北斗RTK 的定位實驗與精度分析

王仲鋒，禹東彬，唐銘蔚

（1.長春工程學院勘查與測繪工程學院；2.廣州南方測繪儀器公司長春分公司，長春130021）

0 前言

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（Compass／BeiDou Navigation Satellite System）是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略之后，全球第四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。截至2012年10月，我國已發(fā)射16顆北斗衛(wèi)星，初步形成了亞太地區(qū)的導航定位服務能力。在中文數(shù)據(jù)庫中，以“北斗”為關鍵詞，可查到的關于北斗的報道有1 500余條，以介紹系統(tǒng)建設狀況、導航、應用前景等方面內(nèi)容為多[1－3]。郁聰沖、邊少鋒[4]通過對北斗衛(wèi)星的DOP值和可見星數(shù)進行了分析，討論了北斗的可用性。曾慶化、劉建業(yè)、胡倩倩、楊迪[5]研究了一種利用北斗、GPS、GLONASS和GALI－LEO多星座信息在統(tǒng)一坐標系中采用最小二乘法進行組合導航定位的方法。仿真結果表明：北斗與GPS雙系統(tǒng)的定位精度優(yōu)于單純的北斗系統(tǒng)精度，而采用北斗／GPS／GLONASS／GALILEO多星座組合導航定位能夠有效提高用戶的定位精度和可靠性。但由于測量型的北斗定位硬件和軟件剛剛問世，尚未見到關于北斗RTK的定位精度方面的詳細報道。本文旨在通過北斗RTK與GPSRTK的測試對比，了解北斗RTK的實際定位精度情況。

1 實驗概況

本次實驗地點在長春市，圍繞長春工程學院的湖東校區(qū)約1km2范圍內(nèi)，隨機選取了32個點進行測試。實驗使用了2013款的南方S82型接收機，該型儀器可以同時接受GPS、北斗和GLONASS信號。實驗時用的坐標系統(tǒng)為CGCS2000?；鶞收臼褂昧宋挥谀戏綔y繪儀器公司長春分公司樓頂?shù)腃ORS站。觀測中未使用腳架，完全處于日常RTK作業(yè)狀態(tài)。

為了便于精度估計和比較，實驗時在每一點上分別用GPS和北斗及雙觀測法采集了各點的平面坐標。數(shù)據(jù)采集結果見表1。為節(jié)省篇幅，表中x坐標去掉了前兩位數(shù)，y坐標去掉了前3位數(shù)。

2 數(shù)據(jù)處理與分析

2.1 數(shù)據(jù)處理

本次試驗數(shù)據(jù)處理是利用誤差理論中的雙觀測值之差求中誤差的方法進行的。即對GPS和北斗同一觀測對的橫、縱坐標求差，利用雙觀測對求中誤差的公式求出橫、縱坐標的測量中誤差，然后再根據(jù)橫、縱坐標中誤差與點位中誤差的關系求出點位中誤差。兩種模式的坐標測量結果的點位中誤差見表2；最大、最小點位差的統(tǒng)計結果見表3；大于50mm的點位差統(tǒng)計結果見表4。

2.2 數(shù)據(jù)分析

（1）由表2看出，在不考慮剔除粗差數(shù)據(jù)情況下，與GPS相比，北斗的定位精度稍低，但二者基本在同一個量級上。

（2）由表3看出，在用GPS和北斗測量過程中，均存在粗差。粗差產(chǎn)生的原因，一方面可能是兩次測量中立桿不直，且偏離方向相反造成的，另一方面可能是兩次測量立桿的點位不一致造成的。

表1 RTK坐標測量記錄表

表2 兩種模式測量的坐標結果點位中誤差

（3）由表4看出，北斗測量中的點位粗差個數(shù)與GPS的相同，但北斗的粗差值總體大于GPS。

（4）將表4中對應點號的坐標數(shù)據(jù)剔除，重新計算點位中誤差，可得GPSRTK和北斗RTK測量的平面點位中誤差分別為17.6mm和17.3mm，兩者測量的點位平面精度基本一致。

表3 由雙觀測值之差計算的兩種模式測量的坐標點位差

表4 大于50mm的點位差統(tǒng)計

3 結語

經(jīng)過對所采集的數(shù)據(jù)進行處理和分析，證明目前北斗RTK的平面定位精度與GPSRTK基本在同一個數(shù)量級，表明我國自主研制的北斗系統(tǒng)完全能滿足RTK測量的需求?？梢灶A見，待整個北斗系統(tǒng)建成之后，北斗完全代替GPS將成為現(xiàn)實。

[1]東方星.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)用途廣泛[J].數(shù)字通信世界，2012（12）：21－25.

[2]王讓會.北斗應用概述[J].國際太空，2012（4）：38－41.

[3]楊元喜.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的進展、貢獻與挑戰(zhàn)[J].測繪學報，2010，39（1）：1－5.

[4]郁聰沖，邊少鋒.現(xiàn)階段北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)可用性分析[J].海洋測繪，2012，32（5）：74－76.

[5]曾慶化，劉建業(yè)，胡倩倩，等.北斗系統(tǒng)及GNSS多星座組合導航性能研究[J].全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，2012（1）：53－56.