四系统GNSS融合不同截止高度角标准单点定位精度分析文献综述

 2022-09-24 11:09

文献综述(或调研报告):

随着中国BDS系统与欧盟 Galileo系统的出现以及俄罗斯 GLONASS系统的恢复完善,过去单一的GPS导航卫星系统时代已经逐步过渡为多系统并存且相互兼容的全球性卫星导航系统(multi-GNSS)时代,多系统 GNSS融合定位将成为未来GNSS定位技术的发展趋势[1]。由于受到建筑物或树木的遮挡,导致单系统定位时的可见卫星数大大减少,共视卫星数少于4颗时将无法获得可靠的定位结果。而相对单系统而言,多系统融合定位具有较多的优势,可以增加共视可见卫星的数目改善卫星空间分布的几何结构,提高定位的精度、可靠性和效率[2]。

多GNSS系统融合进行组合伪距单点定位时,需要统一时间基准和坐标基准。以北斗系统与GPS融合为例,GPS和BDS均采用原子时系统,GP有微S时(GPST)时间原点为1980年1月1日0时的UTC,溯源于美国海军天文台维护的协调世界时(USNO),BDS时(BDT)时间原点为2006年1月1日0时的UTC,溯源于中国科学院国家授时中心维持的协调世界时(NTSC)。在进行BDS与GPS 组合定位时,统一时间基准到GPST[3]。BDS采用的坐标系统为CGCS2000,GPS则为WGS-84坐标系,二者均为地心坐标系,依靠IERS定义的ITRF坐标框架,坐标系原点和尺度的定义是一样的,采用的全球参考椭球参数也很接近,只是扁率小差别。WGS-84和CGCS2000的坐标系差异在厘米级,对精度不高的用户而言,不需要进行坐标转换,但对高精度用户,则必须考虑二者的转换关系[4]。

与卫星有关的误差主要包括卫星星历误差、卫星钟误差等。有星历计算得到的卫星空间位置与实际位置之差称为卫星星历误差[5]。卫星星历是由地面监控站跟踪监测卫星求定的。由于卫星运行中要受到多种摄动力的复杂影响,而通过地面监控站又难以充分可靠地测定这些作用力或掌握其作用规律,因此在星历预报时会产生较大的误差。它严重影响了单点定位的精度。解决星历误差的方法主要有:(1)建立区域性卫星跟踪网(2)轨道松弛法(3)同步观测值求差。与卫星信号传播有关的误差有电离层折射误差。对流层折射误差和多路径效应误差。减小其误差的方法可利用电离层改正模型加以改正[6]。

计算可见卫星时,需要选择不同的截止高度角。通过不同截止高度角模拟不同遮挡环境,截止高度角分别设置为10°、20°、30°、40°[2]。在进行精度分析时,将观测时段内的计算结果与参考值作差,得出不同组合系统在不同截至高度角下E,N,U方向的基线偏差结果,由此来计算分析精度。

参考文献

[1]任晓东,张柯柯,李星星,等.Beidou、Galileo、GLONASS、GPS多系统融合精密单点 [J].测绘学报,2015,44(12):1307-1313.

[2]贾雪,徐炜.不同截止高度角GPS/BDS组合伪距差分定位性能分析[J].测绘工程,2018,27(8):18-24.

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