文档介绍：GNSS时差及其在多系统组合定位中的应用
GNSS Time Offset and Effects on Multi-GNSS Positioning Performance
田力1, 陈俊平2,裴霄2,3 ,余伟2,3
1 测绘科学出版社
2 中国科学院上海天文台上海 200030
3 同济大学测绘与地理信息学院上海 200092
【摘要】随着卫星导航系统的发展以及不断升级,越来越多的GNSS测站开始配备多模GNSS接收机。多模接收机的应用能够跟踪更多的GNSS卫星,从而改善观测几何条件,提高定位的精度和可靠性。另一方面,不同GNSS导航系统采用不同的系统时间定义,存在着系统时差。从而多模GNSS接收机对于不同导航系统卫星的观测值存在着相应的偏差。为实现GNSS系统的兼容与互操作,各个GNSS导航系统目前都提出了系统时差监测的要求。基于此,本文研究了GNSS系统时差的监测及其在多模定位中的应用。文章的第一部分介绍了目前导航系统时差监测的几种方法;文章第二部分分析GPS/GLONASS系统时差以及相对硬件延迟的特性;文章的第三部分将GPS/GLONASS系统时差应用到多模用户导航定位,详细讨论了GPS/GLONASS时差以及测站硬件延迟对导航定位的影响。
【关键词】GNSS,SHA,定轨定位,数据分析中心,GNSS时差
基金项目中科院百人计划资助;上海市科学技术委员会资助,课题编号12DZ2273300;国家自然基金(40974018, 11273046)。
1 引言
随着GPS、GLONASS导航系统的不断完善和更新以及伽利略、北斗等系统的逐步建立,GNSS应用步入了多GNSS系统组合的新时代。能够兼容多个导航系统的接收机必然成为接收机硬件发展的趋势。为了实现多系统的兼容与互操作,各个导航系统之间的时差测量成为各导航一项重要服务。
对多个卫星系统的观测,增加了可见卫星的个数,增加了观测个数。这对用户定位来讲,无疑可以提高定位的精度。然而,不同卫星系统之间存在偏差,在组合定位中需要考虑该偏差。如果把该偏差作为参数解算,则降低了解算结果的精度(尤其是在可见卫星不多的情况下)。GPS系统时间与GLONASS系统时间之间的差异即为GPS/GLONASS系统时差。对于导航定位用户来讲,倘若能获取到不同系统之间的系统偏差,就能够简化多模导航定位的算法与数据处理,从而提高服务精度与水平。实际应用中,系统时差与接收机以及卫星上的各种硬件延迟紧密相关。相同的硬件延迟会被接收机钟差所吸收,因此会影响授时的精度,但对导航定位的结果不会产生影响。但是,有些偏差对于不同导航系统存在着差别,必须在多模导航中对其加以考虑。本文介绍了目前GNSS时差监测采用的一些主要方法,利用上海天文台GNSS全球数据分析中心SHA所提供的GPS/GLONASS时差和相对硬件延迟分析了其特性,最后用两个算例介绍了系统时差以及相对硬件延迟在多模导航定位中的应用。
2导航系统时差监测方法
目前采用的导航系统时差监测方法主要有以下两种[1][2][3]:
双向卫星时间和频率传递(TWSTFT)、卫星共视
地面接收空间信号、伪距相位解算
其中,第一种方法需要在各个导航系统的主控站或时间监测站上进行。首先利用TWSTFT方法获得每个导航系统主控站/监测站上的时差(UT