BDS精密相对定位精度的GAMIT分析北大核心CSCD

为了验证GAMIT用于BDS精密相对定位的可靠性与精度,该文以BDS短基线和长基线实测数据,基于GAMIT软件的不同解算策略进行BDS精密相对定位实验。由实验结果可知,GAMIT用于BDS短基线解算,相对于GPS在水平方向基线分量差值优于3mm,在高程方向基线分量差值优于3mm;GAMIT用于BDS长基线解算,相对于GPS在水平方向的基线分量差值优于6mm,在高程方向基线分量差值优于1.3cm。研究结果表明,GAMIT可用于BDS的精密定位解算且精度较高。     

GAMIT10.71解算GNSS长基线精度分析

GAMIT／GLOBK已于2020年3月9日发布10.71最新版本,主要新增了北斗三号（BDS-3）数据处理和太阳光压模型等方面的内容．本文利用GAMIT10.71软件,结合旧版本(GAMIT10.7_2019／09／14),对全球35个MGEX(Multi-GNSS Experiment)跟踪站2020年第51-60天共10天的全球卫星导航系统（GNSS）数据进行处理,并从标准化均方根误差(NRMS)、基线重复率、基线长度标准差、基线解算精度及点位精度等四个方面对GPS和北斗卫星导航系统（BDS）解算结果进行对比分析．实验结果表明:各解算方案NRMS值都能达到0.22以内的精度;GPS基线重复率略优于BDS,新旧版本对长基线的相对基线重复率和绝对基线重复率精度都分别能达到1×10-9和1×10-2;新版基线长度解算精度与多日解平差结果略优于旧版,多日解平差结果GPS精度略优于BDS;总体来说,新版GAMIT软件表现效果较好,但针对单BDS系统解算精度而言,还有许多问题值得探讨．      

不同版本的GAMIT超短基线数据解算精度分析

以新建立的GPS超短基线场为研究对象,运用不同版本的GAM IT/GLOBK软件进行高精度数据处理,GAMIT软件的版本包括10.5、10.6、10.61和最新的10.7,对所选用数据进行基线解算和网平差.综合利用周边IGS站以及陆态网(CMONMC)的数据进行联合解算,采用标准均方根误差(NRMS)值、基线重复性、网平差后点位坐标稳健度等方面进行对比分析.结果认为,不同版本的GAMIT软件均可以对超短基线网进行高精度数据处理,解算结果精度均满足设计要求,相比之下,最新发布的GAMIT10.7版本软件在数据处理过程中具有较高的解算精度和可靠性.     

不同截止高度角下BDS/GPS/GLONASS/Galileo多模组合SPP性能分析

针对单系统在遮挡环境下可见卫星数较少、历元利用率低、定位稳定性、定位可靠性和定位精度较差的问题,首先,利用间接平差法对BDS/GPS/GLONASS/Galileo组合观测方程进行求解;然后,运用最小二乘法原理求解待估参数,最终解算出测站点坐标。采用MGEX站部分测站的数据对不同截止高度角下(7°、15°、20°、30°、40°、45°)不同模式GPS、GPS+Galileo、GPS+GLONASS、BDS+GLONASS+Galileo、GPS+BDS、GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS+BDS+Galileo的单点定位(single point positioning,SPP)进行解算和数据处理。结果表明,在截止高度角为45°时,点位离散程度变差,但相比其他模式特别是GPS单系统,GPS+GLONASS+BDS+Galileo组合稳定性和可靠性都较好;GPS单系统历元利用率较低,全天不足1/3,然而GPS+BDS、GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS+BDS+Galileo组合历元仍然全天可用,GPS部分历元精度优于GPS+GLONASS+BDS和GPS+GLONASS+BDS+Galileo组合,但整体定位性能较差。GRCE组合在全天历元可用和实现单点定位前提下,整体定位性能优于其他模式。     

广播星历下多系统卫星位置、速度计算及精度分析

目前GNSS空间部分主要由GPS、GLONASS、Galileo、BDS 4系统构成,在利用广播星历进行多星组合导航时,需要根据不同卫星星座广播星历精度信息实现多系统定位信息的组合。现有研究对GPS、GLONASS广播星历精度进行了充分分析,但对由Galileo、BDS广播星历计算卫星位置、速度及其精度的研究相对较少。本文利用精密星历对GNSS广播星历计算的卫星位置、速度精度进行了分析。结果表明,GPS广播星历解算的卫星位置误差小于2 m,GLONASS广播星历解算的卫星位置误差最大在4 m左右,Galileo广播星历解算的卫星位置误差最大在3 m左右,BDS广播星历解算的GEO卫星位置误差最大在40 m左右,IGSO卫星位置误差最大在9 m左右,MEO卫星位置误差最大在5 m左右。GPS、Galileo、BDS速度误差在1 mm/s内,GLONASS速度误差在2 mm/s内。     

GAMIT/GLOBK与PANDA GPS精密定位性能比较分析

GAMIT/GLOBK与PANDA都是国际知名的GPS精密数据处理软件。当GAMIT/GLOBK采用精密星历和高精度起算点时,其解算长基线的相对精度能达到10~(-9)量级,解算短基线的精度能优于1 mm;使用PANDA进行北斗卫星精密定轨的径向精度优于10 cm,静态精密单点定位精度达到厘米级、基线相对定位达到毫米级。但两者基于不同的处理方法,GAMIT/GLOBK基于双差模式而PANDA采用非差模式。以IGS公布的周解为真值利用GPS实测数据对两者定位结果和精度予以比较,从而对其定位性能进行分析,实验结果表明:GAMIT/GLOBK与PANDA解算的模式不同,但两者的实际解算精度基本相当,且成果与IGS公布的周解吻合较好,最终解算结果都与IGS公布的坐标吻合较好。     

BDS/GPS/GLONASS融合定位模型及性能分析

针对传统GNSS单星座系统定位存在的诸多不足,本文基于单点定位,给出建立在时空统一上的BDS/GPS/GLONASS多模融合定位模型,并对实测三系统数据分不同方案进行定位解算,分析各方案的可见卫星数、精度衰减因子（DOP）及定位精度。结果表明,BDS/GPS/GLONASS融合系统可见卫星数大幅提高,DOP值显著下降,定位的精度和可靠性优于各单系统。     

石油工程GNSS精密单点定位研究及软件研发

针对传统的GPS相对定位模式已不能满足石油工程项目快速发展的需求,如在非洲或沙漠地区,通常难以获取高精度的参考点来进行GPS相对定位,而且GPS单系统则严重依赖于其单系统的稳定性、观测值数目及质量。随着我国北斗导航定位系统(BDS)的发展,使得GNSS多系统日趋完善,使用GNSS多系统精密单点定位方法则可满足现今的石油工程要求。因此,基于目前已建成运行的GNSS多系统(BDS/GPS/GLONASS)对多系统组合的精密单点定位进行了研究,采用精确的时间系统模型,并综合了抗差Kalman滤波估计及Helmert方差分量估计的方法来增强系统的抗粗差能力及合理分配各GNSS系统的权比关系。基于该研究,自主研发了BDS/GPS/GLONASS精密单点定位软件,并采用实测数据对理论及软件进行验证。结果表明,采用BDS/GPS/GLONASS多系统能够有效提高定位结果的稳定性及精度,可为石油工程行业提供定位技术支持。     

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

GNSS多系统动态精密单点定位性能分析

文中在GPS精密单点定位（PPP）理论与方法的基础上,给出了多系统组合的精密单点定位技术观测模型,采用GPS、GLONASS、GALILEO、BDS 四大卫星导航定位系统的实测数据,研究并分析了四系统组合PPP的定位性能。结果表明,多系统PPP精度较单系统有很大提高,GPS+GLONASS+GALILEO+BDS四系统组合动态PPP在三个方向平均偏差约为0.7 cm、0.6 cm和1.7 cm,收敛时间为15～20 min左右,并且多系统PPP在截止高度角增大时,依然有充足的卫星数量,当截止高度角达到30°时,依然能达到cm级定位精度,对机载动态数据进行PPP解算结果显示,四系统组合解算的结果与利用GrafMov的解算结果符合得最好,优于其他双系统和单系统PPP的精度。      

基于GAMIT对国家GNSS基准站进行的北斗基线解算分析

以国家GNSS站的多系统观测数据为研究对象,旨在以单系统解算为研究视角,通过GAMIT软件对BDS/GPS数据进行单系统解算的方法,力图为利用BDS/GPS做基线解算提供参照。实验结果表明,BDS基线解算的相对精度与GPS相当;单BDS数据解算的基线东西方向精度10～12 mm,较单GPS数据解算的基线东西方向精度低42%,高程方向的单BDS基线中误差25 mm,是单GPS基线高程方向中误差的2倍;而组合双系统解算能有效提升基线U方向的精度,提升1 cm左右。文中认为目前利用BDS进行基线解算的精度尚不与GPS精度相当,在利用北斗系统进行高精度定位中,还有许多问题值得探讨。     

组合GNSS系统定位数据质量与精度比较分析

本文对组合GNSS系统进行静态相对定位测量与RTK测量试验,研究结果表明:在静态相对定位测量中,BDS的数据利用率、多路径效应误差优于GPS与GLONASS,BDS的定位精度优于GLONASS略低于GPS;组合系统中GPS/BDS与GPS/BDS/GLONASS的定位精度较优,引入GLONASS对定位精度改善的作用不明显。在RTK测量中,当观测条件理想时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP值低,中误差小。当观测条件较差时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP平均值低,中误差小,限差内固定解获得时间减少76.1%;GPS/BDS/GLONASS较GPS/BDS在中误差、水平精度和垂直精度上更优,限差内固定解获得时间更稳定可靠。     

北斗系统在工程控制网中的应用实验与精度分析

提出利用北斗观测数据进行工程控制网建立的设想,本文利用香港CORS观测数据进行相关实验与结果分析。首先,通过GAMIT10.7软件对香港CORS站BDS、GPS观测数据进行解算;其次,以GPS解算结果为参考数据,检验BDS解算数据的精度;最后,根据实验结果分析基于北斗系统的工程控制网建立的有效性与可行性。结果表明,BDS基线解算与坐标解算均有着较高的精度,将北斗系统应用于工程控制网构建是切实可行的。随着我国北斗系统的进一步发展,其将会在更多的领域发挥更大的作用。     

基于GAMIT10.61的高精度GPS／BDS数据处理及精度对比分析

本文利用GAMIT10.61软件对重庆8个CORS站GPS数据和BDS数据进行处理,并从基线重复性、单日解时间序列、联合解平差等三个方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析.结果表明,GPS解算结果整体优于BDS,且单BDS解与单GPS解在水平方向差值小于0.7 cm,高程方向差值在1～3 cm;基于GAMIT 10.61的BDS基线解算重复性在南北方向上1.39 mm+0.205 mm×10?-8 ,东西方向上为3.10 mm+0.252×10-8 ,高程方向上为7.81 mm+2.001×10-8,基线长度方向上2.13 mm+0.384×10-8,解算精度能满足高精度数据处理要求.      

利用BDS数据反演大气可降水量及其精度分析

随着GAMIT软件版本的不断更新，对BDS数据基线解算已成为可能。本文提出了一种基于GAMIT软件的BDS大气可降水量反演方法，并对利用探空数据计算得到的大气可降水量与GPS数据反演结果进行精度验证。结果表明，通过BDS反演得到的大气可降水量与探空数据计算结果之间的平均相对误差、均方根误差均小于2 mm，相关系数大于0.98；与GPS反演结果之间的平均相对误差、均方根误差均小于3 mm，相关系数大于0.96。BDS反演结果精度较高，基本能够满足气象需要。     

广西北斗地基增强系统性能测试与精度分析

在完成广西北斗地基增强系统建设的基础上,测试了系统网络RTK实时定位测量的内符合精度、环境可用性、空间可用性、时间可用性与兼容性;并对GPS+BDS+GLONASS、BDS、GPS+GLONASS三种模式下网络RTK的定位结果进行了对比分析。结果表明,广西北斗地基增强系统的各项精度指标满足设计要求,基于GPS+BDS+GLONASS多系统的网络RTK测量具有较高的精度与较好的稳定性和可靠性。     

使用TBC软件进行BDS基线解算精度分析

为了验证基于TBC软件进行BDS长、短基线解算的精度以及可靠性,使用TBC软件采用不同解算模式对实测数据进行处理。经分析可知,基于TBC软件进行BDS短基线解算成果与GPS基本一致,水平分量较差优于2.5 mm、垂直分量较差优于5 mm,都具有较高的水平精度和垂直精度;BDS基线精度略优于GPS,实际应用中可用广播星历代替精密星历进行基线解算。基于TBC软件加载精密星历进行BDS长基线解算成果与GPS相比,水平分量较差为5 cm、垂直分量较差为12 cm以内。实际应用中可使用快速星历或超快速星历代替精密星历进行BDS长基线解算。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位研究

讨论了GPS/GLONASS组合精密单点定位的数学模型,并以IRKJ跟踪站的观测数据为例,分别利用GPS和GPS/GLONASS组合两种方式进行精密单点定位解算。计算结果表明,当GPS观测卫星数较多(9~10颗)时,组合GPS/GLONASS较单系统GPS的精密单点定位精度及收敛速度有一定改善,但效果不明显。当GPS卫星数较少(4~5颗)时,引入GLONASS卫星进行GPS/GLONASS组合精密单点定位,其定位精度及收敛速度较单系统GPS精密单点均有显著改善。     

基于MGEX站多系统GNSS反演大气可降水量精度评估

2020年6月北斗卫星导航系统(BDS)完成全面组网,为分析其解算水汽信息的精度,选用15个MGEX (Multi-GNSS Experiment)测站2021年10月至11月的观测数据进行水汽反演. 利用GAMIT软件分别解算BDS、GPS、Galileo和GLONASS的观测数据,将得到的对流层天顶延迟(ZTD)与国际GNSS服务(IGS)发布的结果进行对比,并将解算的大气可降水量(PWV)分别与探空数据、ERA5数据计算得到的PWV对比. 实验结果表明:截止高度角设置为5°时,4个卫星系统估计的ZTD均方根 (RMS)均小于13 mm,GPS-PWV、BDS-PWV、Galileo-PWV、GLONASS-PWV与无线电探空可降水量(RS-PWV)相比,RMS平均值分别为2.25 mm、2.46 mm、2.52 mm和2.84 mm,RMS均小于3 mm;与ERA5-PWV相比,RMS平均值分别为1.63 mm、1.86 mm、1.76 mm和1.99 mm,RMS均小于2 mm. GPS探测水汽的精度最高,BDS探测水汽的精度低于GPS和Galileo,高于GLONASS,均满足气象学应用需求.      

组合精密单点定位在航空动态测量中的应用

本文利用实际飞行的航空动态数据,以传统差分GPS解算结果作为参考,分析了GPS/GLONASS组合精密单点定位在航空动态测量中的应用。试验结果表明,当GPS观测卫星数较多(大于6颗)时,GPS/GLONASS组合对提高定位精度不明显,但可提高定位的可靠性,获得较小的PDOP值;当GPS观测卫星数少于4颗时,采用GPS/GLONASS组合系统仍可获得厘米级的定位结果,保证了动态测量的连续性。