GNSS连续运行参考站实时测距精度评估方法

李 博，文 雯，王留朋

（1．61081部队,北京 100094；2.61741部队,北京 100094；3.75719部队，湖北 武汉 430074）

GNSS连续运行参考站实时测距精度评估方法

李 博1，文 雯2，王留朋3

（1．61081部队,北京 100094；2.61741部队,北京 100094；3.75719部队，湖北 武汉 430074）

从分析伪距观测方程的角度，基于连续运行参考站的特性，推导了能够适用于连续运行参考站的实时伪距精度评价方案；并对其中的关键问题进行了阐述分析；合理地提出了能够适用于GNSS连续运行参考站的实时测距精度评估方案；并利用实际系统对该方法进行了实验，得出了有益的实时测距精度评估方法，希望能给相关工作者带来参考。

GNSS；连续运行参考站；精度评估

现在连续运行的 GNSS参考站已经成为我国各类大地观测网络的骨干设施，参考站的数据质量优劣，是影响各类网络整体观测精度的重要因素。由于参考站的连续运行等任务要求，对它的精度检验不能利用常规GNSS测量型接收机的GNSS检定机构。所以制定在不影响参考站运行情况下的精度检验方法是各类GNSS网络的迫切要求。本文立足于对连续运行参考站设备进行性能测试的基础上，着眼于利用参考站实时采集的伪距观测数据，提出了对于 GNSS连续运行参考站适用的精度评价方法。

1 伪距观测方程

没有误差的测距观测量在实践过程中由于各种传播误差的存在是难以实现的，因此常常把含有卫星钟和接收机钟非同步误差影响得到的卫星至测站的距离称为伪距[1]。卫星导航参考站在当前时刻接收到的卫星信号，只是部分卫星发射的信号，是卫星在之前某一时刻发出的。对于不同卫星，虽然参考站在同一个历元采样，但这些信号是不同卫星在不同历元发出的。信号收发之间的时延和卫星与接收机之间的距离、大气状态等紧密相关。当卫星发射的信号到达参考站时，参考站测出的伪距时钟频率、载波频率和卫星发射时刻状态比较都发生了改变，含有卫星运动和接收机运动的影响以及大气的影响。因此，伪距观测方程可用下式表达[4]：

式中，下标J表示观测历元；上标I表示观测到的第I颗卫星；为卫星I到参考站之间的观测伪距；为卫星到参考站之间的几何距离（真实距离）；为被测参考站钟差的等效伪距；为所有可确定的误差项的等效伪距（包括对流层、电离层、多路径效应等）；为测距误差，包含高动态下的灵敏效应的观测噪声影响。

以检测伪距测量精度来表示，则有：

2 GNSSS连续运行参考站进行精度评价

GNSS连续运行参考站一般具有不间断运行的任务要求，另外参考站体积巨大不易移动。这些特性造成了常规的GNSS接收机检定方法并不适用于GNSS连续运行参考站。零基线双差检验法则可以在不间断参考站运行的情况下进行精度评价。

具体步骤是：将同一天线接收的卫星导航信号通过功分器分成相位、功率相同的两路信号，分别输入两台接收机（标校接收机和被测参考站接收机），根据两机共同观测数据，利用相对定位的原理求解测距精度。

假设参考站接收机和标校接收机在某个历元时刻J所观测到的卫星I的伪距分别为则：

而参考站接收机和标校接收机在历元时刻 J所观测到的卫星k的伪距分别为、则：

因而上两式消除了TR、DC项。

再对（5）中两式做差，那么：

由上式可以看出，利用经过精度检验的 GNSS接收机求解伪距数据的双差值，可以有效地反映 GNSS连续运行参考站的测距精度。由于连续运行的参考站的特点，这种间接评价的方法，理论上可以有效地用于连续运行参考站的实时精度评估。

3 实验与分析

2008年11月作者对某个卫星导航系统连续运行参考站，进行了硬件和软件的改造设计，通过改变天线原有设计、增加工分器和编写实时软件，利用一台经过国家年度精度检验的高精度GNSS接收机，使得该参考站在不影响正常工作的前提下，具备了实时利用零基线双差法进行精度评估的能力。该试验的硬件组成如图1所示。

图1 连续运行参考站实时精度评估试验的硬件组成图

利用图1提出的硬件设计，结合上章的理论原理。我们在2008年8月16日（GPST）至2008年8月18日（GPST）对该参考站的实时零基线测量数据进行了试算；并分别在第800、1 000、2 500、5 500历元，加入人为的测距误差1m、5m、10m、100m，给连续运行参考站的 waas3机，以期可以成功通过实时精度评估发现连续运行参考站的精度变化现象。图 2是该零基线试验的双机伪距数据。

图2 连续运行参考站实时精度评估试验的双机零基线观测数据图

利用图2的两组观测数据，按照式（5）中的方法进行单差计算,结果如图3所示。

图3 连续运行参考站实时精度评估试验的双机零基线单差数据图

再以式（6）为基础，进行双差计算，结果如图4所示。

图4 连续运行参考站实时精度评估试验的双机零基线双差数据图

通过图 4可以看出本文采用的这种实时精度评估方法，可以有效地发现第2500、5500历元，10m、100 m的测距误差。但是对于另外2组10 m以下的误差，实验结果表明，并不能清晰的对误差现象进行反映。

4结语

改造后的连续运行参考站利用零基线双差法，可以实时地对测距精度进行评估，方法简单，参考站的改装成本低。在实时评估的同时，可以保证参考站的稳定运行。连续运行参考站的实时精度评估研究相对较少，而本文所述方法可以实时的清晰发现10m以上的测距误差。希望此种方法可以给广大的连续运行参考站维护部门带来参考和借鉴。

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Accuracy of Real-time Range Assessment for CORS

by LIBo

An assessment method for the accuracy of near real-time range was proposed based on the pseudo range observation equation and the character of the CORS stations,and then the key problems of that were expounded in detail.In addition,the performance and adaptively were demonstrated base on real GPS data and the result gave the confidences that the assessment could be used in practical successfully.

CNSS,CORS,accuracy （Page:55）

P228.41

B

1672-4623(2011)02-0055-02

2010-08-30

项目来源：国家863计划资助项目 (2007AA120603)。

李博，助理工程师，主要从事测量与导航工程研究。