗基準(zhǔn)站網(wǎng)布網(wǎng)間距過(guò)大時(shí)或流動(dòng)站距離最近基準(zhǔn)站超過(guò)40 km時(shí),會(huì)對(duì)流動(dòng)站定位初始化及固定精度造成很大影響。

[1] 唐金元.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航區(qū)域系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用綜述[J].全球地位系統(tǒng),2013,38(5):47-52.

[2] 唐金元,于潞,王思臣.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].全球地位系統(tǒng),2008,33(2):26-30.

[3] 王雷,倪少杰,王飛雪.地基增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用[J].全球地位系統(tǒng),2014,39(2):26-30.

[4] 康永,胡安平.基于網(wǎng)絡(luò)的北斗位置信息服務(wù)研究[J].全球定位系統(tǒng),2013,38(1):40-44.

[5] 畢京學(xué),郭英,楊凱.GPS RTK測(cè)量過(guò)程及應(yīng)用問(wèn)題[J].全球地位系統(tǒng),2013,38(3):63-68.

[6] 丁仁軍,倪曙.影響網(wǎng)絡(luò)RTK精度的相關(guān)因素分析與研究[J].地礦測(cè)繪,2009,25(1):19-22.

Based on the Network of the Compass Ground Reinforcement System to Test and Analysis RTK

ZHANG Yizhi,JIN Kai,LIU Li,XU Xiaohong,ZHONG Yongyuan,CHU Liwei

(TheFirstSurveyingandMappingInstitueofZhejiangProvince,Hangzhou310012,China)

Based on the network of the Compass ground reinforcement system to test and Analysis in Zhejiang Province,selecting 45 station to carry out the construction of the Compass ground reinforcement system,This paper to research the Compass ground reinforcement system if Network RTK,By comparing in GPSGLONASS、BDSGPSGLONASS and single compass the three modes of Network RTK results to meet the statistical accuracy.to analysis of the current situation and availability of Compass positioning services.

Compass satalite; foundation reinforcement system; network RTK

2016-06-24

10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.06.023

P228.4

1008-9268(2016)06-0115-04

張乙志(1988-),男,國(guó)家注冊(cè)測(cè)繪師,主要從事CORS建設(shè)運(yùn)維、北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)。

金鍇 (1989-),男，測(cè)繪工程師,長(zhǎng)期從事地理信息及數(shù)據(jù)分析相關(guān)工作。

劉立(1986-)，男，測(cè)繪工程師,碩士,長(zhǎng)期從事CORS建設(shè)及數(shù)據(jù)解算相關(guān)工作,有豐富的數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)。

聯(lián)系人：張乙志 E-mail: 369122497@qq.com