中国科学: 地球科学 2014年 第44卷 第1期: 72 ~ 81
https://www.doczj.com/doc/c48601888.html, https://www.doczj.com/doc/c48601888.html,
中文引用格式: 杨元喜, 李金龙, 王爱兵, 等. 2014. 北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估. 中国科学: 地球科学, 44: 72–81
英文引用格式: Yang Y X, Li J L, Wang A B, et al. 2014. Preliminary assessment of the navigation and positioning performance of BeiDou regional navigation
satellite system. Science China: Earth Sciences, 57: 144–152, doi: 10.1007/s11430-013-4769-0
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS
论 文
北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能 初步评估
杨元喜
①②*
, 李金龙③
?, 王爱兵④
, 徐君毅
③⑤
, 何海波④, 郭海荣④, 申俊飞④, 戴弦④
① 地理空间信息国家重点实验室, 西安 710054; ② 中国卫星导航应用管理中心, 北京 100088; ③ 信息工程大学地理空间信息学院, 郑州 450052; ④ 北京卫星导航中心, 北京 100094; ⑤ 西安测绘信息技术总站, 西安 710054 * 联系人, E-mail: yuanxi_yang@https://www.doczj.com/doc/c48601888.html, ? 联系人, E-mail: along0730@https://www.doczj.com/doc/c48601888.html,
收稿日期: 2013-06-27; 接受日期: 2013-09-11; 网络版发表日期: 2013-12-18
国家自然科学基金项目(批准号: 41020144004, 41374019, 41104022)和国家高技术研究发展计划(编号: 2013AA122501)资助
摘要 北斗区域卫星导航系统(也称北斗2代1期)于2012年12月27日正式开始运行, 系统由14颗卫星组成, 包括5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星. 本文初步评估了北斗区域卫星导航系统建成运行后的基本导航定位性能, 包括卫星可见性、位置精度衰减因子、伪距和载波相位观测量精度、单点定位和差分定位精度以及模糊度解算性能等. 通过实验分析可知: 北斗伪距和载波相位测量精度已与GPS 处在同一水平, 伪距测量精度约为33 cm, 载波测量精度约为2 mm; 北斗伪距单点定位水平精度优于6 m, 高程精度优于10 m, 已满足设计要求; 北斗区域卫星导航系统已具备独立的双频RTK 定位能力, 其单历元双频模糊度解算成功率几乎与GPS 相当; 北斗载波相位差分定位精度与GPS 相位差分定位处在同一水平, 超短基线情况下, 定位精度优于1 cm, 而在短基线情况下优于3 cm; 北斗与GPS 组合定位时, 模糊度解算的固定率和可靠性均显著提高; 在短基线情况下, 北斗/GPS 组合载波相位差分动态定位精度相对于单一的GPS 定位的改善可达20%以上; 北斗单频伪距差分定位精度优于2.5 m, 与GPS 相比仍存在较大差距, 其主要原因可能为北斗GEO 卫星伪距多路径误差较大.
关键词
北斗卫星导航系统 服务区域
位置精度衰减因子
伪距和载波相位测量精度 单点定位 伪距差分定位 模糊度解算
载波相位差分定位
随着2012年10月25日最后1颗地球静止轨道(Geostationary Orbit, GEO)卫星发射升空, 北斗区域卫星导航系统宣告建成. 北斗区域卫星导航系统由
14颗卫星组成, 包括5颗GEO 卫星, 5颗倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Orbit, IGSO)卫星和4颗中圆地球轨道(Medium Earth Orbit, MEO)卫星.
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北斗区域卫星导航系统发播三个导航信号, 频率分别为1561.098 MHz(B1), 1207.14 MHz(B2)和1268.52 MHz(B3), 其中B1I 和B2I 为民用信号, 码速率均为2.046 cps. 2012年12月27日, 北斗区域卫星导航系统宣布投入正式运行.
中国卫星导航系统按照“先试验、后区域、再全球”的三步走战略稳步推进系统建设(杨元喜, 2010; 杨元喜等, 2011). 自从2003年北斗卫星导航试验系统建成以来, 中国立即着手北斗区域卫星导航系统的建设. 于2007年和2009年分别发射1颗MEO 和GEO 卫星, 之后加快了建设速度, 2010年发射了5颗北斗导航卫星(3颗GEO 和2颗IGSO), 2011年发射了3颗IGSO 卫星, 2012年发射了6颗卫星(2颗GEO 和4颗MEO). 其中前几颗发射的卫星, 顾及了与北斗卫星导航试验系统的衔接与平稳过渡.
北斗区域卫星导航系统建设过程中, 其卫星钟性能、测距码性能、定位精度和可靠性等性能指标也得到了逐步验证(Grelier 等, 2007a, 2007b; Gao 等, 2011; Hauschild 等, 2012, 2013; Shi 等, 2013). 尤其是从近期的导航定位实践中可知, 北斗卫星导航系统的定位、导航和授时(PNT)服务性能已基本达到或超过设计性能指标(Han 等 2011; Montenbruck 等, 2013; Shi 等, 2013; Li 等, 2013). 此外, 关于北斗卫星导航系统与其他GNSS 的兼容与互操作以及北斗卫星导航系统对全球导航定位授时用户的贡献均有学者作了分析和描述(杨元喜, 2010; 杨元喜等, 2011; Yang 等, 2011).
本文侧重描述北斗区域卫星导航系统正式运行后系统的服务区域和基本导航定位性能, 包括服务区域内的卫星可见性和PDOP 值、伪距和载波相位测量精度、单点定位、伪距差分定位和载波相位差分定
位性能等. 通过多种定位模式的试验与分析, 从用户角度探讨北斗区域卫星导航系统的导航定位性能和潜在的应用推广价值, 从而为亚太地区用户使用北斗卫星导航系统提供基本参考. 实验中, 用于收集北斗和GPS 伪距和载波相位观测数据的接收机均为和芯星通科技(北京)有限公司生产的UR240-CORS-Ⅱ BDS/GPS 双系统四频(B1/B2+L1/L2)测量型接收 机. 数据处理中, 北斗B1/B2和GPS L1/L2观测值之间采用等权策略, 而每颗卫星观测量采用高度角加权策略. 1 北斗服务区域
利用2013年1月22日至29日共7天的北斗卫
星导航系统实际广播星历, 以5 min 的时间间隔计算了高度截止角为5°时全球及亚太北斗服务区域内北斗区域卫星导航系统的可见卫星数和定位精度衰减因子(PDOP), 并以可见卫星数大于等于5和PDOP 值小于6作为指标分别统计了北斗全球区域和服务区域内的可用性. 计算全球区域时, 经纬度间隔为5°×2.5°, 相应可见卫星数、PDOP 值和可用性的空间分布情况见图1. 计算北斗区域卫星导航系统服务区域时, 即55°S~55°N 和55°E~180°E 范围内区域(China Satellite Navigation Office, 2011), 经纬度间隔取1°×1°, 相应结果绘于图2.
从图1~2中可以看出:
在70°S~70°N 和40°E~180°E 区域内, 北斗可见卫星数基本在5颗以上(见图1(a), (c)), PDOP 值也基本小于12(见图1(b)), 可实现基本的导航定位需求; 在60°S~60°N 和65°E~150°E 区域内, 北斗可见卫星数增加到7颗以上(见图2(a)), PDOP 值也一般小于5(见图2(b)); 而在50°S~50°N 和85°E~135°E 区域内, 北斗可见卫星数可达8颗以上(见图2(a)), PDOP 值也进一步减小到2~3 (见图2(b)).
在中国境内, 北斗卫星导航系统的可见卫星数均在7颗以上(见图2(a)), PDOP 值均小于5(见图2(b)), 而以PDOP 值小于6统计的可用性均97.5%以上(见图2(c)).
2 北斗伪距和载波相位测量精度
2.1 零基线单差残差
零基线单差(Single Difference, SD)观测值消除了
卫星轨道误差、卫星钟误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差和多路径效应误差的影响, 扣除接收机钟差后(取各卫星单差残差的均值作为接收机钟差)仅含观测值噪声, 可用来评估接收机的伪距和载波测量精度. 使用两台接收机通过公分器连接同一天线形成零基线, 在北京地区进行了约21 h 的北斗和GPS 静态数据采集, 即从2012年8月21日02:55至2012年8月22日00:15(GPS 时间), 采样间隔为1 s. 通过固定已知基线的方法获得北斗 B1/B2和GPS L1/L2伪距和载波相位单差观测值的残差序列, 北斗
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图1 全球可见卫星数(a)、PDOP 值(b)和可见卫星数大于5时的可用性(c)分布图
图2 服务区域可见卫星数(a)、PDOP 值(b)和PDOP 小于6时的可用性(c)分布图
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C01 (GEO), C06 (IGSO), C11 (MEO)和GPS G01 (MEO)卫星的单差伪距和载波观测值残差序列见图3. 由单差伪距和载波相位观测值残差统计得到的北 斗和GPS 卫星的非差伪距和载波相位观测值精度见表1.
从以上计算结果可知:
(1) 卫星高度角越小, 相应的伪距和载波相位残差一般越大(见图3(b)~(d)); 北斗GEO 卫星的高度角基本保持不变, 其伪距和载波相位残差也基本不变(见图3(a)); 北斗GEO 卫星伪距和载波相位观测值的精度随高度角降低逐渐变差(见表1), 北京地区北斗C05号GEO 卫星的高度角最低, 仅为16°, 故其伪距和载波相位观测值的精度最差.
(2) 北斗卫星B2频点的伪距和载波测量精度均高于B1频点: B2I 伪距测量精度约为5 cm, 而B1I 伪距测量精度约为11 cm; B2频点载波相位精度约为0.3 mm, 而B1频率载波相位精度约0.5 mm. 表1 由零基线单差残差统计得到的非差伪距和载波相位
精度(RMS)
北斗 B1I (cm) B2I (cm) B1 (mm) B2 (mm) 高度角 (°) GEO
C01
9.004 4.447 0.408 0.306 ~38 C03 9.817 4.526 0.429 0.307 ~33 C04 11.738 5.994 0.494 0.359 ~26 C05 17.689 7.657 0.706 0.418 ~16 IGSO
C06 9.319 4.540 0.457 0.323 C07
9.414 4.581 0.460 0.328 C08 9.787 4.600 0.475 0.325 C09 9.455 4.409 0.457 0.312 C10
10.091 5.040 0.488 0.349 MEO C11 8.666 3.745 0.419 0.272 C12 9.065 3.819 0.443 0.283
平均
11.127 5.189 0.493 0.336 GPS L1C/A (cm)
L2P (cm) L1 (mm) L2 (mm)
MEO
平均
9.738 15.269 0.445 1.093
图3 北斗C01(a), C06(b), C11(c)和GPS G01(d)卫星伪距和载波相位零基线单差残差
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76 (3) GPS L1频点上C/A码伪距和载波相位观测
值精度均高于L2P, L1C/A码伪距的精度约为10 cm, L2P码伪距的精度约为15 cm, L1载波相位的精度为0.5 mm, L2载波相位精度为1 mm.
(4) 上述零基线结果表明, 北斗B1/B2与GPS L1/L2上伪距和载波的测量精度基本在同一水平.
2.2 超短基线单差残差
超短基线单差观测值一般仅含观测值噪声和多路径效应的影响, 可用来评估接收机野外观测值质量. 利用两台接收机在北京某地区进行了北斗和GPS 4.2 m超短基线的静态数据采集, 数据长度约8 d, 即从2012年12月19日0时至2012年12月27日1时(GPS时间), 采样间隔为10 s, 共69662个历元, 高度截止角为10°. 同样通过固定已知基线(参考基线为北斗/GPS长时间数据的静态基线固定解)的方法, 计算了北斗 B1/B2和GPS L1/L2伪距和载波相位单差观测值的残差序列, 进而得到非差伪距和载波相位观测值精度的统计结果见表2. 北斗C04 (GEO), C07 (IGSO)和C14 (MEO)卫星的伪距和载波相位单差残差时序值见图4.
从以上计算结果可知:
(1) 非差伪距观测值残差的RMS约20~50 cm, 非差载波相位观测值残差的RMS约1~3 mm, 与零基线观测值残差统计结果相比大许多, 这主要是由于多路径误差所致.
(2) 北斗GEO卫星的伪距和载波相位残差存在较为明显的天周期多路径效应影响, 这与北斗GEO 卫星运行周期为1 d是相符的.
(3) 北斗MEO卫星伪距和载波相位残差一般较
图4 北斗C0 4(a), C07(b)和C14(c)卫星伪距和载波相位超短基线单差残差
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表2 由超短基线单差残差序列统计得到的非差伪距和载
波相位观测值精度(RMS)
北斗
B1I (cm)
B2I (cm) B1 (mm) B2 (mm)
高度角 (°) GEO
C01 25.362 21.942 1.149 1.404 ~38 C02 28.544 26.791 1.732 1.394 ~31 C03 22.224 23.675 2.123 1.817 ~43 C04 32.701 45.252 2.360 3.360 ~26 C05 47.330 36.515 2.957 2.220 ~16 IGSO
C06 29.618 28.371 1.387 1.991 C07 26.784 31.218 1.433 1.701 C08 28.356 27.991 1.426 1.708 C09 29.609 32.173 1.336 1.593 C10 33.480 28.157 1.321 1.929 MEO C11 45.635 46.567 2.377 2.744 C12 41.556 43.551 2.165 3.209 C13 45.357 46.572 2.341 2.903 C14 42.563 44.205 2.343 2.759
平均 32.956 32.998 1.922 2.145
GPS L1C/A (cm) L2P (cm) L1 (mm) L2 (mm) MEO 平均 42.770 39.087 2.476 3.678
GEO 和IGSO 卫星大, 主要是因为MEO 卫星观测时段中, 低高度角观测值比例较大, 导致其观测值精度统计结果较差. IGSO 卫星观测时段中, 低高度角观测值比例较低, 因而其观测值统计结果最好.
(4) 对北斗所有卫星进行统计, 北斗B1I 和B2I 伪距野外测量精度约33 cm, B1和B2载波野外测量精度约2 mm .
(5) 对于GPS 所有卫星进行统计, GPS L1C/A 伪距野外测量精度约43 cm, L2P 伪距野外测量精度约39 cm, L1载波相位野外测量精度为2.5 mm, L2载波相位野外测量精度约为3.7 mm.
(6) 上述短基线结果表明, 北斗B1/B2与GPS L1/L2上伪距和载波的野外测量精度也基本在同一水平.
3 北斗导航定位性能
3.1 单点定位
从北斗区域卫星导航系统宣布正式运行(2012年12月27日)起, 利用北斗导航型接收机在北京地区进行了连续的北斗单点定位监测, 并对每天的定位误差进行统计. 监测过程中, 高度截止角设为5°, 采样间隔为 1 s, 电离层延迟误差采用北斗广播星历中播
发的8参数Klobuchar 模型进行改正(中国卫星导航系
统管理办公室, 2012), 对流层延迟误差采用Hopfield 模型进行改正. 至2013年3月20日, 获得了共71 d(其中有13 d 未监测)的北斗B1I 单频伪距单点定位结果, 相应的水平精度、高程精度和三维位置精度统计结果及相应的DOP 值见图5.
从图5中可以看出, 仅用北斗单频伪距进行实时导航, 水平位置精度一般小于 6 m(95%), 高程精度一般小于10 m(95%), 三维位置精度一般小于12 m(95%). 将71 d 统计结果取平均可知: 监测期间HDOP, VDOP 和PDOP 平均值分别为2.21, 2.32和2.93; 北斗B1I 伪距单点定位水平、垂直和三维定位精度平均值分别为4.8, 7.8和8.8 m.
3.2 伪距差分定位
为了评估北斗伪距差分定位精度, 使用两台接收机从北斗区域卫星导航系统开通之日起在北京某地区采集了7 d 的北斗/GPS 静态数据(1月3号由于电源故障其中一台接收机数据采集中断了3 h), 即从2012年12月28日至2013年1
月
4日, 基线长度为8.2 km, 采样间隔10 s, 共58287个历元. 分别采用北斗B1, GPS L1以及北斗/GPS B1和L1频点伪距观测值进行伪距差分定位, 以北斗/GPS 长时间的静态基线固定解作为参考值, 相应的伪距差分定位误差序列见图6.
由图6可知: (1) 北斗高程分量和北分量误差均具有较大波动, 而且高程分量具有较明显的天周期
图5 北斗B1单频伪距单点定位精度和DOP 值
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图6 北斗B1I 和GPS L1C/A 单频伪距差分定位误差(上:
北斗; 下: GPS)
性的系统误差. 这是由于北斗区域星座以GEO 和IGSO 卫星为主, 其中5颗GEO 卫星相对地面待定点基本不动, 而且均在定位点(北京)南面, 这些GEO 卫星的观测值对高程分量和北分量的几何约束较弱, 进而相应分量的几何精度衰减作用较小, 于是高程误差明显大于水平误差, 北分量误差大于东分量误差. (2) 对图6的定位误差序列进行统计可知, 北斗B1I 伪距差分定位在东、北和高程分量的RMS 分别为0.71, 1.14和1.90 m, 三维位置RMS 为2.28 m; 而GPS L1C/A 伪距差分定位东、北和高程分量的RMS 分别为0.31, 0.39和0.81 m, 三维位置RMS 为0.95 m. 显然, 现有北斗区域卫星导航系统的单频伪距差分定位精度与GPS 相比仍存在差距. 短基线条件下, 卫星轨道误差、卫星钟差、电离层延迟误差、对流层延迟误差等基本被消除, 残留误差主要为伪距噪声和多路径效应影响. 而从北斗伪距差分定位存在明显的天周期性误差现象不难推断, 北斗伪距差分定位较GPS 差, 主要是由于北斗GEO 卫星伪距多路径误
差较大所致.
3.3 载波相位差分定位 3.3.1 单历元模糊度解算性能
采用与 3.2节相同的实验数据, 进行了北斗、GPS 以及北斗/GPS 组合三种星座条件下的单历元双频模糊度解算实验. 实验中使用LAMBDA 算法(Teunissen, 1993, 1995)进行模糊度固定, 利用比值法(ratio test)进行模糊度验证(ratio>2.0). 并统计了不同高度截止角条件下单历元模糊度解算的固定率和固定错误率, 相应统计结果见表3和图7. 固定率为通过验证历元数占总历元数的比率, 固定错误率为通过验证的历元中模糊度固定错误历元所占的比率.
以上计算结果表明:
(1) 当高度截止角较低时(<25°), 北斗区域卫星导航系统单历元双频模糊度解算的固定率大于90%, 稍低于GPS, 而固定错误率与GPS 相当. 这说明北斗
图7 单历元双频模糊度固定率和固定错误率随高度截止
角变化趋势图
实线: 固定率; 虚线: 固定错误率. 红色: 北斗; 蓝色: GPS; 绿色:
北斗/GPS 组合
表3 8.2 km 基线单历元双频模糊度解算固定率和固定错误率
高度截止角(°)
北斗 GPS
北斗/GPS 固定率(%) 固定错误率(%) 固定率(%) 固定错误率(%) 固定率(%) 固定错误率(%)
10 94.78 0.02 97.16 0.00 95.59 0.00 15 93.86 0.07 96.93 0.01 99.49 0.00 20 92.77 0.11 94.99 0.14 99.90 0.00 25 91.85 0.18 92.33 0.29 99.84 0.00 30 75.48 3.06 87.91 0.46 99.52 0.08 35 60.35 5.14 74.86 0.51 98.60 0.08 40 26.60 8.72 52.77 0.60 93.55 1.47
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单历元双频模糊度解算性能已与GPS 处在同一水平, 由此可知北斗系统已具备双频RTK 定位能力.
(2) 当高度截止角增大时, 北斗和GPS 的模糊度固定率均迅速降低, 且北斗模糊度固定率降低速度远大于GPS. 这是由于在北京地区北斗GEO 卫星的高度角一般在15°~40°左右, 当高度截止角增大时, 北斗GEO 卫星不再可见, 可视卫星数量迅速减少, 从而导致模型的几何强度显著减弱.
(3) 当北斗和GPS 组合定位时, 截止高度角至30°时, 模糊度固定率依然接近100%, 且固定错误率几乎为零;高度截止角达40°时, 模糊度固定率接近94%, 且固定错误率仅为1.47%; 由此可见, 北斗与GPS 组合定位对模糊度固定率和可靠性具有显著贡献.
3.3.2 载波相位差分定位精度
利用2.2节4.2 m 超短基线和3.2节8.2 km 短基
线的两次实验数据评估载波相位差分动态定位的精度, 分别计算了模糊度固定后北斗、GPS 以及北斗/ GPS 组合三种星座条件下的载波相位差分动态定位结果. 以双频北斗/GPS 长时间静态基线固定解作为参考值, 北斗、GPS 和北斗/GPS 动态定位东(E)、北(N)和高程(U)方向的误差序列分别绘于图8, 相应的统计结果见表4.
分析载波相位差分动态定位结果可知:
表4 载波相位差分动态定位精度(单位: cm)
4.2 m
8.2 km
北斗
GPS 北斗/GPS 北斗 GPS 北斗/GPS E 0.13 0.15 0.09
0.80 0.64 0.58 N 0.28 0.20 0.13 1.06 0.74 0.57 U 0.53 0.45 0.29 1.90 1.38 1.08 3D 0.61 0.51 0.33
2.32 1.69 1.35
(1) 超短基线情况下, 北斗和GPS 定位的高程分量均存在周期性的系统误差(见图8(a)), 这主要是由于北斗和GPS 星座构型变化均存在天周期性, 而且北斗星座包括GEO 卫星(相对地面点基本不动), 其天周期性的多径效应更为明显, 故北斗定位北分量和高程分量的周期性系统误差较GPS 更为明显.
(2) 短基线情况下北斗和GPS 载波相位差分定位的周期性误差没有超短基线明显, 可能是由于短基线情况下两台接收机所处的多径环境差异相对较大, 且还存在着部分双差大气延迟残余误差, 而多种误差的叠加效应淹没了定位结果中的周期性误差.
(3) 不论是超短基线还是短基线, 北斗区域卫星导航系统载波相位差分定位精度都与GPS 处在同一水平. 在4.2 m 的超短基线上, 北斗与GPS 定位水平分量的RMS 均优于0.3 cm, 高程分量的RMS 均在0.5 cm 左右; 在8.2 km 的短基线上, 北斗与GPS 定位水平分量的RMS 均在1 cm 左右, 高程分量的RMS 分别优于2.5和2 cm.
图8 4.2 m 超短基线(a)和8.2 km 短基线(b)载波相位差分动态定位误差
上: 北斗; 中: GPS; 下: 北斗/GPS 组合
杨元喜等: 北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估
80 (4) 与伪距差分定位结果相类似, 由于北斗区域
卫星导航系统的特殊星座配置, 其N分量误差也明显大于E分量, 而GPS的N分量与E分量定位精度基本相当.
(5) 北斗与GPS组合定位的精度改进效果明显. 在4.2 m的超短基线上的组合定位各分量的RMS优于0.3 cm, 三维点位RMS仅为0.33 cm; 在8.2 km的短基线上, 组合定位水平分量RMS均优于0.6 cm, 高程分量在1 cm左右, 而三维点位RMS也仅为1.35 cm. 在不同基线长度上, 北斗与GPS组合定位对GPS定位的改善不同, 在4.2 m的超短基线上, 北斗/GPS组合定位对GPS定位精度的改善约为35%, 而在8.2 km的短基线上, 改善约为20%. 这可能是由于更长基线情况下, 大气残留误差导致北斗和GPS观测值之间的相关性更强所致.
4 总结
北斗区域卫星导航系统于2012年12月27日宣布正式运行后, 正在为亚太地区用户提供独立的导航定位服务, 也显著增强了亚太地区单GPS导航定位服务的精确性、可用性和可靠性. 本文基于北京地区北斗实测数据, 初步分析了北斗区域卫星导航系统的基本导航定位性能, 试图为北斗系统用户提供相关参考信息. 通过试验、计算及分析可知:
(1) 北斗区域卫星导航系统在亚太地区具有良好的几何覆盖, 在60°S~60°N和65°E~150°E之间的区域内, 北斗可见卫星数在7颗以上, PDOP值一般小于5, 可满足不同用户的导航定位需求.
(2) 北斗伪距和载波测量精度已与GPS处在同一水平, 伪距测量精度约为33 cm, 载波测量精度约为2 mm.
(3) 北斗B1单频伪距单点定位水平精度优于6 m, 高程精度优于10 m, 三维点位精度优于12 m, 已满足设计要求.
(4) 短基线条件下, 北斗B1I伪距差分定位的平面精度优于1.5 m, 高程精度优于2 m, 三维精度优于2.5 m, 与GPS相比仍存在差距.
(5) 北斗区域卫星导航系统已具备双频RTK定位能力, 其单历元双频模糊度解算成功率几乎与GPS相当, 且北斗与GPS组合定位时, 模糊度解算的固定率和可靠性均显著提高.
(6) 北斗区域卫星导航系统载波相位差分定位精度与GPS相位差分定位处在同一水平, 超短基线情况下, 三维定位精度优于1 cm, 而在短基线情况下优于3 cm. 北斗与GPS组合定位对单系统定位精度的改善也较明显, 在短基线情况下, 北斗/GPS组合载波相位差分动态定位精度相对于单一的GPS系统定位的改善可达20%以上.
需要指出的是, 本文的计算与分析仅使用了北京地区一种接收机采集的数据, 还无法对北斗区域卫星导航系统整体性能做出全面的评估, 更科学客观的评估还需要进行大量的覆盖不同地区、不同季节以及不同类型接收机的试验. 此外, 从本文实验分析可知, 由于北斗区域卫星导航系统星座由GEO, IGSO和MEO三类卫星构成, 三类卫星的可见性和观测误差特性各异, 如GEO和IGSO卫星可见时段长, 而GEO卫星观测值存在明显的周期性多径误差等. 如何更好地开发北斗特殊星座配置的优势, 消除其不利因素影响, 进而提高北斗系统导航定位的精确性、可用性和可靠性需要重点研究.
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