鐵路場(chǎng)景下的GPS/Galileo/BDS-2/BDS-3觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的對(duì)比分析

張?jiān)裒?林春峰 郜 珂 趙 兵

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川 成都 610000)

0 引言

隨著美國(guó)全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)的現(xiàn)代化、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)(global navigation satellite system,GLONASS)的更新?lián)Q代、中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Beidou system,BDS)的全球組網(wǎng)和歐洲伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(Galileo)的加速建設(shè),全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(global navigation satellite system,GNSS)在地殼形變監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)氣象反演、移動(dòng)精密測(cè)量和大型工程控制測(cè)量等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

其中,衛(wèi)星導(dǎo)航定位在我國(guó)鐵路安全領(lǐng)域中的應(yīng)用主要為導(dǎo)航應(yīng)用、控制測(cè)量和形變監(jiān)測(cè)等,主要的定位技術(shù)包括差分GNSS、單基線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(real-time kinematic,RTK)定位、網(wǎng)絡(luò)RTK和精密單點(diǎn)定位(precise point positioning,PPP)[1]。文獻(xiàn)[2]針對(duì)復(fù)雜艱險(xiǎn)地區(qū)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)非常稀少的問(wèn)題,開(kāi)展了基于觀測(cè)高差法、地球重力場(chǎng)模型法和似大地水準(zhǔn)面模型精化法的GNSS高程轉(zhuǎn)換技術(shù)研究,結(jié)果證明采用觀測(cè)高差法和地球重力場(chǎng)模型可大大減少聯(lián)測(cè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量和滿足復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路勘測(cè)要求;文獻(xiàn)[3]將GNSS定位技術(shù)應(yīng)用于軌道幾何參數(shù)測(cè)量中,顯著提高了軌道幾何參數(shù)測(cè)量精度和效率;文獻(xiàn)[4]研究了利用GNSS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS/inertial navigation system,GNSS/INS)組合導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路絕對(duì)位置的快速精密測(cè)量方法,通過(guò)在徐鄭無(wú)砟高速鐵路實(shí)測(cè)表明GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)平面測(cè)量精度優(yōu)于6 mm,高程測(cè)量精度優(yōu)于15 mm,可用于既有線線型恢復(fù)。實(shí)際上,隨著衛(wèi)星定位精度的不斷提高,其在鐵路場(chǎng)景下的應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。但由于GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響著定位的精度和可靠性,因此對(duì)原始觀測(cè)值數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的質(zhì)量評(píng)測(cè),剔除質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)是獲取高精度定位結(jié)果的重要前提[5]。文獻(xiàn)[6-8]基于數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)、信噪比和周跳比等多個(gè)指標(biāo)分別對(duì)北京房山IGS跟蹤站,華為P40手機(jī)和多GNSS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(multi-GNSS experiment,MGEX)站的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)估,辨識(shí)了各系統(tǒng)不同頻點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)定位性能的影響程度。然而,當(dāng)前對(duì)具有復(fù)雜觀測(cè)環(huán)境的鐵路沿線上GNSS連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估研究相對(duì)較少,不利于鐵路場(chǎng)景下衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理和定位結(jié)果的可靠性分析。

因此,本文利用國(guó)際開(kāi)源軟件Anubis,選取鐵路沿線9個(gè)GNSS觀測(cè)站連續(xù)3 d的觀測(cè)數(shù)據(jù),分別基于衛(wèi)星可見(jiàn)性、數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)和周跳比等指標(biāo)對(duì)全球定位系統(tǒng)(global positioning system，GPS)、Galileo、北斗二號(hào)(BDS-2)和北斗三號(hào)(BDS-3)系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)價(jià)分析,并基于此,分別利用單BDS-2和BDS-3衛(wèi)星系統(tǒng),探討了衛(wèi)星可見(jiàn)數(shù)、數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)和周跳比對(duì)非組合PPP定位精度的影響。

1 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)

1.1 衛(wèi)星可見(jiàn)性

在衛(wèi)星導(dǎo)航定位中,衛(wèi)星可見(jiàn)性可反映該系統(tǒng)的連續(xù)定位適用能力,一般而言,空中可見(jiàn)衛(wèi)星越多,衛(wèi)星定位的幾何構(gòu)型強(qiáng)度越高,抗粗差和容錯(cuò)能力越強(qiáng)。本文以空中可視衛(wèi)星數(shù)N進(jìn)行衛(wèi)星可見(jiàn)性能力的評(píng)估。

(1)

式中,ei為第i顆衛(wèi)星高度角,本文僅統(tǒng)計(jì)當(dāng)前歷元衛(wèi)星高度角大于10°的衛(wèi)星;si為第i顆衛(wèi)星。

1.2 數(shù)據(jù)完整率

數(shù)據(jù)完整率表征數(shù)據(jù)的可用率和完整率。是指在數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生及傳輸過(guò)程中,由于受到外界觀測(cè)環(huán)境的復(fù)雜多變性和GNSS數(shù)據(jù)接收機(jī)硬件性能等相關(guān)問(wèn)題,導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)缺失和數(shù)據(jù)信號(hào)解析校驗(yàn)不合格的現(xiàn)象[9-10]。數(shù)據(jù)完整率的計(jì)算方式為在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)實(shí)際觀測(cè)歷元數(shù)與理論觀測(cè)歷元數(shù)的比值

(2)

式中,H為實(shí)際觀測(cè)的歷元數(shù);E為理論觀測(cè)的歷元數(shù);R為數(shù)據(jù)完整率。其中,R值越小,說(shuō)明數(shù)據(jù)質(zhì)量越差,通常要求不得低于80%。

1.3 多路徑效應(yīng)

在GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析中,多路徑效應(yīng)主要被認(rèn)為是偽距觀測(cè)值多路徑效應(yīng)。是指測(cè)站附近的反射物體所反射的衛(wèi)星信號(hào)(反射波)和衛(wèi)星直射信號(hào)(直射波)形成干涉時(shí)延效應(yīng),導(dǎo)致觀測(cè)值偏離真值,產(chǎn)生多路徑誤差。對(duì)于偽距,最大值可近似碼長(zhǎng)的一半。多路徑效應(yīng)是反映觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),在數(shù)據(jù)質(zhì)量分析時(shí)應(yīng)著重考慮,其通用的計(jì)算公式是利用偽距和載波相位觀測(cè)值的線性組合

(3)

式中,k、i和j為頻率索引;Mk為信號(hào)k(k=i或j)上的偽距多路徑效應(yīng);Pk為相應(yīng)頻率上的偽距觀測(cè)值;L為雙頻載波相位觀測(cè)值;fk為相應(yīng)頻點(diǎn)上的頻率。其中,M值越小,表示多路徑誤差效應(yīng)越弱,數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量越好。

1.4 周跳比

周跳作為載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,能夠反映由于GNSS衛(wèi)星信號(hào)失鎖導(dǎo)致的整周計(jì)數(shù)所發(fā)生的突變程度。傳統(tǒng)周跳的探測(cè)方法是利用載波相位觀測(cè)值和偽距觀測(cè)值進(jìn)行無(wú)幾何和MW(melbourne-wubbena)組合探測(cè),同時(shí)將不同歷元間的差分結(jié)果與閾值進(jìn)行對(duì)比,超出閾值的認(rèn)為有周跳發(fā)生。為了有效地反映載波相位觀測(cè)值數(shù)據(jù)質(zhì)量,本文以周跳比來(lái)表示觀測(cè)值的周跳狀況,具體表達(dá)式為

(4)

式中,S為發(fā)生周跳數(shù);O為觀測(cè)值數(shù);C為周跳比,其值越高,說(shuō)明觀測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)生周跳次數(shù)越多,數(shù)據(jù)質(zhì)量越差。

2 鐵路場(chǎng)景下GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

選取中國(guó)西部某鐵路沿線8個(gè)GNSS控制站測(cè)量數(shù)據(jù),時(shí)間段為2020年12月7號(hào)至12月9號(hào)連續(xù)3 d,每個(gè)控制站每天重復(fù)觀測(cè)兩次,每次觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)為2.5～3.0 h。其中，測(cè)站間最大距離約為4.7 km。測(cè)站周邊多以野生柏樹(shù)、果林和其他雜樹(shù)為主,地形主要以溝壑、高坡和有人居住的小范圍平地為主。并且所有控制站中有4個(gè)測(cè)站采用Trimble R10類型接收機(jī),僅可正常接收北斗二號(hào)B1I和B2I雙頻點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù);有4個(gè)測(cè)站采用Trimble R10-2類型接收機(jī),可正常接收北斗二號(hào)/三號(hào)所播發(fā)的B1I、B2I和B3I頻點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)。此外,所有的測(cè)站均可接收Galileo衛(wèi)星系統(tǒng)E1/E5頻點(diǎn)和GPS衛(wèi)星系統(tǒng)L1/L2頻點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。研究中采用國(guó)際開(kāi)源軟件Anubis分別對(duì)GPS、Galileo、BDS-2和BDS-3系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析[11]。

2.1 衛(wèi)星可見(jiàn)數(shù)

對(duì)兩種測(cè)量類型接收機(jī)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如表1和表2所示。通過(guò)分析可知,兩種類型接收機(jī)對(duì)GPS、Galileo和BDS-2衛(wèi)星跟蹤能力基本相同,以第一頻點(diǎn)為例,3 h內(nèi)可平均分別跟蹤到11.63、7.38和13.31顆衛(wèi)星。Trimble R10-2類型接收機(jī)最多可跟蹤到14.0顆BDS-3代衛(wèi)星,如測(cè)站CPI073和CPI069,而測(cè)站CPI068-1和CPI071對(duì)BDS-3衛(wèi)星跟蹤能力相對(duì)較弱,平均約為4.3顆。因此,實(shí)際測(cè)量中可優(yōu)先選擇觀測(cè)衛(wèi)星更多、解算結(jié)果更穩(wěn)定的CPI073和CPI069測(cè)站進(jìn)行坐標(biāo)控制。此外,通過(guò)分析GPS和BDS信號(hào)跟蹤能力可以看出,在中國(guó)區(qū)域,兩種設(shè)備對(duì)BDS的可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)明顯高于GPS,且在能跟蹤到BDS-3衛(wèi)星的接收機(jī)中表現(xiàn)更為明顯,這與當(dāng)前北斗在軌衛(wèi)星由北斗二號(hào)區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)和北斗三號(hào)全球?qū)Ш较到y(tǒng)構(gòu)成有關(guān),使得在中國(guó)境內(nèi)及周邊地區(qū)采用北斗系統(tǒng)比GPS系統(tǒng)具有更穩(wěn)健的定位導(dǎo)航能力。

表1 Trimble R10-2類型接收機(jī)衛(wèi)星跟蹤情況 單位：顆

表2 Trimble R10類型接收機(jī)衛(wèi)星跟蹤情況 單位：顆

2.2 數(shù)據(jù)完整率

圖1和圖2中分別給出了Trimble R10-2和Trimble R10類型接收機(jī)GPS(L1/L2)、Galileo(E1/E5)、BDS(B1/B2/B3)衛(wèi)星系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)完整率,圖中的橫坐標(biāo)表示不同系統(tǒng)的不同頻點(diǎn)。分析可知,無(wú)論采用那種接收機(jī),所接收到的GPS和Galileo各頻點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的完整率均大于限差值(80%),分別約為90%和86%,可滿足GNSS在鐵路場(chǎng)景下的高精度定位需求。而Trimble R10-2類型接收機(jī)所接收到的北斗B1和B3頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)完整率明顯高于Trimble R10類型接收機(jī),并且在兩種類型接收機(jī)上均展現(xiàn)出北斗B2頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)完整率顯著低于B1和B3頻點(diǎn),約為70%。出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)利用Anubis對(duì)BDS系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí),其理論觀測(cè)量統(tǒng)計(jì)的是BDS-2和BDS-3的觀測(cè)數(shù)據(jù),而實(shí)際測(cè)量中能播發(fā)B2頻點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)僅有BDS-2衛(wèi)星系統(tǒng)。此外,分析結(jié)果還表明跟蹤到的北斗衛(wèi)星越多,數(shù)據(jù)完整率越高,GNSS定位可靠性和穩(wěn)定性越強(qiáng),如北斗的B1和B3頻點(diǎn)信號(hào),其平均數(shù)據(jù)完整率高達(dá)91%,單個(gè)測(cè)站數(shù)據(jù)完整率高達(dá)96%,如CPI069-1站。

圖1 Trimble R10-2類型接收機(jī)平均數(shù)據(jù)完整率

圖2 Trimble R10類型接收機(jī)平均數(shù)據(jù)完整率

2.3 多路徑效應(yīng)

多路徑誤差作為測(cè)距信號(hào)中的主要誤差,會(huì)嚴(yán)重影響GNSS定位精度,且該項(xiàng)誤差難以通過(guò)差分或者建模方法完全消除,因此需要被著重考慮[12-13],國(guó)際上一般設(shè)置其限值為45 cm。表3中給出了兩種類型接收機(jī)的各測(cè)站不同頻點(diǎn)的多路徑均方根值。其中,Trimble R10類型接收機(jī)無(wú)法接收BDS B3(L7I)頻點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù),因此未統(tǒng)計(jì)該種類型接收機(jī)上的B3頻點(diǎn)的多路徑均方根。

總體分析可知,所有測(cè)站各衛(wèi)星系統(tǒng)的多路徑RMS均優(yōu)于40 cm,除了GPS L2頻點(diǎn)上的偽距觀測(cè)值,其中Galileo衛(wèi)星系統(tǒng)的E5頻點(diǎn)和BDS衛(wèi)星系統(tǒng)的B3頻點(diǎn)多路徑RMS值最低,優(yōu)于20 cm,展現(xiàn)了較好的觀測(cè)條件,而GPS的L1和L2頻點(diǎn)偽距多路徑RMS值相對(duì)較高,特別是CPI074測(cè)站,其L2頻點(diǎn)偽距多路徑RMS接近60 cm,因此在選取站點(diǎn)作為基準(zhǔn)控制的時(shí)候需要被重點(diǎn)考慮。對(duì)比兩種類型接收機(jī)可發(fā)現(xiàn),Trimble R10類型接收機(jī)的多路徑RMS高于Trimble R10-2,特別是GPS衛(wèi)星系統(tǒng),其在L1和L2頻點(diǎn)上的RMS值分別約高11.81 cm和10.86 cm,而對(duì)其他衛(wèi)星系統(tǒng),Trimble R10-2類型接收機(jī)在抑制多路徑方面的表現(xiàn)也優(yōu)于Trimble R10。對(duì)各衛(wèi)星系統(tǒng),GPS的L2頻點(diǎn)多路徑RMS值高于L1頻點(diǎn)(差值約為12.41 cm),Galileo的E1頻點(diǎn)多路徑RMS值高于E5頻點(diǎn)(差值約為11.78 cm),北斗的B3頻點(diǎn)多路徑值最小,其次是B2和B1,差值分別約為5.38 cm和11.42 cm。

表3 兩種類型接收機(jī)的GPS、Galileo和BDS衛(wèi)星系統(tǒng)多路徑均方根 單位：cm

2.4 周跳比

表4中給出了兩種類型接收機(jī)各測(cè)站不同頻點(diǎn)的周跳比值,其中,“0.00”代表在該觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)未有周跳發(fā)生,“-”代表測(cè)站未接收到相應(yīng)頻點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。分析可知,CPI068-1測(cè)站的BDS B1/B2/B3和CPI074測(cè)站的GPS L1/L2頻點(diǎn)上的觀測(cè)數(shù)據(jù)周跳比相對(duì)較大,分布在限值10.0左右,其他測(cè)站上各衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)周跳比值較小,其中周跳比最小的測(cè)站為CPI069-1。此外,對(duì)比3個(gè)不同衛(wèi)星系統(tǒng)可知,在所有測(cè)站中Galileo衛(wèi)星系統(tǒng)的E1/E5頻點(diǎn)上的周跳比最小,其次是GPS衛(wèi)星系統(tǒng)上的L1/L2頻點(diǎn),周跳比較大的為BDS衛(wèi)星系統(tǒng)上的B1/B2/B3頻點(diǎn)。分析兩種接收機(jī)可知,Trimble R10-2類型接收機(jī)的周跳比總體上優(yōu)于Trimble R10,其觀測(cè)數(shù)據(jù)具有更好的穩(wěn)定性和更高可靠性,這是由于前者的接收機(jī)版本號(hào)比后者要高,相關(guān)固件設(shè)備有了相應(yīng)的升級(jí)。因此Trimble R10-2類型接收機(jī)的衛(wèi)星跟蹤能力和抗干擾能力更強(qiáng),發(fā)生衛(wèi)星信號(hào)失鎖和周跳的情況更少,但總體上兩種接收機(jī)均滿足閾值要求。

表4 兩種類型接收機(jī)的GPS、Galileo和BDS衛(wèi)星系統(tǒng)周跳比

2.5 BDS-2和BDS-2/3的PPP性能分析

為了探討衛(wèi)星可見(jiàn)數(shù)、數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)和周跳比對(duì)精密單點(diǎn)定位精度的影響,實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)安裝Trimble R10-2類型接收機(jī)的4個(gè)測(cè)站上的單BDS-2 B1/B3非組合PPP和BDS-2/3全星座的B1/B3非組合PPP進(jìn)行解算。該4個(gè)測(cè)站的三維坐標(biāo)采用GPS/Galileo/BDS-2/3多系統(tǒng)融合的非組合PPP解進(jìn)行確定,精密衛(wèi)星軌道和鐘差采用武漢大學(xué)例行發(fā)布的最終產(chǎn)品,相位中心誤差通過(guò)IGS_14.ATX進(jìn)行改正。

表5中給出了單BDS-2和BDS-2/3系統(tǒng)融合的非組合PPP定位誤差。分析可知,相比單BDS-2系統(tǒng),全星座下的非組合PPP定位解可顯著提升測(cè)站定位精度,其在E、N和U方向分別約提升34.9%、26.3%和35.2%,說(shuō)明全北斗星座下可獲得精度更高和穩(wěn)定性更強(qiáng)的PPP解。相比測(cè)站CPI071和CPI068-1,測(cè)站CPI069-1和CPI073可跟蹤到的北斗三號(hào)衛(wèi)星相比更多,其坐標(biāo)解精度提升也更為顯著。對(duì)比測(cè)站CPI071和CPI068-1可知,此兩個(gè)測(cè)站的衛(wèi)星數(shù)、多路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)完整率基本一致,但CPI068-1測(cè)站的周跳比明顯高于CPI071,導(dǎo)致CPI068-1測(cè)站的定位精度顯著低于CPI071,但當(dāng)加入北斗三代衛(wèi)星之后,其定位精度得到一定的改善。對(duì)比測(cè)站CPI069-1和CPI073可知,此兩個(gè)測(cè)站的衛(wèi)星數(shù)、多路徑效應(yīng)和周跳比基本一致,但CPI069-1測(cè)站的數(shù)據(jù)完整率約比CPI073測(cè)站高8%～10%,使得其坐標(biāo)解精度略高于CPI073測(cè)站。

表5 單BDS-2和BDS-2/3系統(tǒng)融合的非組合PPP定位誤差 單位：cm

圖3以CPI073測(cè)站為例展示了坐標(biāo)定位誤差,為了便于對(duì)比分析,本文將各測(cè)站初始時(shí)刻歸算到了UTC 00：00：00時(shí)刻。分析可知,當(dāng)BDS-2/3為全星座時(shí),各測(cè)站的東方向收斂速度明顯加快,統(tǒng)計(jì)表明,相比單BDS-2,其收斂速度平均約提升21.45 min。此外,對(duì)比測(cè)站CPI071和CPI068-1可知,CPI068-1測(cè)站的周跳比明顯高于CPI071,導(dǎo)致CPI068-1測(cè)站坐標(biāo)收斂速度顯著低于CPI071,特別是東方向。對(duì)比測(cè)站CPI069-1和CPI073,在衛(wèi)星數(shù)、多路徑效應(yīng)和周跳比基本一致的條件下,數(shù)據(jù)完整率越高,其坐標(biāo)誤差收斂速度改善更為明顯,如CPI073測(cè)站的收斂速度高于CPI069-1,特別是E方向和U方向,當(dāng)收斂到20 cm時(shí),平均收斂時(shí)間約提升16.80 min。因此,對(duì)鐵路場(chǎng)景下GNSS站定位精度影響較為明顯的主要因素是周跳比和可視衛(wèi)星數(shù),其次是數(shù)據(jù)完整率。

圖3 CPI073測(cè)站坐標(biāo)定位誤差

3 結(jié)束語(yǔ)

鐵路場(chǎng)景下GNSS觀測(cè)環(huán)境和坐標(biāo)定位精度影響因素更為復(fù)雜。因此,本文利用中國(guó)西部某鐵路沿線8個(gè)GNSS控制站測(cè)量數(shù)據(jù),分別基于衛(wèi)星可見(jiàn)性、數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)和周跳比等指標(biāo)對(duì)GPS、Galileo、BDS-2和BDS-3系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)估分析,并通過(guò)單BDS-2和BDS-2/3系統(tǒng),探討衛(wèi)星可見(jiàn)數(shù)、數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)和周跳比對(duì)精密單點(diǎn)定位精度的影響。主要結(jié)論如下：

(1)GPS、Galileo、BDS-2和BDS-3系統(tǒng)的衛(wèi)星可見(jiàn)數(shù)、數(shù)據(jù)完整率、多路徑效應(yīng)和周跳比均滿足閾值要求,其中，BDS衛(wèi)星可見(jiàn)數(shù)多于GPS,說(shuō)明在中國(guó)境內(nèi)和周邊地區(qū)采用北斗系統(tǒng)進(jìn)行定位具有更高的穩(wěn)健性和高精度性,并且BDS衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整率和多路徑效應(yīng)表現(xiàn)均優(yōu)于GPS,但周跳比相對(duì)較為嚴(yán)重,特別是Trimble R10類型接收機(jī)。

(2)相比單BDS-2系統(tǒng),全星座下的非組合PPP定位解可顯著提升測(cè)站定位精度和收斂時(shí)間,其定位誤差在E、N和U方向分別約降低34.9%、26.3%和35.2%,較好地滿足鐵路環(huán)境下的高精度定位。此外,通過(guò)分析4種類型觀測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)現(xiàn),對(duì)鐵路場(chǎng)景下GNSS站定位精度影響較為明顯的因素是周跳比和可視衛(wèi)星數(shù),其次是數(shù)據(jù)完整率。

(3)相比Trimble R10類型接收機(jī),硬件設(shè)備升級(jí)后的Trimble R10-2類型接收機(jī)的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量更優(yōu),并且在鐵路場(chǎng)景下經(jīng)2.5 h的PPP收斂,其單點(diǎn)定位精度在水平和高程方向上分別優(yōu)于2.5 cm和4.5 cm,滿足作為高精度控制點(diǎn)的需求。