高精度差分定位技术启动时间和精确度比较分析

张智金　王峰　邱文添　梅琪　李诗语　杨春媚

摘要：我们修改了rtklib开源软件，利用NovAtel、Ublox接收机，对不同的基站、移动站接收机组合，统计分析在不同基线距离的情况下，高精度差分定位的启动时间和定位精确度。对比在不同基线长度下高精度差分定位技术的启动时间差别、定位精度和准确度的变化，填补目前文献上这一部分数据的空白，为高精度差分定位技术的应用提供参考。

关键词：启动时间；基线长度；差分定位；rtldib；精度对比

中图分类号：TN967 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）08-0251-03

1引言

全球GNSS（Global Navigation Satellite System）导航定位系统为全球各类军民载体提供了位置，速度和时间等信息上的全天候服务，但是GNSS的绝对定位在水平方向上的定位精度在95%的时间里能达到3m，这远远无法满足像航空导航这样一些应用系统对厘米级和毫米级定位精度的要求。影响单点定位精度的因素有很多，其中最主要的几个因素是卫星时钟误差、卫星星历误差、电离层延时、对流层延时和测量误差，减小这些误差就可以提高定位的精度，考虑到这样一个事实就是卫星时钟误差、卫星星历误差、电离层延时与对流层延时存在时间和空间上的相关性，在相近的时间内，同一地域内的不同接收机具有高度相似的定位误差，这样就可以将其中一个接收机固定地作为参考用的接收机，称为基准站接收机，基准站接收机的精确位置是已知的，这样我们就可以算出基准站接收机的测量误差，然后就可以为该地域内拥有高度相似误差的其他移动接收机提供误差修正，从而提高移动接收机的测量和定位精度。利用rtklib开源软件统计分析在不同基线长度和不同接收機作基准站的情况下，高精度差分定位模式的启动时间和定位精度，为高精度定位系统的应用提供参考。对于高精度差分定位的研究与系统设计，可以参考文献。

2数据采集分析

2.1数据采集系统

采集数据的高精度差分定位系统的基准站服务器部分采用了rtklib_2.4.3_b5工具包的STRSVR软件作为服务器，把基准站接收机的星历和测量数据播发出去，移动站的数据处理利用了rtklib_2.4.3_b5工具包的RTKRCV软件，该软件接收基准站服务器的数据和移动站接收机的卫星测量值和星历，进行高精度差分定位解算，并把解算结果录入到文件，相关资料可以参考文献。本系统采用两种接收机：高精度测绘级的双频接收机NovAtel OEM617（L1和L2频点）和廉价的单频接收机UbloxM8T（L1频点），本次数据采集只使用了GPS星座，但本数据采集系统是可以使用其他星座的，如BDS星座和GLONASS星座，也可以使用不同星座组合的GNSS定位。

2.2高精度差分定位模式启动时间统计

对在移动站运行的RTKRCV软件进行反复的关闭和打开操作，并输出NMEA数据，这样把RTKRCV软件每次从打开到关闭期间输出的数据记录到不同的文件上，然后再从众多文件中统计fix和float模式的启动时间，为高精度差分定位系统的应用提供参考。如图3所示，在Float定位模式下，不同的基线长度，对定位模式的启动时间没有很大影响，但不同的基准站接收机，对定位模式的启动时间有决定性的作用；在Fix定位模式下，不同的基线长度和不同的基准站接收机都对定位模式的启动时间有不同程度的影响。

2.3高精度差分定位模式精度对比

在不同的基线长度和不同的接收机作基准站的情况下，高精度差分定位有不同的定位精度。

在图4中，左边的三个图是双频接收机NovAtel作为基准站、双频接收机NovAtel作为移动站的高精度差分定位精度图；中间的三个图是双频接收机NovAtel作为基准站、廉价接收机Ublox作为移动站的高精度差分定位精度图，右边的三个图是廉价接收机Ublox作为基准站、廉价接收机Ublox作为移动站的高精度差分定位精度图。从图中可以看出，不同的接收机作为基准站、不同的接收机作为移动站和不同的基线距离都会影响高精度差分定位的精度。高精度差分定位的精度随着基线长度的增加而降低，而用Ublox接收机作为移动站时的高精度差分定位，在基线距离增大时，会出现少许点偏差比较大的情况。

2.4高精度差分定位模式准确度对比

利用昂贵的双频接收机NovA-tel所作的高精度差分定位作为参考基准，对比Ublox作移动站和不同接收机作基准站，在不同基线长度下的高精度差分定位的准确度。

如图5，由所测的数据显示，Novatel做基站和Uhlox作基站对高精度差分定位的准确性并没有很大影响；但在大的基线长度下，单频接收机作移动站的高精度差分定位的准确性和精度就不够了。

3结论

本文对高精度差分定位技术的启动时间、定位精度和准确度进行了比较和分析研究。通过以上的统计分析，得出Nova-tel和Ublox接收机作高精度差分基准站的优缺点及适用的场景，如表1所示：