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城市环境RTK定位性能分析

城市环境RTK定位性能分析

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作者： Megrerouche Mohamed Hamza 武汉大学

学位级别：硕士

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)简称为GNSS,它是泛指所有的卫星导航系统,目前,GNSS系统主要包括美国的gps系统,俄罗斯的GLONASS系统,中国的北斗系统,以及欧盟正在建设的Galileo系统。GNSS系统可以满足全球范围... 详细信息

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)简称为GNSS,它是泛指所有的卫星导航系统,目前,GNSS系统主要包括美国的gps系统,俄罗斯的GLONASS系统,中国的北斗系统,以及欧盟正在建设的Galileo系统。GNSS系统可以满足全球范围内实时的卫星定位需求,其基本原理是利用接收机观测4颗以上已知位置的GNSS卫星到接收机的距离,进一步通过距离后方交会计算得到接收机处的三维坐标。其中,北斗卫星导航系统(BDS)是由中国独立建设和运营的。在卫星导航定位中采用多个全球导航卫星系统联合定位的方式可以大大增加可用卫星数,优化卫星星座的几何结构,从而提高定位精度。所以,对基于BDS与gps双系统定位的研究具有重要意义。为了测量接收机与卫星几何距离,可以利用接收信号的伪距观测值或者载波的相位观测值得到。其中,伪距观测值的精度较低,高精度定位中必须采用载波进行测距,然而由于载波测量中包含无法直接确定的模糊度参数,为了利用载波进行高精度定位,必须通过算法实现载波测量中模糊度参数的确定。常用的使用载波相位观测值的高精度定位技术就是实时载波相位差分技术(RTK),其模糊度确定方案是通过站间星际双差消除或减弱部分误差对模糊度的影响,恢复模糊度参数的整周特性,进一步通过整周搜索的方法确定双差整周模糊度。所以,实时载波相位差分技术(RTK)通过观测值求差的方式消除或减弱定位误差源,可以在快速获得cm级的定位精度。RTK技术中基线距离、模糊度可靠性和整周特性、RTK定位精度、可靠性等都是描述RTK定位性能的参数。本文主要研究城市环境中,在不同的卫星观测条件下,BDS/gps双系统RTK定位的性能,着重分析其可靠性和精度。当前,在亚太及周边地区gps/BDS两种GNSS系统有着广泛应用,就gps/BDS双系统而言,除了在观测环境很差的区域如城市环境高楼峡谷等,可见卫星数通常可以达到十几颗,gps/BDS双系统RTK可以得到cm级的定位结果,但是在城市环境中由于观测信号差、遮挡严重、多路径影响显著会大大影响其定位精度。为了具体研究分析gps\BDS双系统的RTK定位性能,设计了开阔环境和城市环境车载测试,通过实际数据采集及处理研究RTK性能。数据处理结果证明,RTK的水平精度略高于比高程精度;在好的观测条件下使用gps/BDSRTK可以获得几毫米的定位精度,而高精度的定位结果是由于观测条件好、可见卫星数较多造成的。另外在观测条件较差的区域,单独gps系统的可见卫星数无法满足定位需求,特别是在城市高楼峡谷或者林荫道等地区,可见卫星数大大减少,这种条件下只有在使用BDS/gps才能得到更可靠的定位结果,这就是为什么我们使用的组合系统BeiDou和gps。

关键词： RTK定位北斗/gps组合模糊度固定多路径效应双差观测值

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