GPS BDS系统定位中基线解算的基本理论

2019-08-30 作者:心理学   |   浏览(56)

  由于GPS 和BDS 之间存在系统差异,在GPS /BDS 系统定位之前,首先要对时间基准和坐标基准行进统一。

  精确的时间测定是卫星导航系统进行高精度定位的基础。时间基准规定了时间测量的参考标准,包括起始时刻的确定和间隔尺度的衡量,是描述卫星空间坐标、卫星与地面观测站相互位置,GNSS 接收机确定伪距和载波相位观测值的重要基准。为了确保导航和定位达到精确测量的要求,不同的导航系统都建立起各自的时间系统。

  北斗系统的时间基准为北斗时( BDT) ,BDT 原点定义为2006 年1 月1 日00 时00 分00 秒( UTC) ,采取周和周内秒计数,无闰秒。GPS 的时间基准是GPST,起算时刻为1980 年1 月6 日0 时,无闰秒。BDST 和GPST 的相同点是都采用原子时、秒长定义一样; 不同点是二者时间系统的起算时刻不一致。在双系统数据处理中,需要将时间系统进行统一。

  CGCS2000 与WGS-84 在系统坐标原点、尺度、定向及定向演变方面都是相同的。两个坐标系使用的参考椭球也十分相似,如表2 所示,4个基本椭球常数中,只有扁率f 有微小差异。就一般工程而言,扁率差异引起椭球面上的纬度和高程变化最大仅为0.1 mm,表面参考椭球的扁率差异引起的坐标变化完全可以忽略。

  北斗卫星星座是由MEO、IGSO、GEO 卫星组成的混合星座,其中MEO 和GPS 卫星的轨道特征类似, IGSO和GEO 卫星的轨道特征与MEO 卫星不同。GPS卫星广播星历参数对MEO、IGSO 同样适用,而GEO 卫星需通过坐标旋转的方法进行计算。

  GPS /BDS 接收的卫星数据是卫星发射载波信号相位与接收机生成的复制信号相位之差,由不足一整周的小数部分和整周部分组成。接收机在数据接收过程中,由于信号发生失锁使得相位发生整周跳变,但其中小数部分仍保持不变,这个整周跳变称为周跳。据拉查佩利的统计,观测数据中一个周跳对经度、纬度、高程的影响为:

  目前多采用伪距/载波组合法、电离层残差法、多项式拟合法、M-W 组合法探测和修复周跳。

  整周模糊度的主要作用是用来计算接收机与卫星之间的距离,精确的距离测算才能获得高精度的解算结果。目前,整周模糊度的搜索方法很多,大致可以分为以下三类: 在观测值域的搜索、在坐标域的搜索、在模糊度估值域的搜索。

  在基线向量解算结束后,需要进行相关的质量检测。基线解算质量检查的指标有数据剔除率、单位权方差、Ratio 值、RDOP 值和观测值残差的RMS。由于采用了接收机自带的计算软件,我们只需要按照软件要求进行操作即可。

GPS BDS系统定位中基线解算的基本理论

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