北斗RTK 的定位实验与精度分析

王仲锋，禹东彬，唐铭蔚

（1.长春工程学院勘查与测绘工程学院；2.广州南方测绘仪器公司长春分公司，长春130021）

0 前言

北斗卫星导航系统（Compass／BeiDou Navigation Satellite System）是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后，全球第四大卫星导航系统。截至2012年10月，我国已发射16颗北斗卫星，初步形成了亚太地区的导航定位服务能力。在中文数据库中，以“北斗”为关键词，可查到的关于北斗的报道有1 500余条，以介绍系统建设状况、导航、应用前景等方面内容为多[1－3]。郁聪冲、边少锋[4]通过对北斗卫星的DOP值和可见星数进行了分析，讨论了北斗的可用性。曾庆化、刘建业、胡倩倩、杨迪[5]研究了一种利用北斗、GPS、GLONASS和GALI－LEO多星座信息在统一坐标系中采用最小二乘法进行组合导航定位的方法。仿真结果表明：北斗与GPS双系统的定位精度优于单纯的北斗系统精度，而采用北斗／GPS／GLONASS／GALILEO多星座组合导航定位能够有效提高用户的定位精度和可靠性。但由于测量型的北斗定位硬件和软件刚刚问世，尚未见到关于北斗RTK的定位精度方面的详细报道。本文旨在通过北斗RTK与GPSRTK的测试对比，了解北斗RTK的实际定位精度情况。

1 实验概况

本次实验地点在长春市，围绕长春工程学院的湖东校区约1km2范围内，随机选取了32个点进行测试。实验使用了2013款的南方S82型接收机，该型仪器可以同时接受GPS、北斗和GLONASS信号。实验时用的坐标系统为CGCS2000。基准站使用了位于南方测绘仪器公司长春分公司楼顶的CORS站。观测中未使用脚架，完全处于日常RTK作业状态。

为了便于精度估计和比较，实验时在每一点上分别用GPS和北斗及双观测法采集了各点的平面坐标。数据采集结果见表1。为节省篇幅，表中x坐标去掉了前两位数，y坐标去掉了前3位数。

2 数据处理与分析

2.1 数据处理

本次试验数据处理是利用误差理论中的双观测值之差求中误差的方法进行的。即对GPS和北斗同一观测对的横、纵坐标求差，利用双观测对求中误差的公式求出横、纵坐标的测量中误差，然后再根据横、纵坐标中误差与点位中误差的关系求出点位中误差。两种模式的坐标测量结果的点位中误差见表2；最大、最小点位差的统计结果见表3；大于50mm的点位差统计结果见表4。

2.2 数据分析

（1）由表2看出，在不考虑剔除粗差数据情况下，与GPS相比，北斗的定位精度稍低，但二者基本在同一个量级上。

（2）由表3看出，在用GPS和北斗测量过程中，均存在粗差。粗差产生的原因，一方面可能是两次测量中立杆不直，且偏离方向相反造成的，另一方面可能是两次测量立杆的点位不一致造成的。

表1 RTK坐标测量记录表

表2 两种模式测量的坐标结果点位中误差

（3）由表4看出，北斗测量中的点位粗差个数与GPS的相同，但北斗的粗差值总体大于GPS。

（4）将表4中对应点号的坐标数据剔除，重新计算点位中误差，可得GPSRTK和北斗RTK测量的平面点位中误差分别为17.6mm和17.3mm，两者测量的点位平面精度基本一致。

表3 由双观测值之差计算的两种模式测量的坐标点位差

表4 大于50mm的点位差统计

3 结语

经过对所采集的数据进行处理和分析，证明目前北斗RTK的平面定位精度与GPSRTK基本在同一个数量级，表明我国自主研制的北斗系统完全能满足RTK测量的需求。可以预见，待整个北斗系统建成之后，北斗完全代替GPS将成为现实。

[1]东方星.北斗卫星导航系统用途广泛[J].数字通信世界，2012（12）：21－25.

[2]王让会.北斗应用概述[J].国际太空，2012（4）：38－41.

[3]杨元喜.北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战[J].测绘学报，2010，39（1）：1－5.

[4]郁聪冲，边少锋.现阶段北斗卫星导航系统可用性分析[J].海洋测绘，2012，32（5）：74－76.

[5]曾庆化，刘建业，胡倩倩，等.北斗系统及GNSS多星座组合导航性能研究[J].全球卫星定位系统，2012（1）：53－56.