北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)定位精度測(cè)試方法探討

薛光輝++韓冬梅

摘 要：該文以北斗導(dǎo)航接收機(jī)定位精度測(cè)試方法為研究對(duì)象，論文首先探討了定位精度的評(píng)估方法，進(jìn)而分析了靜態(tài)定位精度測(cè)試方法和動(dòng)態(tài)定位精度測(cè)試方法，在此基礎(chǔ)上，分析了不同測(cè)試方法引起的定位精度差異，最后探討了定位精度測(cè)試需要考慮的其它因素。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī) 定位精度 測(cè)試

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0053-04

隨著我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一期建設(shè)的完成，并正式投入使用，我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。與衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，包括運(yùn)控系統(tǒng)、維保系統(tǒng)、終端產(chǎn)業(yè)和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)等都進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)是衛(wèi)星導(dǎo)航終端系統(tǒng)中核心設(shè)備，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的功能、性能和作用是通過(guò)導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮效益的[1]。而衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)品種多樣、用途功能不一，難以評(píng)判其檔次。為了保證日益增長(zhǎng)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的需求和規(guī)范衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的性能指標(biāo)，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的性能指標(biāo)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)是必要的。

其中，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)最主要的性能指標(biāo)即是定位精度。定位精度是用來(lái)描述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)在一定條件下，能達(dá)到的定位水平。換言之，即是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)確定的坐標(biāo)與真實(shí)的坐標(biāo)之間的差異度、離散度。

定位精度的評(píng)估，需要與一定的測(cè)試條件和導(dǎo)航接收機(jī)的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，具體包括如下幾個(gè)方面：

衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的狀態(tài)，包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)；

定位精度測(cè)試的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括大地坐標(biāo)系，地方坐標(biāo)系等；

由于北斗二號(hào)一期衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特殊性，還要考察不同時(shí)段的定位精度；

該文從以上幾個(gè)方面展開，討論衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的定位精度測(cè)試方法。

1 定位精度評(píng)估方法

評(píng)估定位精度方法一般采用內(nèi)符合精度和外符合精度兩種。內(nèi)符合精度用來(lái)表述定位結(jié)果的離散度，其參考值是一組定位結(jié)果的平均值；外符合定位精度用來(lái)表述定位結(jié)果與真實(shí)坐標(biāo)的差異，其參考值是真實(shí)坐標(biāo)。

1.1 內(nèi)符合定位精度

2 靜態(tài)定位精度測(cè)試方法

靜態(tài)定位精度的評(píng)估方法一般采用內(nèi)符合定位精度和外符合定位精度相結(jié)合的方式進(jìn)行。內(nèi)符合定位精度不需要已知坐標(biāo)，只要衛(wèi)星通視狀況良好，無(wú)電磁信號(hào)干擾的場(chǎng)地即可進(jìn)行。外符合定位精度的測(cè)試，除需要衛(wèi)星通視狀況良好，無(wú)電磁信號(hào)干擾的場(chǎng)地外，一般還需要將被測(cè)試的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的天線安置于已知坐標(biāo)的點(diǎn)位上進(jìn)行。無(wú)論是內(nèi)符合，還是外符合定位精度，其評(píng)估的基本原則是概率統(tǒng)計(jì)方法，將誤差定義為白噪聲類型，所以，需要測(cè)試的樣本量要足夠多，才能滿足統(tǒng)計(jì)要求。對(duì)于每次開機(jī)取一組定位結(jié)果的測(cè)試方法，內(nèi)符合定位精度要求樣本量不少于15個(gè)，外符合定位精度測(cè)試樣本量不小于8個(gè)。對(duì)于開機(jī)一次連續(xù)接收定位結(jié)果的測(cè)試方法，內(nèi)符合定位精度的樣機(jī)量不少于300個(gè)，外符合定位精度測(cè)試樣本量不小于200個(gè)[2]。

對(duì)于定位結(jié)果數(shù)據(jù)采集，一般包括兩種方法：

（1）每取一次定位結(jié)果，需要重新啟動(dòng)接收機(jī)一次。這種方法考慮了接收機(jī)內(nèi)部噪聲對(duì)觀測(cè)量精度的影響。具體的操作方法是：

①將被測(cè)導(dǎo)航接收機(jī)的天線安置于基準(zhǔn)點(diǎn)上，如果使用三腳架，還需要將三腳架與基準(zhǔn)點(diǎn)位的垂直距離測(cè)量出。

②被測(cè)接收機(jī)開機(jī)，進(jìn)行定位，取第一次定位結(jié)果（HDOP≤4，VDOP≤4，定位標(biāo)識(shí)為已定位）。

③將被測(cè)接收機(jī)天線移開，接收機(jī)關(guān)機(jī)。

④被測(cè)導(dǎo)航接收機(jī)的天線重新安置于基準(zhǔn)點(diǎn)上，開機(jī)，采集定位結(jié)果。

⑤重復(fù)①～③操作，直至采集足夠的樣本。

（2）衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)開機(jī)一次后，連續(xù)采集定位結(jié)果。

對(duì)于以上兩種方法，測(cè)試情況各有優(yōu)缺點(diǎn)。第一種方法，對(duì)衛(wèi)星衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)要求嚴(yán)格，性能要求更高，但測(cè)試流程復(fù)雜。第二種方法測(cè)試流程簡(jiǎn)單，特別是對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的樣本采集，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，事后分析的方式進(jìn)行，缺點(diǎn)是沒(méi)有考察接收機(jī)的穩(wěn)定性和接收機(jī)內(nèi)部噪聲的影響。用戶可以根據(jù)自身的需求和測(cè)試條件選擇合適的方法。

3 動(dòng)態(tài)定位精度測(cè)試方法

衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)在靜態(tài)模式下，可以采用平滑、濾波等數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行粗差剔除，而且由于靜態(tài)測(cè)試時(shí)，被試設(shè)備和參考點(diǎn)位都是靜止不動(dòng)的，坐標(biāo)參考比較容易選擇，所以，靜態(tài)測(cè)量的定位精度一般較好。但在實(shí)際工作中，衛(wèi)星導(dǎo)航接收大多數(shù)情況下，并不是靜止不動(dòng)的，動(dòng)態(tài)定位是其常用的工作模式，所以，動(dòng)態(tài)定位精度測(cè)試顯得尤為重要。

衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)無(wú)論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)定位，其基本的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理方法是相同的，不同點(diǎn)在于，動(dòng)態(tài)定位需要接收機(jī)的基帶、環(huán)路具有一定的動(dòng)態(tài)特性，數(shù)據(jù)處理也不能采用普通的平滑處理。一般的測(cè)試方法包括如下4種。

3.1 靜態(tài)定位替代動(dòng)態(tài)定位精度方法

采用這種方法的一般是由于不具備動(dòng)態(tài)測(cè)試條件的用戶，或是動(dòng)態(tài)定位精度要求不高的情況下，測(cè)試方法同第3節(jié)描述。

3.2 地圖擬合方法

地圖擬合方法是將跑車得到的動(dòng)態(tài)定位結(jié)果在地圖上顯示，判斷行車軌跡與道路符合程度的一種概略評(píng)估定位精度的方法，該方法無(wú)法精確評(píng)估出精度，只能說(shuō)明動(dòng)態(tài)定位的概略水平，有無(wú)跳點(diǎn)、野值等情況。GOOGLE EARTH支持提取標(biāo)識(shí)點(diǎn)的經(jīng)緯度及高程信息，但操作流程十分繁瑣，在此不予以介紹。概略的評(píng)估方法具體操作流程如下：

被試接收機(jī)采集動(dòng)態(tài)定位數(shù)據(jù)。無(wú)論是何種接收機(jī)，一般都會(huì)輸出NMEA格式的數(shù)據(jù)，將輸出的NMEA格式數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；定位結(jié)果采集的原則是在野外空曠的道路上跑車，最佳路線是環(huán)形路線，按固定線路跑車2圈以上。

使用轉(zhuǎn)換工具將NMEA格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成KML格式的文件。

在GOOGLE EARTH上打開該KML文件，查看跑車線路與實(shí)際道路的符合程度，不同圈的定位結(jié)果的符合程度，是否存在野值等動(dòng)態(tài)定位情況。endprint

此方法只能概略的評(píng)估動(dòng)態(tài)定位精度，無(wú)法給出準(zhǔn)確的定位精度值。

3.3 固定軌道測(cè)試方法

在地圖擬合方法測(cè)試時(shí)，車輛在道路上行進(jìn)，難免會(huì)進(jìn)行超車、變道等行為，所以其軌跡并不是一成不變的，基于同樣思路，可以采用固定軌道的方法進(jìn)行測(cè)試。一般采用環(huán)狀的軌道，例如公園內(nèi)兒童乘坐的小火車等即可。環(huán)狀軌道的半徑可通過(guò)測(cè)量得到，軌道的中心位置和北向也可通過(guò)標(biāo)定精確確定，因而此軌道上的每一點(diǎn)位坐標(biāo)都可精確獲得。

（1）確定被試設(shè)備的初始位置（可選在正北）。

（2）載車在軌道上勻速行進(jìn)，記錄載車跑完完整一圈花費(fèi)的時(shí)間記為T s，記錄下每秒的定位結(jié)果并存儲(chǔ)。

（3）進(jìn)行事后精度評(píng)估。

3.4 差分定位方法

當(dāng)具有差分GPS設(shè)備和已知基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，可以采用本方法。

（1）差分GPS設(shè)備正常工作。

（2）將差分GPS的流動(dòng)站接收天線與被試設(shè)備的接收天線盡可能安置一起，同時(shí)進(jìn)行定位數(shù)據(jù)采集，并將采集的定位結(jié)果樣本分別進(jìn)行存儲(chǔ)。

（3）按2.2節(jié)所述外符合定位精度評(píng)估方法，以差分GPS流動(dòng)站的定位結(jié)果為基準(zhǔn)值，進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位結(jié)果的評(píng)估。

此方法的優(yōu)點(diǎn)是差分GPS的定位精度較高，因此，被試設(shè)備的定位精度評(píng)估較為精確，能給出具體的外符合水平和高程定位精度；同時(shí)，因?yàn)椴罘諫PS流動(dòng)站設(shè)備與被試設(shè)備是同步采樣，可以考察定位結(jié)果的時(shí)間特性。

3.5 衛(wèi)星信號(hào)模擬源方法

使用衛(wèi)星信號(hào)模擬源方法，采用動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)采用有源方式接入模擬源，通過(guò)評(píng)估報(bào)告，可直接評(píng)定動(dòng)態(tài)定位精度。

4 不同測(cè)試方法引起的定位精度差異

對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)定位精度指標(biāo)，通常的定義是分為水平方向和高程方向，這符合用戶的正常使用習(xí)慣。但對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)來(lái)說(shuō)，其原始的定位結(jié)果是大地坐標(biāo)系下的結(jié)果，這樣，為評(píng)定水平定位精度和高程定位精度，需要將大地坐標(biāo)系下的定位結(jié)果轉(zhuǎn)為平面坐標(biāo)和高程坐標(biāo)。定位結(jié)果的轉(zhuǎn)換存在不同的方法，而不同的方法之間，又存在著轉(zhuǎn)換的精度誤差。這幾種方法的優(yōu)劣下面進(jìn)行分別闡述。

4.1 近似計(jì)算方法

所謂由大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為平面坐標(biāo)的近似計(jì)算方法，即是不考慮地球的實(shí)際形狀，將地球視為一個(gè)球體，這樣地球上每一個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)只與其緯度值有關(guān)。根據(jù)這種特性，將大地經(jīng)度，大地緯度和大地高這三個(gè)方向的誤差值近似換算為距離值的方法。其具體方法如下：

（1）計(jì)算定位點(diǎn)經(jīng)、緯圈周長(zhǎng)。

從示例看，經(jīng)度和緯度方向的范圍均為厘米級(jí)，對(duì)于非測(cè)量型用戶機(jī)，此方法近似精度能夠滿足評(píng)定其定位精度的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于測(cè)量型用戶機(jī)，特別是靜態(tài)測(cè)量，精度較高，不建議采用此方法評(píng)估定位精度。

通常，在近似計(jì)算中，將地球假設(shè)為半徑為a的球形計(jì)算即可。

4.2 高斯投影計(jì)算方法

高斯投影的投影面上，中央子午線和赤道的投影都是直線，并且以中央子午線和赤道的交點(diǎn)O作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以中央子午線的投影為縱坐標(biāo)軸（x），以赤道的投影為橫坐標(biāo)軸（y），這樣便形成了高斯平面直角坐標(biāo)系[4]。

高斯投影方法就是將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)量得到的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)為高斯坐標(biāo)，與高斯平面坐標(biāo)形式的基準(zhǔn)值（如果基準(zhǔn)值是大地坐標(biāo)形式，也可以通過(guò)（11）式轉(zhuǎn)為高斯平面坐標(biāo)）進(jìn)行比較，求得外符合精度。

高斯投影，將中央經(jīng)線投影為直線，其長(zhǎng)度沒(méi)有變形，與球面實(shí)際長(zhǎng)度相等，其余經(jīng)線為向極點(diǎn)收斂的弧線，距中央經(jīng)線愈遠(yuǎn)，變形愈大。赤道線投影后是直線，但有長(zhǎng)度變形。除赤道外的其余緯線，投影后為凸向赤道的曲線，并以赤道為對(duì)稱軸。經(jīng)線和緯線投影后仍然保持正交。所有長(zhǎng)度變形的線段，其長(zhǎng)度變形比均大于1。就是說(shuō)，如果求得的水平誤差精度向量距離中央子午線越遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形越大。

4.3 站心地平坐標(biāo)系計(jì)算方法

站心坐標(biāo)系的定義為：原點(diǎn)位于觀測(cè)站A，Z軸與A點(diǎn)的橢球法線相重合（天），X軸垂直于Z軸指向橢球的短軸（北），而Y軸垂直于XAZ平面（東），構(gòu)成左手坐標(biāo)系，也就是我們通常所說(shuō)的北東天坐標(biāo)系（NEU坐標(biāo)系）。站心坐標(biāo)系通常用來(lái)表述一點(diǎn)相對(duì)于另一點(diǎn)在站心坐標(biāo)系下的三維分量[2]。

站心坐標(biāo)系計(jì)算水平定位精度的方法是將測(cè)量值和真值在同一坐標(biāo)框架下的空間直角坐標(biāo)系誤差向量轉(zhuǎn)為站心地平坐標(biāo)系下，從而求得水平和高程定位精度的一種方法。其計(jì)算過(guò)程如下：

測(cè)量值和坐標(biāo)真值由式（12）轉(zhuǎn)為空間直角坐標(biāo)系。

求出每個(gè)測(cè)量值與坐標(biāo)真值在空間直角坐標(biāo)系下的誤差向量。

按式（13）將誤差向量轉(zhuǎn)為水平方向和高程方向。

4.4 幾種方法確定的水平定位精度比較

為直觀體現(xiàn)以上幾種方法的水平定位精度，現(xiàn)以一組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行前闡述。（見(jiàn)表1）

由表2可以看出，三種方法在水平方向上的定位精度相差不到1 mm，其中高斯投影方法和站心坐標(biāo)系方法更為接近，但近似計(jì)算的方法更快捷，不需要編程，Excel表格即可計(jì)算出結(jié)果。所以，在實(shí)際工作中，如果是非測(cè)量型衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的水平定位精度評(píng)估，優(yōu)先選擇站心坐標(biāo)系方法，如果精度要求不高時(shí)，三種方法均可。

5 定位精度測(cè)試需要考慮的其它因素

對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，影響其定位精度的因素有兩個(gè)，一個(gè)是觀測(cè)量精度（UERE）；另一個(gè)是精度衰減因子，由當(dāng)前衛(wèi)星星空布局決定。定位精度測(cè)試除上述的考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)接收機(jī)狀態(tài)的因素外，對(duì)于北斗系統(tǒng)的定位精度測(cè)試，還需要考慮不同時(shí)段和不同地區(qū)的定位精度差異性。另外，坐標(biāo)系的統(tǒng)一問(wèn)題，也是值注意的因素。

5.1 時(shí)段因素

北斗二號(hào)一期衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星座構(gòu)成包括5顆GEO衛(wèi)星，5顆IGSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星。5顆GEO衛(wèi)星橫跨中國(guó)地區(qū)的經(jīng)度，位于赤道上空。相對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)幾乎是靜止不動(dòng)的，其它IGSO和MEO衛(wèi)星按各自的軌道升降，這樣，在不同時(shí)段，同一地點(diǎn)的衛(wèi)星數(shù)量是不同的，其幾何布局也是不同的，所以，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，定位精度的測(cè)試還要考慮不同時(shí)段的影響。endprint

由圖3可見(jiàn)，各個(gè)時(shí)段的可用衛(wèi)星數(shù)量是不同的。時(shí)段因素是評(píng)定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)定位精度的重要因素之一，在時(shí)間允許的條件下，建議進(jìn)行24 h循環(huán)試驗(yàn)，每3～4 h為一時(shí)段，在每一時(shí)段內(nèi)進(jìn)行若干次重復(fù)開關(guān)機(jī)定位或連續(xù)定位，將每個(gè)時(shí)段內(nèi)的定位結(jié)果進(jìn)行一次評(píng)估。這樣，對(duì)于一天內(nèi)的6～8個(gè)時(shí)段的相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的定位精度均要達(dá)到指定的要求，該接收機(jī)的定位精度才算達(dá)標(biāo)。

5.2 地區(qū)因素

由上節(jié)分析，某一地區(qū)北斗二號(hào)可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量是不同的，因而其構(gòu)成的衛(wèi)星幾何精度因子也不盡相同，導(dǎo)致接收機(jī)的定位精度有所差別。（見(jiàn)圖4）

但在實(shí)際測(cè)試中，如果考慮不同地區(qū)衛(wèi)星星座的不同，某一設(shè)備需要到全國(guó)幾個(gè)典型地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)才能把該因素體現(xiàn)出來(lái)，這樣對(duì)于測(cè)試的人力、物力及時(shí)間要求較高，故可以采用衛(wèi)星信號(hào)模擬器來(lái)模擬不同地區(qū)的衛(wèi)星星座，從而評(píng)估不同地區(qū)的定位精度。該模擬星座遵守所有衛(wèi)星的軌道盡量模擬現(xiàn)實(shí)，不同地區(qū)采用同一個(gè)星座，這樣才能起到評(píng)估的作用。

5.3 坐標(biāo)系因素

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的原始定位結(jié)果是基于CGCS2000坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)。而用來(lái)評(píng)估定位精度的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)可能是多種多樣的，有BJ54、WGS84框架下的大地坐標(biāo)，或是高斯平面坐標(biāo)。高程有可能是我國(guó)經(jīng)常使用的85高程系統(tǒng)下的正常高，不同坐標(biāo)框架下的坐標(biāo)是無(wú)法直接進(jìn)行比較的。如果基準(zhǔn)點(diǎn)是BJ54坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，建議重新進(jìn)行CGCS2000坐標(biāo)系下點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)，由七參數(shù)進(jìn)行兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，誤差較大，不建議采用。對(duì)于WGS84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，如果是非測(cè)量型接收機(jī)的定位精度評(píng)定，可以直接進(jìn)行比較（誤差在厘米級(jí)）。對(duì)于CGCS2000坐標(biāo)系下的高斯平面坐標(biāo)，可以把基準(zhǔn)值通過(guò)高斯正反算轉(zhuǎn)成大地坐標(biāo)，也可以把測(cè)量值轉(zhuǎn)到高斯平面坐標(biāo)，此時(shí)注意投影是3度帶還是6度帶。

6 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的定位精度的方法進(jìn)行了探討，介紹了幾種常用的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位的測(cè)試方法，同時(shí)介紹了影響定位精度測(cè)試方法的影響因素，最后，針對(duì)不同測(cè)試方法引起的定位精度差異進(jìn)行了分析，并根據(jù)算例，分析了幾種測(cè)試方法的優(yōu)劣，并對(duì)具體測(cè)試給出了建議。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱新慧.衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)距精度評(píng)價(jià)方法研究[J].全球定位系統(tǒng)，2007（5）.

[2] 全球定位系統(tǒng)（GPS）接收機(jī)檢定規(guī)程[Z].GJB 6564-2008中國(guó)人民解放軍總裝備部.

[3] 楊元喜，李金龍，王愛(ài)兵，等.北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航定位性能初步評(píng)估中國(guó)科學(xué)[J].地球科學(xué)，2014（44）：72-81.

[4] 孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢大學(xué)出版社，2005.endprint

由圖3可見(jiàn)，各個(gè)時(shí)段的可用衛(wèi)星數(shù)量是不同的。時(shí)段因素是評(píng)定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)定位精度的重要因素之一，在時(shí)間允許的條件下，建議進(jìn)行24 h循環(huán)試驗(yàn)，每3～4 h為一時(shí)段，在每一時(shí)段內(nèi)進(jìn)行若干次重復(fù)開關(guān)機(jī)定位或連續(xù)定位，將每個(gè)時(shí)段內(nèi)的定位結(jié)果進(jìn)行一次評(píng)估。這樣，對(duì)于一天內(nèi)的6～8個(gè)時(shí)段的相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的定位精度均要達(dá)到指定的要求，該接收機(jī)的定位精度才算達(dá)標(biāo)。

5.2 地區(qū)因素

由上節(jié)分析，某一地區(qū)北斗二號(hào)可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量是不同的，因而其構(gòu)成的衛(wèi)星幾何精度因子也不盡相同，導(dǎo)致接收機(jī)的定位精度有所差別。（見(jiàn)圖4）

但在實(shí)際測(cè)試中，如果考慮不同地區(qū)衛(wèi)星星座的不同，某一設(shè)備需要到全國(guó)幾個(gè)典型地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)才能把該因素體現(xiàn)出來(lái)，這樣對(duì)于測(cè)試的人力、物力及時(shí)間要求較高，故可以采用衛(wèi)星信號(hào)模擬器來(lái)模擬不同地區(qū)的衛(wèi)星星座，從而評(píng)估不同地區(qū)的定位精度。該模擬星座遵守所有衛(wèi)星的軌道盡量模擬現(xiàn)實(shí)，不同地區(qū)采用同一個(gè)星座，這樣才能起到評(píng)估的作用。

5.3 坐標(biāo)系因素

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的原始定位結(jié)果是基于CGCS2000坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)。而用來(lái)評(píng)估定位精度的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)可能是多種多樣的，有BJ54、WGS84框架下的大地坐標(biāo)，或是高斯平面坐標(biāo)。高程有可能是我國(guó)經(jīng)常使用的85高程系統(tǒng)下的正常高，不同坐標(biāo)框架下的坐標(biāo)是無(wú)法直接進(jìn)行比較的。如果基準(zhǔn)點(diǎn)是BJ54坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，建議重新進(jìn)行CGCS2000坐標(biāo)系下點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)，由七參數(shù)進(jìn)行兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，誤差較大，不建議采用。對(duì)于WGS84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，如果是非測(cè)量型接收機(jī)的定位精度評(píng)定，可以直接進(jìn)行比較（誤差在厘米級(jí)）。對(duì)于CGCS2000坐標(biāo)系下的高斯平面坐標(biāo)，可以把基準(zhǔn)值通過(guò)高斯正反算轉(zhuǎn)成大地坐標(biāo)，也可以把測(cè)量值轉(zhuǎn)到高斯平面坐標(biāo)，此時(shí)注意投影是3度帶還是6度帶。

6 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的定位精度的方法進(jìn)行了探討，介紹了幾種常用的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位的測(cè)試方法，同時(shí)介紹了影響定位精度測(cè)試方法的影響因素，最后，針對(duì)不同測(cè)試方法引起的定位精度差異進(jìn)行了分析，并根據(jù)算例，分析了幾種測(cè)試方法的優(yōu)劣，并對(duì)具體測(cè)試給出了建議。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱新慧.衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)距精度評(píng)價(jià)方法研究[J].全球定位系統(tǒng)，2007（5）.

[2] 全球定位系統(tǒng)（GPS）接收機(jī)檢定規(guī)程[Z].GJB 6564-2008中國(guó)人民解放軍總裝備部.

[3] 楊元喜，李金龍，王愛(ài)兵，等.北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航定位性能初步評(píng)估中國(guó)科學(xué)[J].地球科學(xué)，2014（44）：72-81.

[4] 孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢大學(xué)出版社，2005.endprint

由圖3可見(jiàn)，各個(gè)時(shí)段的可用衛(wèi)星數(shù)量是不同的。時(shí)段因素是評(píng)定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)定位精度的重要因素之一，在時(shí)間允許的條件下，建議進(jìn)行24 h循環(huán)試驗(yàn)，每3～4 h為一時(shí)段，在每一時(shí)段內(nèi)進(jìn)行若干次重復(fù)開關(guān)機(jī)定位或連續(xù)定位，將每個(gè)時(shí)段內(nèi)的定位結(jié)果進(jìn)行一次評(píng)估。這樣，對(duì)于一天內(nèi)的6～8個(gè)時(shí)段的相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的定位精度均要達(dá)到指定的要求，該接收機(jī)的定位精度才算達(dá)標(biāo)。

5.2 地區(qū)因素

由上節(jié)分析，某一地區(qū)北斗二號(hào)可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量是不同的，因而其構(gòu)成的衛(wèi)星幾何精度因子也不盡相同，導(dǎo)致接收機(jī)的定位精度有所差別。（見(jiàn)圖4）

但在實(shí)際測(cè)試中，如果考慮不同地區(qū)衛(wèi)星星座的不同，某一設(shè)備需要到全國(guó)幾個(gè)典型地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)才能把該因素體現(xiàn)出來(lái)，這樣對(duì)于測(cè)試的人力、物力及時(shí)間要求較高，故可以采用衛(wèi)星信號(hào)模擬器來(lái)模擬不同地區(qū)的衛(wèi)星星座，從而評(píng)估不同地區(qū)的定位精度。該模擬星座遵守所有衛(wèi)星的軌道盡量模擬現(xiàn)實(shí)，不同地區(qū)采用同一個(gè)星座，這樣才能起到評(píng)估的作用。

5.3 坐標(biāo)系因素

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的原始定位結(jié)果是基于CGCS2000坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)。而用來(lái)評(píng)估定位精度的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)可能是多種多樣的，有BJ54、WGS84框架下的大地坐標(biāo)，或是高斯平面坐標(biāo)。高程有可能是我國(guó)經(jīng)常使用的85高程系統(tǒng)下的正常高，不同坐標(biāo)框架下的坐標(biāo)是無(wú)法直接進(jìn)行比較的。如果基準(zhǔn)點(diǎn)是BJ54坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，建議重新進(jìn)行CGCS2000坐標(biāo)系下點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)，由七參數(shù)進(jìn)行兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，誤差較大，不建議采用。對(duì)于WGS84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，如果是非測(cè)量型接收機(jī)的定位精度評(píng)定，可以直接進(jìn)行比較（誤差在厘米級(jí)）。對(duì)于CGCS2000坐標(biāo)系下的高斯平面坐標(biāo)，可以把基準(zhǔn)值通過(guò)高斯正反算轉(zhuǎn)成大地坐標(biāo)，也可以把測(cè)量值轉(zhuǎn)到高斯平面坐標(biāo)，此時(shí)注意投影是3度帶還是6度帶。

6 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的定位精度的方法進(jìn)行了探討，介紹了幾種常用的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位的測(cè)試方法，同時(shí)介紹了影響定位精度測(cè)試方法的影響因素，最后，針對(duì)不同測(cè)試方法引起的定位精度差異進(jìn)行了分析，并根據(jù)算例，分析了幾種測(cè)試方法的優(yōu)劣，并對(duì)具體測(cè)試給出了建議。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱新慧.衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)距精度評(píng)價(jià)方法研究[J].全球定位系統(tǒng)，2007（5）.

[2] 全球定位系統(tǒng)（GPS）接收機(jī)檢定規(guī)程[Z].GJB 6564-2008中國(guó)人民解放軍總裝備部.

[3] 楊元喜，李金龍，王愛(ài)兵，等.北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航定位性能初步評(píng)估中國(guó)科學(xué)[J].地球科學(xué)，2014（44）：72-81.

[4] 孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢大學(xué)出版社，2005.endprint