一种适用于BDS多频精密单点定位的函数模型

一种适用于BDS多频精密单点定位的函数模型

覃伟达

广西北斗星测绘科技有限公司广西桂林541004

摘要：针对BDS具有多个频点的导航信号的特性，结合PPP定位技术，利用三频线性组合方式，提出了一种适用于BDS多频精密单点定位的函数模型，该模型具有弱噪声、弱电离层影响的特性，且具可以增加多余观测，使用IGS跟踪站的观测数据进行实验分析。实验表明，该方法可有效的缩短PPP定位的收敛时间，能够提供PPP的定位可靠性。

关键词：BDS；PPP；多频组合；收敛

精密单点定位（PrecisePointPositioning，PPP）技术是指使用单台接收机通过误差模型的改正，可以为用户提供厘米级的高精度定位[1-2]，为解决差分定位长基线精度差的问题提供了新的思路，其作业方式机动灵活、成本低，可为偏远地区的用户提供高精度的静态和动态定位。鉴于PPP定位的优势，其已被广泛应用于海陆空不同载体的高精度动态定位、气象预报、低轨卫星定轨、精密授时、地震预警、精密农业、地球动力学等诸多领域[3-12]。本文针对BDS多个频点的导航信号的特性，结合PPP定位技术，利用三频线性组合，提出了一种适用于BDS多频精密单点定位的函数模型，使用IGS跟踪站的观测数据进行试验分析。

1三频PPP定位函数模型

在PPP定位中，由于载波相位观测值中接收机和卫星端的相位硬件延迟不能像相对定位一样通过差分将其消除，使得模糊度不具有整数特性，通常采用模糊度的实数解。因此在三频PPP定位中，由于不需要考虑模糊度的整数特性，可以构成较多的消电离层组合观测量，从而加快PPP定位的收敛时间和提高PPP定位的精度，在选取组合观测量时，需要考虑组合观测噪声和电离层的影响，无电离层和弱噪声很难同时兼得，无电离层组合观测量通常会放大观测噪声。在选取PPP组合观测系数时，通常按无电离层和弱噪声的准则选取组合观测系数。组合观测方程为:

对三频无电离层组合和常用的双频无电离层组合的噪声放大因子做比较，其结果如表1所示。在双频无电离层组合中，除了第二频点和第三频点的组合噪声较大外，其余两个双频组合的噪声放大因子与三频无电离层组合相当。由此可以得出三频无电离层组合对于削弱组合观测噪声并没有太大的帮助。因此，指望三频无电离层组合降低观测噪声，加快PPP定位的收敛速度，是不可能实现的。然而，对于三频观测值而言，可以提供更多的观测数据，组成两个相互独立的消电离层组合观测值，进行PPP定位解算。

2实验与分析

为了验证三频PPP与双频PPP定位的区别，实验数据采用MEGX跟踪站CUT0和SEYG2015年5月4日的BDS观测数据，采样间隔为30s。卫星的精密轨道和钟差产品使用德国地学研究中心发播的gbm产品。BDS的DCB产品采用IGS发布的产品，天线相位中心改正产品使用武汉大学GPS中心提供的改正产品，该产品给出了BDS所有卫星的PCO以及IGSO和MEO卫星的PCV改正。双频PPP使用B1+B2组合观测量，三频PPP采用B1+B2和B1+B3的组合观测量，卫星高度截止角为10度。实验结果如图1和图2所示。

从图中可以看出：

（1）CUT0测站在PPP定位解算的前两个小时差别比较明显，三频PPP在三个方向都收敛到0.1m只用了133min，而双频则用来168min，收敛速度明显比双频的快，收敛速度提高了26.3%。收敛后，双频和三频的定位结果基本相当。

（2）SEYG测站在E方向上的差别较为明显，而N方向和U方向的差别不大，在收敛速度上，三频的收敛时间为39min，双频的收敛速度为64.5min，收敛速度提高了63.4%，最终的定位结果并无明显差别。

综合上述可得，三频观测量可以提供更多的组合观测量，增加PPP定位的多余观测量，因此对于PPP定位的收敛时间有较大的改善，实验表明，三频PPP相对于双频的收敛时间有20%～60%提高。但多频观测量对于改善PPP定位精度的帮助不大。

3结论

本文提出了一种适用于BDS多频精密单点定位的函数模型，该模型同时兼顾了弱噪声弱电离层的影响，能加快PPP定位收敛的时间。实验表明，三频无电离层组合对于削弱组合观测噪声并没有太大的帮助，但对于三频观测值而言，可以提供更多的观测数据，组成两个相互独立的消电离层组合观测值，提高精度的可靠性；三频PPP相对于双频的收敛时间有20%～60%提高；在定位精度方面与双频相当。

参考文献

[1]李征航,黄劲松等。GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社,2005.

[2]许国昌.GPS理论、算法与应用[M].清华大学出版社,2011.

[3]李征航,张小红.卫星导航定位新技术及高精度数据处理方法[M].武汉大学出版社,2009.