北斗三号系统与其他导航卫星系统单点定位精度对比分析

肖琴琴 李桂稀

【摘  要】论文采集了世界上多个不同国家的卫星数据，利用数据处理软件NET_diff，分别对BDS-3、BDS-2、GPS、GLONASS和Galileo进行了伪距单点定位解算，得到北斗三号系统与其他系统的定位精度对比结果，促进对北斗三号系统的应用研究。

【Abstract】This paper collects satellite data from many different countries in the world， and uses the data processing software NET_diff to perform pseudo-range single point positioning calculations on BDS-3， BDS-2， GPS， GLONASS and Galileo respectively， and obtain the results of positioning accuracy comparison between Beidou-3 and other systems. It promotes the application research of Beidou-3 system.

【关键词】定位精度;定位原理;伪距单点定位

【Keywords】positioning accuracy; positioning principle; pseudo-range single point positioning

【中图分类号】P228.4                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）10-0192-02

1 引言

全球导航卫星系统（GNSS）是一种为全球各地用户提供全时段高精度定位导航信息的卫星系统[1]。2020年6月23日，北斗卫星导航系统的第55颗卫星顺利入轨，标志着我国的北斗三号全球卫星导航系统全面部署完成。

精度是卫星导航系统最基本的性能指标之一，其定义为真实值与估计值或测量值之间的统计学差值[2]。目前，BDS-3的定位精度已经优于5m，最优可达2.5m，授时精度为20ns，测速精度优于0.2m/s[3]。BDS-3的研究主要集中在数据质量、轨道、钟差、单点定位和相对定位等方面[4-6]。

本文使用10组不同国家测站点的观测数据作为实驗数据，利用数据处理软件NET_Diff进行伪距单点定位（SPP）解算，对比分析在全球不同地区中BDS-3、BDS-2、GPS、GLONASS和Galileo的定位精度，得到的结果可为今后的应用研究提供参考。

2 实例分析

2.1 数据获取

本文选取2020年1月、总时长为24h的10组不同测站的观测数据，且10个测站点分别在不同的国家，中国主要选取了测站WUH2，其他国家主要为：以色列的BSHM、泰国的CUSV、英国的DGAR、吉布提的DJIG、德国的FFMJ、法属南部领地的KRGG，瑞典的ONSA、新西兰的OUS2以及蒙古的ULAB。

2.2 实验结果分析

利用NET_Diff数据处理软件，对10个测站进行伪距单点定位实验。图1为中国武汉WUH2测站BDS-3和GPS系统的N（北）、E（东）、U（高程）3个方向的RMS值对比。由于篇幅有限，该站BDS-2、GLONASS、Galileo系统的定位结果并未展示，详细的结果如表1所示。

由图1可知BDS-3系统下垂直方向和水平方向定位精度大致优于5m，高程方向的定位精度略低，大致优于10m。由图2可知，GPS的垂直方向、水平方向和高程方向的定位精度分别优于4m、2m、5m，定位精度高且稳定。

为进一步分析5个系统的定位精度，计算3D RMS的值，如下公式：

计算10个测站各个系统的3D RMS值，得到结果如表1所示。

多组研究数据表明，Galileo定位精度最高，且由10个数据可知Galileo呈现的是比较稳定的状态，其次是GPS，与伽利略不差上下，BDS-3的定位精度相对于Galileo和GPS较低，但是相对于BDS-2和GLONASS定位精度比较高，GLONASS定位精度高于BDS-2，BDS-2呈现出的是不稳定的状态。

3 结论

利用全球的10个不同跟踪站，进行单点定位解算，分析了BDS-3、BDS-2、Galileo、GPS和GLONASS 5个系统的定位精度，得到以下结论：

①现阶段BDS-3的定位精度已经远高于且稳定于BDS-2的定位精度。

②BDS-3的定位精度相对于Galileo和GPS的定位精度略低于1m，Galileo和GPS的定位精度均比较高且稳定。

③BDS-3的定位精度高于GLONASS的定位精度3～4m。

【参考文献】

【1】叶峰屹，高晓雷.北斗卫星导航系统篇[J].国际太空，2018（1）：14-17.

【2】胡晓粉，李晓宇，刘亚涛，等.北斗卫星导航系统定位精度研究[J].系统仿真技术，2013（4）：310-314.

【3】魏钢，高皓，项宇.北斗二号与北斗三号定位精度对比分析[J].导航定位学报，2020，8（2）：8-11.

【4】强明辉，李志龙.北斗卫星导航系统定位精度分析[J].舰船电子工程，2019，39（02）：38-40+46.

【5】孔豫龙，柴洪洲，潘宗鹏，等.BDS-3新卫星的标准单点定位结果分析[J].测绘科学，2019，44（04）：152-157+195.

【6】刘明亮.北斗数据质量及定位精度分析[D].北京：北京建筑大学，2019.