浅析伪距差分技术在北斗系统中的应用

张 腾

(中国电子科技集团公司 第二十研究所，陕西 西安710068)

0 引言

北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System)是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧盟Galileo系统并称全球四大卫星导航系统。北斗系统单点绝对定位在很多方面略显不足，特别是其定位精度较差。而这不能满足某些领域对导航定位精度高的需求。而伪距差分技术很好的解决了单点定位精度较差的问题。本文既是在分析差分GPS相关原理的基础上，提出了一种适合北斗导航定位系统的伪距差分技术，以提高北斗导航定位系统的定位精度。

1 伪距差分定位技术原理

伪距差分技术的基本原理主要是依据卫星的时钟误差，卫星星历误差、电离层延时与对流层延时所具有的空间相关性和时间相关性这一事实。对于处在同一地域内的不同接收机，它们的测量值中所包含的上述4种误差成分近似相等或高度相关。将其中一个接收机作为基准接收机(基准站)。其位置是预先精确知道的，因此可以准确计算出卫星到基准接收机的真实几何距离。将基准接收机对这一卫星的距离观测值与这一真实几何距离相比较，两者的差异就是基准接收机对这一卫星的测量误差。

在同一时刻。同一地域内的其他接收机对同一卫星的距离测量值有相关或相近的误差，如果基准接收机将其接收机测量误差通过电波发射台发送给用户接收机(流动站)，用户接收机可以利用接收到的基准接收机的测量误差来校正用户接收机对同一卫星的距离测量值，从而提高流动站接收机的测量精度和定位精度。如图1所示：

图1

伪距差分技术就是利用基准接收机播发的差分校正量来降低甚至消除用户接收机测量值从而提高定位精度。

用户接收机利用式（1）对测量伪距进行修正。

其中，△pi是用户接收机收到的第i颗卫星的卫星钟差，是用户接收机卫星钟差修正后的测量伪距。

将修正后的伪距做最小二乘定位，得到解算结果（位置信息）。

其原理框图如图2所示：

图2

2 仿真结果

通过试验对北斗系统单点定位和伪距差分定位的精度进行了对比，所选取的数据为2014年3月3日，在某已知标校位置的定位数据，取其中600个历元的数据，使用同样的定位软件得到差分前后的定位结果。

图3纵坐标表示差分前后的经度与基准坐标的偏差，单位为度(°)；图4纵坐标表示差分前后的纬度与基准坐标的偏差，单位为度(°)；图5纵坐标表示差分前后的纬度与基准坐标的偏差，单位为米(m)；横坐标表示实测数据的连续采样点数。

图3 经度与基准坐标的偏差分布图

图4 纬度与基准坐标的偏差分布图

图5 高度与基准坐标的偏差分布图

通过对数据进行计算可知，水平方向的定位精度为，高程方向的定位精度为，差分定位明显优于单点定位。表1为差分前后的定位精度的均值与标准差之对比。

表1 差分前后的定位精度的均值与标准差对比

3 结论

本文对伪距差分技术原理做了详细的阐述，并将其应用到北斗导航系统的单点定位中。并通过大量验证性试验，证明了利用伪距差分技术可以明显提高接收机的定位精度。具有一定的工程应用价值。

［1］谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京：电子工业出版社，2012.

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