摘 要

目前，很多国家都相继建设了自家的定位系统，并且已经投入运营，其中主要是美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，中国的北斗定位系统（BDS）。随着这些定位系统的日臻完善，多模GNSS兼容、互操作与多模GNSS数据融合成为GNSS导航定位领域主要发展趋势之一。GPS单系统，GPS GLONASS双系统，GPS GLONASS BDS三系统三种模式下的定位精度有高有低，定位成果质量良莠不齐。为了分析在各种模式下的观测精度，本文将开展实验得到三种模式下的观测成果，并对之进行分析，评价这三种模式下定位成果的优劣。

关键词:GPS GLONASS 北斗 精度分析

Quality analysis of RTK measurement based on BDS/GPS/GLONASS

Abstract

At present, many countries have built their own positioning system, and has been put into operation, which is mainly the United States of America's GPS, Russia's GLONASS, China's Beidou Positioning System (BDS). With the improvement of these positioning systems, multi mode GNSS compatibility, interoperability and multi-mode GNSS data fusion has become one of the main trends in the field of GNSS navigation and positioning. GPS single frequency, dual frequency GPS GLONASS, GPS GLONASS BDS tri band three modes of the positioning precision of the high-low, positioning result quality varies greatly. In order to analyze the accuracy of the observation in a variety of modes, this paper will carry out experimental results obtained in three modes, and the analysis of the results, evaluation of the advantages and disadvantages of the results of these three models.

Key words: GLONASS；GPS；BDS；Precision analysis

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 概述 1

1.2 各国研究现状 1

1.3 本课题拟研究的内容 2

第二章 RTK测量误差来源及成果检测 3

2.1 RTK测量误差来源 3

2.1.1 GNSS卫星本身的误差 3

2.1.2 与RTK系统有关的误差 3

2.1.3 与观测方案有关的误差 4

2.1.4 整周模糊度的解算和动态基线解算误差 4

2.1.5 信号的传播误差 5

2.1.6 测区的地域性 5

2.1.7 人为因素 6

2.1 RTK测量成果检测方法 6

2.1.1 静态已知点检测法 6

2.1.2 动态规则几何轨迹法 6

2.1.3 反算基线长度检测法 7

第三章 实验及结果分析 8

3.1实验方案 8

3.1.1 静态已知点检测法 8

3.12 动态规则几何轨迹法 8

3.2 实验数据处理 9

3.3 空旷环境静态已知点检测法结果分析 11

3.3.1 X轴方向精度分析 11

3.3.2 Y轴方向精度分析 13

3.3.3 高程H精度分析 14

3.3.4 质量统计 16

3.4 非完全隐蔽环境静态已知点检测法结果分析 17

3.4.1 X轴方向精度分析 17

3.4.2 Y轴方向精度分析 19

3.4.3 高程方向精度分析 20

3.4.4 质量统计 22

3.5 其它指标的比较 25

3.5.1 模糊度固定时间 25

3.5.2 可用卫星数 25

3.5.3 PDOP和Ratio值 26

3.6 结论 26

第四章 总结与展望 27

参考文献 28

致谢 29

第一章 引言

1.1 概述

上个世纪五十年代中期，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，标志着空间科学技术的发展进程进入了一个崭新的时代。

人造卫星定位技术指的是人类利用人造地球确定测站点位置的技术。一开始人造地球卫星只是作为一种空间的观测目标，即由地面上的两个测站对卫星的瞬间位置进行同步观测，确定点的位置。但是这种方法定位精度很低，很快被卫星多普勒定位技术取代。

上世纪九十年代，美国全球定位系统（GPS）建设初步完成。GPS作为一项新的技术走进了人们的视野，并且在此后十几年内一直作为最常用的卫星定位手段。GLONASS是上世纪五十年代前苏联研究与开发的全球定位系统，目前由俄罗斯在负责运营。GLONASS在定位的原理和系统的构成等方面都与美国的GPS类似^[1]。中国的北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主开发的全球卫星定位系统。开发时间晚于美国和俄罗斯，是世界上第三个功能完善、技术成熟的卫星导航系统^[2]。伽利略卫星导航系统是由欧盟设计与开发的全球卫星导航定位系统，该计划于1999年2月由欧洲委员会公布，2014年初步发挥定位功能。

俄罗斯，中国，欧盟在美国之后相继都投入到全球定位系统的开发研制，并已经成功运营，多种卫星导航模式并存的局面已经打开。在将来，各种模式GNSS互相兼容、互相操作，数据互相融合才是卫星定位技术发展的主流。

1.2 各国研究现状

关于三种观测模式下的测量成果优劣，国内外很多专家在三种模式下开展实验，将所得成果进行对比分析。根据实验已知，在GPS、GLONASS、BDS三种模式下的定位成果精度依次递减，融合三系统的组合定位精度明显优于BDS、GLONASS单系统。

北斗卫星导航系统的星历精度赶不上GPS导航系统的星历精度，在GPS单系统模式下，只要可观测的卫星数量足够多，采用GPS BDS双系统模式进行观测在观测精度方面并没有多大提高。在GPS单系统模式下可用卫星数较少时，采用GPS BDS双系统模式可以大幅度增强几何图形强度，使定位结果更加稳定，改善定位精度。所以在观测条件比较差的环境中，引入BDS观测成果能够改善成果质量以及提高定位精度^[3]。

GLONASS作为GPS的辅助定位手段，主要的作用是提高了整个卫星定位系统的可靠性和可用性以及卫星系统的自主完备性监测(RAIM)能力,特别是在单一某种卫星数量较少或者遮挡较为严重的情况下。不但如此，GPS GLONASS组合定位也改善了卫星定位系统的定位精度并且提高了RTK作业效率^[4]。