邹凡

摘要：现如今，科技水平有着非常大的提高，GNSS多系统技术飞速发展。本次论文探讨了GNSS多系统数据处理这一方面，分别在短基线条件下对比分析了单个GPS系统、单个BDS系统、GPS+BDS双系统、GPS+GLONASS双系统、GPS+BDS+GLONASS多系统，基线处理结果表明，在一定的条件下，多系统与单个系统相比，多系统是占有一定优势的。

Abstract： Nowadays， the level of technology has been greatly improved， and GNSS multi-system technology has developed rapidly. This paper explores the aspect of GNSS multi-system data processing. It compares and analyzes the GPS system， the BDS system， the GPS+BDS dual system， the GPS+GLONASS dual system and the GPS+BDS+GLONASS multi-system under the conditions of short baseline. Baseline processing results show that under certain conditions， multi-systems have certain advantages compared with single systems.

关键词：GNSS;对比分析;组合系统

Key words： GNSS;comparison and analysis;combined system

中圖分类号：P228.4                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）31-0220-02

0  引言

GNSS系统科学技术的进步已经深刻地改变了人们的生活方式，在GPS系统、BDS系统等卫星系统都得到了完善和发展的情形下，对于GNSS多系统的数据处理就显得非常迫切和重要了[1]。

通过研究不同卫星系统之间的组合情况，以此来获得精度更高的数据，从而得到在一定条件下的一个合适组合[2，3]。

本次论文研究了短基线情形下三种不同卫星系统的组合情况，卫星组合系统有GPS+BDS、GPS+GLONASS、GPS+BDS+GLONASS这三种不同组合系统。比较单个系统和多系统之间数据处理结果，分析单个系统和多系统之间的精度指标，得出一个在一定条件下合适的系统组合，并对此作出相应的总结。

1  卫星系统概况

全球卫星导航系统即GNSS系统，GNSS系统是具有泛指意义的，指的是全部的卫星导航系统。GNSS系统在各个领域上都有着不可小看的作用[14]。单个的系统中，卫星的可见性和系统的稳定性相对而言是比较低的，组合情况下的GNSS系统在一定程度上提高了可见卫星的数量[4]。

在现有GNSS导航中，主要有美国的GPS系统，在标准配置的情况下，GPS卫星数个数为24颗，6个分布轨道，轨道面倾角为55°，卫星轨道高度为20180千米，卫星运行周期为11时58分。

其次是中国的北斗卫星导航系统即BDS系统，在BDS系统中，有两类卫星，一个是倾斜地球同步轨道卫星IGSO卫星，另一个是地球静止轨道卫星MEO卫星，IGSO和MEO的卫星分布轨道数都为3个，卫星轨道面倾角都为55°，在卫星轨道高度方面，IGSO的卫星轨道高度为36000千米，MEO的卫星轨道高度为215000千米。

还有俄罗斯全球导航卫星系统即GLONASS系统，在GLONASS系统中，标准配置下有24颗卫星，同时有3个卫星分布轨道，卫星轨道面倾角为64.8°，卫星轨道高度为19130千米，卫星运行周期为11时15分40秒。

2  技术要求和处理软件介绍

2.1 技术要求

技术设计是进行其他工作前最基本的步骤，在实验过程中，其控制的技术和GPS网的精度都要严格按照规范标准进行。

在GNSS控制网的技术要求中，二、三、四等网相邻点的最小距离不应小于平均距离的1/2。相邻点的最大距离不应超过平均距离的2倍[5，6];一、二级网的距离可以在上述的基础上放宽一倍。当边长小于200米时，边长中误差应小于正负2厘米。

2.2 GNSS数据处理软件

本次进行GNSS数据处理采用的是华测CGO2.0版的软件，在进行数据处理时，首先新建工程，并且设置好相关属性，其中根据实际情况选择相应的坐标系统、中央子午线以及投影方式。然后导入需要处理的GNSS数据，随后进行基线解算，在基线解算这一部分，需要保证所有的基线以及观测环合格才能进行下一步[7]，最后就是网平差得出平差报告。

3  数据对比分析与结论

3.1 短基线数据对比分析

本次的短基线数据采集地点为湖南某学院新校区周围，布设的控制网为GNSS一级控制网（见图1）。在数据采集方面，所选用的仪器是华测GNSS接收机。其中最短的基线为683米，最长的基线为1439米，平均边长1千米。观测时长为50分钟左右。其中有已知的三个控制点，根据实地情况布设的六个控制点，共九个控制点，D1、D2、D3为已知的控制点，G1、G2、G3、G4、G5、G6为布设的控制点。控制点分布情况如图1。在GNSS网的图形布设方式上选择的是几何强度较高的边连式。

3.1.1 单GPS系统

在短基线GNSS网的情形下，通过基线解算软件处理观测数据，单GPS系统的基线解算结果如下：

单个的GPS系统在基线处理方面并不是很理想，其中检查状态的基线有4条，合格的基线20条，不合格的基线3条，在Ratio值上，因为Ratio值反映的是整周未知数参数的一个可靠性，所以Ratio值越大就表示可靠性越高，单个的GPS系统中，Ratio值小于2的有7条，大于2的有20条。而RMS值为均方根误差，其越小就表示质量越好。RMS值小于0.0055的有11条，大于0.0055的有16条。总体情况来看，单个的GPS系统在进行基线解算中的效果一般，并不理想。

3.1.2 单BDS系统

在短基线GNSS网的情形下，通过基线解算软件处理观测数据，单BDS系统的基线解算结果如下：

单BDS系统基线解算中，合格的基线有26条，不合格的基线有1条。在Ratio值上，单个的BDS系统中，Ratio值小于2的有1条，Ratio值大于2的有26条。而在RMS值上，小于0.0055的基线有11条，大于0.0055的基线有16条。从整个基线处理效果看来，单个BDS系统基线解算效果尚可。

3.1.3 GPS+BDS双系统

在短基线GNSS网的情形下，之前分析了单个系统的基线处理情况，现在分析GPS+BDS双系统基线解算情况结果如下：

在基线解算情况方面，GPS+BDS双系统基线处理中，所有的基线都是合格的，没有不合格的基线。在Ratio值方面，GPS+BDS双系统中小于2的基线是没有的，大于2的基线有27条。在RMS值方面，GPS+BDS双系统中小于0.0055的基线有10条，大于0.0055的基线有17条。从整个基线解算的情况来看，GPS+BDS双系统基线解算结果是比较理想的，效果是非常好的。

3.1.4 GPS+GLONASS双系统

在短基线GNSS控制网中，利用GPS+GLONASS双系统进行基线解算，具体解算结果如下：

在基线解算情况方面，其中检查状态的基线有3条，合格的基线有22条，不合格的基线有2条。在Ratio值上，Ratio值小于2的基线有5条，Ratio值大于2的基线有22条。在RMS值上，RMS值小于0.0055的基线有9条，RMS值大于0.0055的基线有18条。从整个基线解算情况来看，GPS+GLONASS双系统基线处理效果不是很好。

3.1.5 GPS+BDS+GLONASS多系统

在短基线GNSS控制网中，利用GPS+BDS+GLONASS多系统进行基线解算，具体解算情况结果如下：

从结算数据可以看出来，在基线解算情况方面，GPS+BDS+GLONASS多系统的基线处理中，所有的基线都合格。在Ratio值上，Ratio值小于2的基线是没有的，Ratio值大于2的基线有27条。在RMS值上，RMS值小于0.0055的基线有10条，RMS值大于0.0055的基线有17条。从整个基线解算情况来看，GPS+BDS+GLONASS多系统基线处理效果是非常理想的。

3.2 结论

在本次的论文中，探究对单个系统、组合多系统数据处理对比分析情况，在短基线的情形下，单GPS系统的基线处理效果是不如GPS+BDS双系统的基线处理效果的，在GPS+BDS双系统和GPS+GLONASS双系统的对比分析中，由于卫星分布情况的差异，GPS+BDS双系统的基线处理效果是要强于GPS+GLONASS双系统的基线处理效果。而GPS+BDS+GLONASS多系統的数据处理效果同GPS+BDS双系统的处理效果一致，在GPS+BDS双系统中加入GLONASS系统对整体基线解算的影响并不大。从整体情况上来看，在短基线的情形下，多系统组合在基线解算方面是要优于单个系统的。

4  总结与展望

在对GNSS多系统数据处理对比分析中，通过研究短基线数据在不同情形下的数据处理情况，并分析各自的特点作出总结。在短基线的情形下，整体情况上多系统组合的数据处理效果优于单个系统的数据处理效果，可以采用GPS+BDS双系统组合进行基线处理。

科学技术的不断进步与发展，不仅仅是GPS系统的不断发展与完善，同时BDS系统也在快速地发展。多系统的组合方式不仅能够增加可观测卫星的数目，同时也增强了卫星的几何构型，以后随着卫星系统不断发展，多系统的组合方式将被更多地应用到数据处理这一方面，在不同的情形下，根据具体的情况选择单个系统或者合适的多系统组合，以满足数据处理的要求。GNSS多系统数据处理已经成为了一种趋势，不可阻挡。

参考文献：

[1]王江林，文述生.GNSS多系统静态基线数据的统一处理方法[J].导航定位学报，2013，1（01）：52-55.

[2]胡自全，何秀凤.组合GNSS系统可见卫星分析[J].全球定位系统，2015，40（03）：1-5.

[3]何在勇.全球导航定位系统GNSS的技术与应用[J].科学技术创新，2018（28）：14-15.

[4]孙娟娟，王永.GNSS卫星导航系统概述[J].科技资讯，2018，16（31）：1-3，9.

[5]GB/T 18314-2009，全球定位系统（GPS）测量规范[S].

[6]CJJ/T 73-2010，卫星定位城市测量技术规范[S].

[7]孙国鹏，李建胜，郝向阳，张小东.国产GNSS数据处理软件的比较和分析[J].全球定位系统，2017，42（01）：103-107.