单双卫星系统差分定位效果比较方案设计与分析

单双卫星系统差分定位效果比较方案设计与分析
摘要：当前，cors系统主要分为gps单系统以及gps/glonass 双系统两大类，双系统下的定位效果是否真正优于gps单系统一直是用户关注的问题。

在单基准cors环境下，设计构造了与已知点比较法、反算基线长法、动态同步观测法、动态规则几何轨迹法四种方案，比较单（gps）、双系统（gps/glonass）的定位效果。

实验分析表明双系统下的定位效果普遍优于单系统。

关键词：单基站cors 定位效果 rtk gps/glonass系统
中图分类号：p228 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2013）04（c）-0044-04
随着gps技术的飞速进步和应用普及，卫星导航定位技术在测量工作中的作用已越来越重要。

当前，利用基于连续运行卫星定位服务综合系统（continuous operational reference system，缩写为cors）建立的多基站网络rtk技术建立已成为城市gps应用的发展热点之一。

cors系统集卫星定位技术、数字通讯技术、计算机网络技术等高新科技为一体，主要由基准站网、数据处理中心、终端用户应用系统、数据传输系统四个部分组成，能够为终端用户提供实时厘米级高精度定位服务。

当前，cors系统主要分为gps单系统以及gps/glonass双系统两大类，双系统下的定位效果是否真正优于gps单系统一直是用户关注的问题。

为此，该文通过设计不同环境（空旷的地点、周围建筑物较多的地点）下，基于单系统（gps）与双系统（gps/glonass）进行实时定位测量，并采用已知点比较
法、反算基线长法、动态同步观测法、动态规则几何轨迹法等方法获取实验数据，总结比较分析单系统（gps）与双系统（gps/glonass）下单基站cors实时定位效果。

1 单基站cors的基本原理
单基站cors，就是只有一个连续运行参考站，类似于常规rtk，所不同的是基准站是固定连续运行的，且系统一般含有数据处理中心服务器。

首先，基准站实时接收卫星信号，并把观测数据通过内网或vpn专网发送至服务器，服务器控制中心软件接收到数据后进行处理，生成不同类型的差分数据格式。

一旦移动用户通过gprs
＼cdma网络向服务器发出请求，服务器通过internet将差分数据发送给不同需求用户，辅助用户实现高精度定位。

此外，通过服务器同时也可以实时查看卫星状态、存储静态数据及监控移动站作业情况。

2 单基站cors下单双系统定位效果实验方案设计
2.1 与已知点比较法
与已知点比较法是cors系统通过实时定位得到的结果进行精度评定最常用的一种方法。

在cors系统所能覆盖区域内选择有代表性的、环境因素有一定差异的检测点。

通过实际的需要，运用静态测量得到各个检测点的测量值，在采用第三方软件解算出各点较为准确的坐标，以作为检测点坐标真值。

将移动rtk接收机架设在已知检测点上分别采用单系统（gps）和双系统（gps/glonass）实时定位的功能进行测量并作记录，要注意的是rtk的架设一定要严格
对中且在一个已知点上必须完成不同系统下的测量才能转到另一
个检测点，最终对实时定位结果进行统计分析，得到检测点上实时定位的内、外符合精度。

2.2 反算基线长比较法
反算基线长法主要是在选定的三个点（a、b、c）上先使用gps
的静态测量模式，再在不移动仪器的条件下，改用单、双系统进行实时的动态测量，得到相关数据后，对静态测量的数据使用第三方软件解算出三个点两两之间的基线长作为基准，在对不同系统下运动两点间公式进行求解，最终将得到的数据与静态测量的数据进行比较就得到表2的结果。

2.3 动态同步观测比较法
动态同步观测法主要是对相距不远的、已知坐标的a，b两点进行同步观测。

具体的是在a点架设gps接收机使用单系统工作环境，在b点架设gps接收机使用双系统的工作环境进行同步观测2h并记录下，然后对实时定位结果进行统计分析，得到a，b两点的测量中误差以及分别在x，y方向的波动统计图表。

这样就可以做到尽可能的排除环境因素（卫星分布、数量）等的影响。

2.4 动态轨迹比较法
动态轨迹法基本思想是将rtk接收机沿着固定方向的、有规则的轨迹以一定的速度进行测量，比较rtk定位获得的轨迹与实际轨迹之间的偏离值，以此来衡量用户定位精度。

动态轨迹法的一种常用方法如图2所示。

选择一个规则的矩形轨迹，将不同系统下的两台rtk接收机调节到自动测量模式，后让不同系统的接收机并排的从a出发沿着
a-b-c-d的顺序运动，在角点a，b，c，d做短暂的停留并记下各自在测量任务中的点号，这样不仅能检验rtk接收机的运动轨迹偏差，而且还检验在特征点（a，b，c，d）的定位精度，结合两者可以反映rtk接收机在cors系统下的动态定位偏差。

由于网络rtk定位测量存在误差，测出的运动点的位置可能会偏离直线，可以认为网络rtk定位点到直线的距离越大，表示精度越差。

由图3可以很明显的看出单系统的波动性要大于双系统的波动性，也就是说双系统比较稳定，同样在表4中的数据也是说明了这一点，单系统的方差值为1307.12×10-5 而双系统的方差值为800.738×10-5。

双系统的方差较小，所以波动性较小，也就是较单系统的定位稳定性好。

由以上4个实验结果的分析可以看出，总体来说，双系统的定位精度较高，定位稳定性更好，可靠性更高。

3 结语
基于单基站cors，设计构造了单系统（gps）与双系统
（gps/glonass）定位效果的比较方案，通过与已知点比较法、反算基线长比较法、动态同步观测比较法和动态规格几何轨迹4种不同的方案进行数据采集、数据处理和数据分析，实验表明在单基站cors下，双系统的定位的精度、稳定性要优于单系统。

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