北斗卫星导航系统URE与定位精度分析

贾蕊溪　董绪荣　尚晨　王军

摘 要： 北斗卫星导航系统已具有区域无源导航能力，为了研究当前可用星座情况下的系统定位精度，首先分析用户等效测距误差（UERE）结合精度因子（DOP）值的精度评估方法计算模型，然后利用上述方法采用实际数据对比分析了北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度。通过分析得出，在该段时间内北斗系统定位精度在水平方向上误差优于5 m，在高程方向上误差优于15 m。

关键词： 北斗卫星导航系统； 定位精度； UERE； URE

中图分类号： TN967.1?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0026?03

Abstract： Beidou satellite navigation system has possessed a regional passive navigation capability. In order to study the positioning accuracy of Beidou system in the case of currently available constellations， the calculation model of the user equivalent range error （UERE） and accuracy assessment method combining dilution of precision （DOP） value is analyzed in this paper. By using the above method and the actual data， the static positioning accuracy in a period of time of Beidou system and GPS system is compared and analyzed. The analysis result indicates that， during this period， Beidou system positioning accuracy error is less than 5 m in the horizontal direction and 15 m in height direction.

Keywords： Beidou navigation system； positioning accuracy； UERE； URE

0 引 言

卫星导航系统定位精度定义为用户在定位过程中实际达到的精度。开展导航系统定位精度的分析可为导航用户在使用其服务时提供可靠的决策支持信息，同时能促进系统的全面建设。描述导航系统定位精度的方法有很多种，比较常用的有圆概率误差（CEP）、2倍距离均方根误差（2DRMS）、二维水平标准差等，其他方法还包括简单的统计描述[1]。本文采用用户等效测距误差（User Equivalent Range Error，UERE）结合精度因子（Dilution of Precision，DOP）值精度评估方法对北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度进行分析。

3 实验分析

卫星导航系统提供的导航定位精度的计算一般在95%的置信概率下，由UERE与DOP值相乘得到[8]。计算公式如下：

95%导航定位精度≈95%UERE×DOP

本文采用司南导航公司生产的K505 GPS/BDS双系统5频高精度GNSS板卡和司南导航AT301天线等实验设备，接收了北斗系统和GPS系统2012年11月28日7：40—11：10的静态数据。根据上述模型和算法对北斗系统定位精度进行了分析，实验结果如图1，图2所示。

图1和图2分别是北斗和GPS双频静态数据处理的定位精度结果，具体结果见表1，三个方向的结果都为平均值，单位为m。从表1中可以看出，不论北斗系统还是GPS系统双频静态数据，E方向和N方向的定位精度远远高于U方向。从上述依次的实验结果来看，北斗区域导航系统的定位精度水平方向上优于5 m，在高程方向上优于15 m，这与GPS全球定位系统的定位精度还有一定的差距，主要是由于GEO星上多径的影响，导致消电离层组合噪声增大，影响定位精度，需要在以后的研究中改进相关算法和模型。

参考文献

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

[2] 汪捷，欧阳文，赵学军.GPS服务空域内导航精度性能仿真评估[J].武汉大学学报，2006，36（6）：635?639.

[3] 文援兰，苏天祥，符京扬.卫星导航系统URE计算方法研究[C]//CSNC2013第四届中国卫星导航学术年会论文集.武汉：国防科技大学航天科学与工程学院，2013：365?368.

[4] BDS?SIS?ICD. BeiDou navigation satellite system signal in space interface controldocument open service signal B1I （Version 1.0） [S]. China： China Satellite Navigation Office， 2012.

[5] 谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京：电子工业出版社，2012.

[6] 宋淑丽，朱文耀，陈钦明，等.中国区域对流层延迟修正模型（SHAO）的初步建立[C]//CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会论文集.北京：中国卫星导航学术年会组委会，2010：173?177.

[7] 寇艳红.GPS原理与应用[M].2版.北京：电子工业出版社，2007.

[8] GPS NAVSTAR. SPS?performance?standard [S]. USA： Department of Defense， 2008.

[9] 丛丽，ABIDAT A I，谈展中.卫星导航几何因子的分析与仿真[J].系统工程与电子技术，2008，30（10）：1914?1917.

[10] 周广永，李良良.基于STK的全球卫星导航定位系统DOP值仿真[J].地理空间信息，2009，7（3）：102?104.

摘 要： 北斗卫星导航系统已具有区域无源导航能力，为了研究当前可用星座情况下的系统定位精度，首先分析用户等效测距误差（UERE）结合精度因子（DOP）值的精度评估方法计算模型，然后利用上述方法采用实际数据对比分析了北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度。通过分析得出，在该段时间内北斗系统定位精度在水平方向上误差优于5 m，在高程方向上误差优于15 m。

关键词： 北斗卫星导航系统； 定位精度； UERE； URE

中图分类号： TN967.1?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0026?03

Abstract： Beidou satellite navigation system has possessed a regional passive navigation capability. In order to study the positioning accuracy of Beidou system in the case of currently available constellations， the calculation model of the user equivalent range error （UERE） and accuracy assessment method combining dilution of precision （DOP） value is analyzed in this paper. By using the above method and the actual data， the static positioning accuracy in a period of time of Beidou system and GPS system is compared and analyzed. The analysis result indicates that， during this period， Beidou system positioning accuracy error is less than 5 m in the horizontal direction and 15 m in height direction.

Keywords： Beidou navigation system； positioning accuracy； UERE； URE

0 引 言

卫星导航系统定位精度定义为用户在定位过程中实际达到的精度。开展导航系统定位精度的分析可为导航用户在使用其服务时提供可靠的决策支持信息，同时能促进系统的全面建设。描述导航系统定位精度的方法有很多种，比较常用的有圆概率误差（CEP）、2倍距离均方根误差（2DRMS）、二维水平标准差等，其他方法还包括简单的统计描述[1]。本文采用用户等效测距误差（User Equivalent Range Error，UERE）结合精度因子（Dilution of Precision，DOP）值精度评估方法对北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度进行分析。

3 实验分析

卫星导航系统提供的导航定位精度的计算一般在95%的置信概率下，由UERE与DOP值相乘得到[8]。计算公式如下：

95%导航定位精度≈95%UERE×DOP

本文采用司南导航公司生产的K505 GPS/BDS双系统5频高精度GNSS板卡和司南导航AT301天线等实验设备，接收了北斗系统和GPS系统2012年11月28日7：40—11：10的静态数据。根据上述模型和算法对北斗系统定位精度进行了分析，实验结果如图1，图2所示。

图1和图2分别是北斗和GPS双频静态数据处理的定位精度结果，具体结果见表1，三个方向的结果都为平均值，单位为m。从表1中可以看出，不论北斗系统还是GPS系统双频静态数据，E方向和N方向的定位精度远远高于U方向。从上述依次的实验结果来看，北斗区域导航系统的定位精度水平方向上优于5 m，在高程方向上优于15 m，这与GPS全球定位系统的定位精度还有一定的差距，主要是由于GEO星上多径的影响，导致消电离层组合噪声增大，影响定位精度，需要在以后的研究中改进相关算法和模型。

参考文献

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

[2] 汪捷，欧阳文，赵学军.GPS服务空域内导航精度性能仿真评估[J].武汉大学学报，2006，36（6）：635?639.

[3] 文援兰，苏天祥，符京扬.卫星导航系统URE计算方法研究[C]//CSNC2013第四届中国卫星导航学术年会论文集.武汉：国防科技大学航天科学与工程学院，2013：365?368.

[4] BDS?SIS?ICD. BeiDou navigation satellite system signal in space interface controldocument open service signal B1I （Version 1.0） [S]. China： China Satellite Navigation Office， 2012.

[5] 谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京：电子工业出版社，2012.

[6] 宋淑丽，朱文耀，陈钦明，等.中国区域对流层延迟修正模型（SHAO）的初步建立[C]//CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会论文集.北京：中国卫星导航学术年会组委会，2010：173?177.

[7] 寇艳红.GPS原理与应用[M].2版.北京：电子工业出版社，2007.

[8] GPS NAVSTAR. SPS?performance?standard [S]. USA： Department of Defense， 2008.

[9] 丛丽，ABIDAT A I，谈展中.卫星导航几何因子的分析与仿真[J].系统工程与电子技术，2008，30（10）：1914?1917.

[10] 周广永，李良良.基于STK的全球卫星导航定位系统DOP值仿真[J].地理空间信息，2009，7（3）：102?104.

摘 要： 北斗卫星导航系统已具有区域无源导航能力，为了研究当前可用星座情况下的系统定位精度，首先分析用户等效测距误差（UERE）结合精度因子（DOP）值的精度评估方法计算模型，然后利用上述方法采用实际数据对比分析了北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度。通过分析得出，在该段时间内北斗系统定位精度在水平方向上误差优于5 m，在高程方向上误差优于15 m。

关键词： 北斗卫星导航系统； 定位精度； UERE； URE

中图分类号： TN967.1?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0026?03

Abstract： Beidou satellite navigation system has possessed a regional passive navigation capability. In order to study the positioning accuracy of Beidou system in the case of currently available constellations， the calculation model of the user equivalent range error （UERE） and accuracy assessment method combining dilution of precision （DOP） value is analyzed in this paper. By using the above method and the actual data， the static positioning accuracy in a period of time of Beidou system and GPS system is compared and analyzed. The analysis result indicates that， during this period， Beidou system positioning accuracy error is less than 5 m in the horizontal direction and 15 m in height direction.

Keywords： Beidou navigation system； positioning accuracy； UERE； URE

0 引 言

卫星导航系统定位精度定义为用户在定位过程中实际达到的精度。开展导航系统定位精度的分析可为导航用户在使用其服务时提供可靠的决策支持信息，同时能促进系统的全面建设。描述导航系统定位精度的方法有很多种，比较常用的有圆概率误差（CEP）、2倍距离均方根误差（2DRMS）、二维水平标准差等，其他方法还包括简单的统计描述[1]。本文采用用户等效测距误差（User Equivalent Range Error，UERE）结合精度因子（Dilution of Precision，DOP）值精度评估方法对北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度进行分析。

3 实验分析

卫星导航系统提供的导航定位精度的计算一般在95%的置信概率下，由UERE与DOP值相乘得到[8]。计算公式如下：

95%导航定位精度≈95%UERE×DOP

本文采用司南导航公司生产的K505 GPS/BDS双系统5频高精度GNSS板卡和司南导航AT301天线等实验设备，接收了北斗系统和GPS系统2012年11月28日7：40—11：10的静态数据。根据上述模型和算法对北斗系统定位精度进行了分析，实验结果如图1，图2所示。

图1和图2分别是北斗和GPS双频静态数据处理的定位精度结果，具体结果见表1，三个方向的结果都为平均值，单位为m。从表1中可以看出，不论北斗系统还是GPS系统双频静态数据，E方向和N方向的定位精度远远高于U方向。从上述依次的实验结果来看，北斗区域导航系统的定位精度水平方向上优于5 m，在高程方向上优于15 m，这与GPS全球定位系统的定位精度还有一定的差距，主要是由于GEO星上多径的影响，导致消电离层组合噪声增大，影响定位精度，需要在以后的研究中改进相关算法和模型。

参考文献

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

[2] 汪捷，欧阳文，赵学军.GPS服务空域内导航精度性能仿真评估[J].武汉大学学报，2006，36（6）：635?639.

[3] 文援兰，苏天祥，符京扬.卫星导航系统URE计算方法研究[C]//CSNC2013第四届中国卫星导航学术年会论文集.武汉：国防科技大学航天科学与工程学院，2013：365?368.

[4] BDS?SIS?ICD. BeiDou navigation satellite system signal in space interface controldocument open service signal B1I （Version 1.0） [S]. China： China Satellite Navigation Office， 2012.

[5] 谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京：电子工业出版社，2012.

[6] 宋淑丽，朱文耀，陈钦明，等.中国区域对流层延迟修正模型（SHAO）的初步建立[C]//CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会论文集.北京：中国卫星导航学术年会组委会，2010：173?177.

[7] 寇艳红.GPS原理与应用[M].2版.北京：电子工业出版社，2007.

[8] GPS NAVSTAR. SPS?performance?standard [S]. USA： Department of Defense， 2008.

[9] 丛丽，ABIDAT A I，谈展中.卫星导航几何因子的分析与仿真[J].系统工程与电子技术，2008，30（10）：1914?1917.

[10] 周广永，李良良.基于STK的全球卫星导航定位系统DOP值仿真[J].地理空间信息，2009，7（3）：102?104.