一种GPS网解的BDS精密单点定位测试

付　佳，李　辉，武　坚，张　民，杨　祖

(1.61243部队，甘肃　兰州　730020；2.61287部队，云南　昆明　650010)



一种GPS网解的BDS精密单点定位测试

付佳1，李辉1，武坚1，张民1，杨祖2

(1.61243部队，甘肃兰州730020；2.61287部队，云南昆明650010)

为了研究BDS运用于CORS定位服务时的定位精度及GPS可能引发的安全性问题，测试了BDS精密单点定位精度，利用Ambizap算法解算了甘肃省CORS网站观测数据，比较分析了BDS CORS与GPS CORS的精密单点定位结果。结果表明，坐标分量差值在mm至cm级。

GPS；BDS；Ambizap；精密单点定位；精度；检测

0　引言

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system，BDS)至今已先后发射了20颗卫星，现有14颗卫星在轨正常工作，基本完成了导航定位系统的星座组网，在亚太大部分地区提供全天候24 h的定位、导航和授时服务[1]。BDS导航定位也已开始应用于区域卫星定位的连续运行基准站系统(continual operating reference station，CORS)建设阶段[2]。目前，多模卫星定位导航技术研究引起了广泛关注：利用BDS与全球定位系统(global positioning system，GPS)系统之间的互操作性和兼容性可以减少定位误差、保证导航系统的高质量[3-4]；同时也是出于安全性策略考虑。为此，BDS精密单点定位(precise point positioning，PPP)精度引起高度关注，并且在部分地区已经取得相应研究成果[5-8]。

CORS为BDS精密单点定位研究提供了重要平台。目前，全国和各省、区、市都已将CORS列入加快现代化测绘基准建设的重点内容。截止2014年底，全国共有31个省(区、市)开展了区域基准站网建设，这些建设是对国家连续运行基准站的加密和补充[5]。甘肃省自2012年启动现代测绘基准建设项目以来，建成了覆盖全省的卫星定位连续运行基准站约120个，是目前为止覆盖地域最广、跨度最长、参考站最多的省级CORS系统之一。

本文以甘肃省CORS站网数据为例，使用Ambizap算法对BDS CORS的静态单点定位精度进行测试。

1　Ambizap算法

文献[9]提出了“不动点定理”的模糊度固定方法，并基于此提出基于精密单点定位的GPS网解新算法即Ambizap算法。经测试，该算法的解算结果近似接近于全网模糊度的固定，对于连续观测的大型全球卫星导航系统(global navigation satellite system，GNSS)网络，各站的非差PPP解的精度和双差模糊度固定解的精度均相近。Ambizap算法的基本思想是利用双差模糊度解算结果来约束非差PPP解，逐点进行PPP解算，逐基线进行独立基线解算，可实现大型GNSS网数据分布式高效处理。

设单个测站的非差法方程为NiXi=wi，则根据测站与测站之间相互独立的关系，构建PPP网解法方程为

(1)

引入独立基线的双差固定解提供的约束条件

(2)

(3)

将独立基线约束条件并行累加到非差网解法方程，得到新整网平差的法方程为

(4)

利用测量平差分块并行计算模型求解法方程，即可得到附加双差解约束的坐标解算结果。

2　检测方案

2.1内、外符合性检测

采用类似于GPS CORS的精度检测方法，BDS CORS系统的可靠性可采用其内、外符合性确定[10]：在覆盖区域内，选择国家级或省市级的等级，并以已知精确坐标的点位作为检测点，将BDS与GPS兼容型的用户接收机架安置在检测点位上，观测多个时段，每个时段的观测时间分别为30、60、120 min等，采样率为15 s，且记录观测值；然后对实时定位解算结果进行统计分析，得到在检测点实时定位的内、外符合精度，以判断其可靠性。

(5)

外符合精度与点位、转换参数、系统定位的精度3者相关[10]。计算外符合精度计算公式为

(6)

BDS CORS定位的内插精度、坐标转换精度和CORS系统综合误差内插质量等也可使用该方法来检验检测，从而检验整个系统的定位精度、稳定性、可靠性和内插模型的合理性等。

2.2PPP检测方案

在CORS系统定位覆盖区域内，选择国家级或省市级的高等级且已知精确GPS坐标点作为检测点，在流动站采用BDS和GPS兼容型CORS接收机，同时采集GPS和BDS数据。将用户接收机架设在每个检测点上，每个点上观测多个时段，各观测时段的观测时间为(30、60、120 min等)，采样率15 s，并记录观测值。采用Ambizap算法对实时定位结果进行统计分析。

3　检测结果与分析

本次实验将BDS CORS观测数据所计算的坐标成果与GPS CORS的定位成果进行比较，并计算其内、外符合精度。观测数据来源于甘肃省CORS网站2015年第12 d的BDS和GPS记录成果。将GPS CORS结果作为真值对比精度，相应历元(30 s)计算结果对应差值见表1。

表1　BDS与GPS静态单点定位坐标差比较　m

从表1中可以看出，3个方向坐标互差在0.070 m内。另经计算，外符合精度为0.033 m，内符合精度为0.027 m，精度较好，说明定位成果可靠。

4　结束语

本文使用Ambizap算法处理了甘肃省CORS网站的BDS和GPS系统静态单点定位观测数据，从结果来看：BDS精密单点定位能达到较高的定位精度；但所处理的只是1d的数据，还有待于连续验证。随着BDS系统的建设，其精密产品精度得到提升，BDS在PPP领域中的作用和精度会愈加重要和完善。同时，可解决区域现有测量基准单一、只能依赖GPS CORS数据处理而带来的安全性问题，为工程应用提供可靠的双模式定位服务。

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Testing of BDS PPP using an algorithm of GPS solution Ambizap

FU Jia1，LI Hui1，WU Jian1，ZHANG Min1，YANG Zu2

(1.Troops 61243，Lanzhou，Gansu 730020，China；2.Troops 61287，Kunming，Yunnan 650010，China)

In order to study on the positioning accuracy of BDS when used in CORS positioning service and on the security issues caused by GPS，the paper tested the positioning accuracy of BDS PPP，calculated the observed data in Gansu province CORS with Ambizap algorithm，and comparatively analyzed the precise point positioning results of GPS CORS and BDS CORS.Result showed that the deviation of coordinate components would be between mm～cm level.

GPS；BDS；Ambizap；PPP；accuracy；testing

2015-10-26

付佳(1985—)，男，宁夏贺兰人，助理工程师，研究方向为控制测量。

简介：李辉(1966—)，男，甘肃静宁人，硕士，高级工程师，研究方向为大地测量。

10.16547/j.cnki.10-1096.20160312.

P228

A

2095-4999(2016)03-0055-03

引文格式：付佳，李辉，武坚，等.一种GPS网解的BDS精密单点定位测试[J].导航定位学报，2016，4(3)：55-57.(FU Jia，LI Hui，WU Jian，et al.Testing of BDS PPP using an algorithm of GPS solution Ambizap[J].Journal of Navigation and Positioning，2016，4(3)：55-57.)