BDS_GPS_GLONASS融合定位模型及性能分析

引文格式:李鹤峰,党亚民,秘金钟,等.BDS/GPS/GLONASS融合定位模型及性能分析[J].测绘通报,2014(9):1-5.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0280BDS/GPS/GLONASS融合定位模型及性能分析李鹤峰1,2,党亚民2,秘金钟2,谷守周2,张德成3(1.国核电力规划设计研究院,北京100095;2.中国测绘科学研究院,北京100830;3.国家测绘地理信息局第一大地测量队,陕西西安710054)ResearchonModelandPerformanceofBDS/GPS/GLONASSMulti-modeFusionPositioningLIHefeng,DANGYamin,BEIJinzhong,GUShouzhou,ZHANGDecheng摘要:针对传统GNSS单星座系统定位存在的诸多不足,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。关键词:BDS;GNSS;多频多模;时空统一;融合定位中图分类号:P228.4文献标识码:B文章编号:0494-0911(2014)09-0001-05一、引言自GPS问世以来,其在众多领域发挥了无可替代的作用。随着GPS应用范围的扩大和研究的深入,单星座系统如可见星有限、定位精度不高、可靠性不好等诸多弊端浮出水面。GLONASS系统的加入掀起了一轮有关GPS/GLONASS组合定位研究的热潮,并取得了可喜的研究成果[1-3]。随着BDS的不断完善及Galileo计划的实施,国内外学者对组合定位的研究也涉及BDS/GPS、GPS/Galileo等方面[4-6],而对三系统融合定位方面的研究还处于探索阶段,一方面由于BDS没有完全覆盖全球,Galileo还处于试验阶段;另一方面早期BDS有关数据涉及保密,难以获取,而模拟仿真数据不能很好地契合实际的定位效果。鉴于目前条件成熟,本文在单点定位的基础上,详细研究了基于时空统一的BDS/GPS/GLO-NASS融合定位模型,并利用三系统接收机实地采集数据,基于VisualC++平台,编写多模融合定位程序,对实测数据分不同方案进行定位解算,分析各方案的卫星数、DOP值及定位精度。结果表明,BDS/GPS/GLONASS融合系统较各单系统可见卫星数大幅提高,DOP值急剧下降,定位精度和可靠性显著提升。二、基于时空统一的BDS/GPS/GLONASS融合单点定位模型BDS/GPS/GLONASS融合定位采用空间距离的后方交会,与单系统定位原理基本相同。唯一有所不同的是融合系统涉及3个导航定位星座,而各星座系统的时间框架和坐标框架互不相同。欲实现系统的融合定位,首先要完成系统间的时空统一。图1为BDS/GPS/GLONASS融合单点定位流程图。图1BDS/GPS/GLONASS融合单点定位流程1.时空统一BDS时间框架采用起算历元为UTC2006-01-01T00∶00∶00的北斗时(BDT),属原子时(AIT)系收稿日期:2013-06-27基金项目:国家863重点项目(2011AA120503);科技部科技支撑计划(2012BAB16B01);国家863计划(2013AA122501);北斗分析中心建设与运行维护(GFZX0301040308-06)作者简介:李鹤峰(1987—),男,河南平舆人,硕士生,主要研究方向为GNSS多模融合定位与RAIM算法。BDSBDSi2测绘通报2014年第9期统,无闰秒,坐标框架采用2000国家大地坐标系(CGCS2000)[7]。GPS时间框架采用起算历元为UTC1980-01-01T00∶00∶00的GPST,同属于无闰秒的AIT,BDT与GPST图解关系如图2所示,坐标框架采用WGS-84坐标系;GLONASS时间框架与BDS、GPS定义完全不同,其产生基于GLONASS同步中心CS(CentralSynchronize)时间,属UTC系统,此外,GLONASST与UTC(SU)存在有3h的整数差;坐标框架为俄罗斯地面网与空间网联合攻关平差建立的PZ-90坐标系。BDS、GPS、GLONASS三系统的时间和坐标框架相关参数见表1。表1BDS、GPS、GLONASS各系统时间框架和坐标框架参数对比时间框架坐标框架定位星座时间时间时间系统基准维持起算坐标闰秒历元系统长半袖/m地心引力常数(含大气)/(m3/s2)自转角扁率速度/(rad/s)BDSBDTAITGPSGPSTAITUIT(NTSC)UTC(USNO)2006-1-1无CGCS20006378137.00∶0∶01980-1-6无WGS-846378137.00∶0∶0398600.4418×109398600.5×1091/298.2572221011/298.2572235637.292115×10-57.292115×10-5GLONASSGLONAS...

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