张乙志,金锴,刘立,徐晓红,钟勇元,初理伟

(浙江省第一测绘院,杭州 310012)

北斗地基增强系统网络RTK测试分析

张乙志,金锴,刘立,徐晓红,钟勇元,初理伟

(浙江省第一测绘院,杭州 310012)

基于北斗卫星系统在浙江省范围内均匀选取了45座基准站,开展北斗地基增强系统试验网建设。本文通过北斗地基增强系统试验网研究了北斗网络RTK的测试情况,通过比较在GPSGLONASS双星、BDSGPSGLONASS三星及单北斗这三种模式下的网络RTK结果进行外符合精度统计,分析当前北斗定位服务测试情况及可用性。

北斗卫星;地基增强系统;网络RTK

0 引 言

北斗卫星导航系统(BDS)是中国自主研发的全球卫星导航系统,面向我国及周边区域提供导航、定位服务,常规的民用北斗系统定位可以达到1～10 m定位精度。为满足用户为高精度导航与位置服务的需求,在北斗卫星导航系统的基础上,可以建立连续运行接收北斗卫星信号的地面参考站及北斗基准站控制中心,组成北斗地基增强系统,为覆盖区域范围的终端用户提供高精度北斗定位及导航服务[1-2]。浙江省北斗地基增强系统充分利用现有GPSGLONASS双星基准站及通信网络,采用优化组网和兼容性升级方法,将原有系统改造为兼容北斗卫星系统,以实现区域、辅助增强一体化、精细化、无缝精密北斗地基增强位置信息服务[3-4]。

1 北斗地基增强系统建设

浙江省北斗地基增强系统的试验网由22座改造站和23座原有基准站组成,其分布如图1所示。

图1 浙江省北斗地基增强系统试验网基准站分布图

2 北斗地基增强系统网络RTK测试

在北斗地基增强系统试验网有效覆盖范围内进行了测试工作,包括采用不同接收机主板及卫星进行网络RTK测试。在全省范围内均匀选取37座已知C级GPS点,在测试点位上,分别采用单北斗(BDS)模式、双星模型(GPSGLONASS)、三星模式(BDSGPSGLONASS)的RTCM30数据格式及不同接收机主板,测量30个历元的实时差分定位结果,与已知成果比较[5-6]。

1) GPSGLONASS双星模式测试结果

在浙江省北斗地基增强系统GPSGLONASS双星模式下,采用天宝的接收机进行测试时,37个点位中只有36个点位得到RTK固定解;采用国产主板进行测试,37个点位中只有33个点位得到RTK固定解,点位的精度统计如表1所示,双星测试结果与已知结果差值分布如图2,图3所示。

表1 接收机测试精度统计(GPS+GLONASS)

图2 天宝主板接收机双星测试差值分布

图3 国产主板接收机双星测试差值分布

在GPSGLONASS双星模式下,从天宝主板接收机和国产主板接收机测试结果可知,天宝主板接收机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;国产主板的接收机进行测试时,平面方向上外符合精度小于5 cm,但高程的外符合精度为10 cm多。高程方向与真值的差值最大结果为39 cm。

2) BDSGPSGLONASS三星模式测试结果

在浙江省北斗地基增强系统BDSGPSGLONASS三星模式下,采用天宝的接收机进行测试时,37个点位中只有32个点位得到RTK固定解;采用国产主板进行测试,37个点位中也有32个点位得到RTK固定解。点位的精度统计如表2所示,双星测试结果与已知结果差值分布图如图4、图5所示。

表2 接收机测试精度统计(GPS+BDS+GLONASS)

图4 天宝主板接收机三星测试差值分布图

图5 国产主板接收机三星测试差值分布

在BDSGPSGLONASS三星模式下,从天宝主板接收机和国产主板接收机测试结果可知,测试精度与使用GPS+GLONASS双星模式结果相近,北斗卫星参与解算没有使测量精度有明显的提高或降低,固定解的个数比双星模型下有些下降。

3) BDS单北斗模式测试

由于三星的数据格式还没有统一,在浙江省北斗地基增强系统框架网下的单北斗模式下采用国产主板进行网络RTK测试, 37个点位中只有25个点位得到RTK固定解,其余都无法固定。点位的精度统计如表3所,双星测试结果与已知结果差值分布图如图6所示。

表3 接收机测试精度统计(BDS)

图6 国产主板接收机北斗测试差值分布

在单北斗模式,采用国产主板接收机进行网络RTK测试,测试结果表明外符合精度在平面方向可以达到5 cm之内,高程方向达到10 cm;最大差值为37 cm,固定比例为66%.国产主板接收机使用北斗地基增强系统单北斗模式进行网络RTK稳定性尚有欠缺。

从这三种模式网络RTK测试结果可知,北斗地基增强系统在网外的定位能力较差;当流动终端位于网形外10 km以上时,基本单北斗模式下网络RTK得到固定解困难;北斗基准站网布网间距过大时或流动站距离最近基准站超过40 km时,会对流动站定位初始化及固定精度造成很大影响。

3 结束语

经系统测试评估,浙江省北斗地基增强系统试验网基本能达到厘米级卫星定位服务的要求,也存在问题需要完善,具体如下:

1) 三星模型相对于双星模型,北斗卫星参与解算并不会造成测量精度的提高或降低,卫星颗数明显较多,固定解会有所下降;

2) 目前只有国产仪器支持单北斗解算,北斗地基增强系统试验网提供的单北斗(BDS)格式定位服务下终端取得固定解的比例较GPSGLONASS双星模式要低;单北斗(BDS)模式下定位服务固定解比例不高且高程方向稳定性尚有欠缺,在平面精度上天宝主板比国产主板有所提高;

3) 北斗地基增强系统在网外的定位能力较差,当流动终端位于网外10 km以外时,基本单北斗RTK固定困难,从而建议在全省北斗地基增强系统时,尽可能加密或接入外省的北斗基准站,从而实现全省全覆盖,以消除该问题造成的影响。北斗基准站网布网间距过大时或流动站距离最近基准站超过40 km时,会对流动站定位初始化及固定精度造成很大影响。

[1] 唐金元.北斗卫星导航区域系统发展应用综述[J].全球地位系统,2013,38(5):47-52.

[2] 唐金元,于潞,王思臣.北斗卫星导航定位系统应用现状分析[J].全球地位系统,2008,33(2):26-30.

[3] 王雷,倪少杰,王飞雪.地基增强系统发展及应用[J].全球地位系统,2014,39(2):26-30.

[4] 康永,胡安平.基于网络的北斗位置信息服务研究[J].全球定位系统,2013,38(1):40-44.

[5] 毕京学,郭英,杨凯.GPS RTK测量过程及应用问题[J].全球地位系统,2013,38(3):63-68.

[6] 丁仁军,倪曙.影响网络RTK精度的相关因素分析与研究[J].地矿测绘,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

张乙志(1988-),男,国家注册测绘师,主要从事CORS建设运维、北斗地基增强系统建设。

金锴 (1989-),男，测绘工程师,长期从事地理信息及数据分析相关工作。

刘立(1986-)，男，测绘工程师,硕士,长期从事CORS建设及数据解算相关工作,有丰富的数据处理经验。

联系人：张乙志 E-mail: 369122497@qq.com