基于北斗兼容GPS+GLONASS 的网络RTK 定位精度分析

马丙浩 徐克成

（苏州市测绘院有限责任公司，江苏 苏州215000）

1 概述

在相当长的一段时间内，国家建设在测绘工程、交通建设、电力行业、国土调查等行业对使用GNSS 进行定位的具有很强的依赖性，尤其是，在高速铁路，高速公路、特大桥梁等国家重点基础设施建设中，所采用的技术几乎都是GNSS 实时高精度RTK 或事后高精度定位技术，在制定相关的标准，高精度数字地图，以及智慧城市所需要的信息产品都离不开GNSS 定位技术，在此过程中采用的国外定位系统，实质上上存在一定的位置安全漏洞。

北斗地基增强系统的建设为国内各行业提供了高精度且安全的实时差分服务及事后处理服务，并且采用的是靠定且可靠的的国产软设备，保证了特殊重点行业领域的高位置安全，解决国内特殊重点行业的位置应用安全。

基于北斗卫星的地面增强定位系统（简称北斗地基增强系统）是北斗导航卫星系统重要的地面基础设施，利用地面基准站网，借助GNSS 实时差分定位技术，是使用普通移动通信网络等通信手段，实现对区域北斗卫星系统的空间信号误差的改正，提高北斗导航系统定位精度，并提升了服务的质量和竞争优势。

北斗导航卫星应用于高精度定位服务所具有以下优势：a.北斗卫星导航系统的定位授时精度高、加密性号、可靠性强。b.北斗卫星系统特殊的倾斜轨道设计IGSO 卫星使得中国区域内可见卫星数增多，卫星信号更优。c.时间可用性和空间可用性更强；d.兼容世界其他卫星导航定位系统；e.多星定位更有优势；f.独特的功能提供了位置服务的优势。

本文从北斗兼容GPS+GLONASS 的网络RTK 角度，论述与单GPS 系统的网络RTK 定位效果对比。

2 数学统计模型

2.1 内符合精度统计方法

首先对所有使用的点进行计算得到平均值，然后将每个点的数据与该平均值相减。对所有差值进行分布概率统计，最后可以使用下面公式计算得到所有点的在三个方向上的内符合精度：

2.2 系统间精度统计

分析各测点的误差分布，最后使用下面的公式计算所有点在多个方向的精度。

3 实验分析

选取某地区的北斗地基增强系统提供支持北斗兼容GPS与GLONASS 的网络RTK 差分信号。测试项主要包括野外RTK在北斗+GPS+GLONASS，及单GPS 模式下的实时测量精度与初始化时间。定位精度测试的主要内容是对RTK 实时定位精度的测试，需要在野外实地进行。

实时高精度动态RTK 定位测量的精度反映的是使用单位在实际情况下，使用GNSS 接收地基增强系统播发出来的的增强信息，通过解算得到实时高精度定位结果。对GNSS RTK 实时定位精度产生影响的因素主要有测量点周围的环境情况、所在位置的卫星分布情况、移动网络的通信质量（增强信息是否有延迟）、增强定位系统算法的优劣等。

测试使用RTCM32MSM 格式播发北斗+GPS+GLONASS 系统RTK 数据，每次测量30 个历元的实时差分定位结果。在北斗地基增强系统覆盖网内，选取多个点进行测试分析，测试设备采用南方S82T 流动站。

图1 北斗+GPS+GLONASS 三系统内符合精度统计

图2 GPS 系统内符合精度统计图

图3 北斗+GPS+GLONASS 系统内符合精度分布图

图4 GPS 系统内符合精度分布图

从上述分析，通过北斗+GPS+GLONASS 三星系统的定位内符合精度，平面80%左右优于3mm，高程90%左右优于1cm，通过GPS 单星系统的内符合精度，平面80%左右优于5cm，高程90%左右优于1cm；并且从精度丰富统计通上可以看到，北斗+GPS+GLONASS 三星系统的定位内符合精度要优于单GPS 系统。

3.1 系统间精度统计

图5 系统间差异统计图

图6 系统间差异分布图

从上述分析，北斗+GPS+GLONASS 三系统与GPS 单星结果差异，平面绝大部分优于1cm，高程绝大部分优于3cm；统计精度，平面X 方向1.21cm，平面Y 方向1.19cm，高程H 方向2.36cm。

3.2 初始化时间对比测试

用户初始化时间测试，在流动站初始化成功后，得到固定解变开始记录高精度测量定位结果，且记录对网络的连接时间、RTK 的初始化的时间、DOP 值和卫星数等信息进行记录，然后断开进行多次连接重新初始化，记录相应的高精度数据，作为这个点的一组测试数据。

图7 北斗+GPS+GLONASS 与单GPS 始化时间测试对比

图8 可见卫星数对比

另外，jybd、wjsq、seus 等点优于观测环境恶劣，单GPS 系统无法固定，北斗+GPS+GLONASS 系统能够快速固定。

通过对比分析得到：

在观测环境良好的情况下，北斗+GPS+GLONASS 三星系统的初始化时间稍微优于GPS 单星系统，总体情况基本相当。

在观测情况不好，尤其在下午时段，GPS 系统很难或者无法固定的情况下，北斗+GPS+GLONASS 三星系统的能够有效快速的固定。

4 结论

通过测试得到一些有益的结论：

4.1 内符合精度方面，通过NRS 三星系统的定位内符合精度，平面80%左右优于3mm，高程90%左右优于1cm，通过GPS单星系统的内符合精度，平面80%左右优于5cm，高程90%左右优于1cm；并且从精度丰富统计通上可以看到，北斗+GPS+GLONASS 三星系统的定位内符合精度要优于单GPS 系统。

4.2 系统间差异方面，北斗+GPS+GLONASS 三系统与GPS单星结果差异，平面绝大部分优于1cm，高程绝大部分优于3cm；统计精度，平面X 方向1.21cm，平面Y 方向1.19cm，高程H 方向2.36cm。

4.3 系统初始化方面，在观测环境良好的情况下，北斗+GPS+GLONASS 三星系统的初始化时间稍微优于GPS 单星系统，总体情况基本相当。在观测情况不好，尤其在下午时段，GPS系统很难或者无法固定的情况下，北斗+GPS+GLONASS 三星系统的能够有效快速的固定。