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摘要:作为卫星导航系统性能的核心,定位性能直接影响着导航的精度和效率,在当前的技术条件下,GNSS动态定位性能在进行测试评估的过程中,一般采用的都是静态定位方式,这种方式实际上并不能非常准确的完成对系统定位性能的测试工作。基于此,本文从GNSS动态定位性能评价方法着眼,就GNSS动态定位性能测试评估系统评价方法进行了分析和讨论,希望能够为卫星导航系统的测试评估提供借鉴。
关键词:GNSS;动态定位;性能测试;评价方法
1GNSS动态定位性能指标评价方法
与静态定位相比,动态定位性能指在规定时间内,于服务器任一点的测量值及准确参考值差的统计值,比较常见的方法有动态精密单点定位法、实施动态差分法等。定位性能本身包含了水平方向、高程反向和三维定位性能,借助相应的GNSS接收机,工作人员可以直接获取到准确的动态定位结果,参考相应评估标准给出的动态定位结果,进行对比和求差,将获取到的数据放入到测站坐标系内,可以得到水平及高程方向上GNSS接收机所具备的动态定位偏差值。
在对相关数据进行统计分析的过程中,比较常用的方法有两种,一是95%置信度法,二是均方根RMS法[1]。95%置信度统计方法,水平方向动态定位性能评估表示为
在进行统计的过程中,应该做好粗差判断及剔除工作,以免其对于评定结果产生影响。
2GNSS动态定位性能测试评估系统评价指标
在实践中,为了能够更好地对相应评估系统中的评价指标进行明确,技术人员需要从实际情况着眼,充分考相关标准和规范的要求,确定好相应的扩展不确定度。所谓扩展不确定度,主要是一种能够确定测量结果区间的量,利用相应的合成标准不确定度uc(y),与给定概率p包含的因子相乘后,就可以得到具体的扩展不确定度Up,相应的参数表明,期望数值在区间[y-Up,y+Up]内,其中的概率p将测量结果的可能性同样包裹其中,受kp和y的分布影响巨大。依照中心极限定理分析,如果U本身接近正态分布,则存在kp=tp(veff),可以采用的值通常有95%和99%,有效自由度veff如果充分大,存在有k95=1.96,k95.5=2,k99=2.58,k99.7=3,则存在
若y并非正态分布,从置信区间概念及内涵的角度来描述不确定度,能够将测量数据中存在的特小或者特大误差更加准确地反映出来,而为了保证后续分析的顺利进行,无论是扩展不确定度U,还是合成标准不确定度uc(y),其有效数字最多为两位。
为了能够对北斗星导航系统动态定位性能进行合理评估,技术人员在进行动态定位性能评估系统构建的过程中,要求系统能够具备更加强大的动摇定位性能,而从相关标准的要求出发,一般会将最高校准测量标准选择为包含因子K=2时的扩展不确定度,在一些特殊情况下,也可以将K的取值设定为3。结合计量学的相关理论进行分析,北斗动态定位性能测试评估系统能够通过相应的扩展不确定度,实现对GNSS系统动态定位性能的准确评估。
3北斗系统动态定位性能评估系统指标
如果在北斗卫星导航系统中,任意点位置的定位性能能够满足正态分布的情况,则结合上文的相关公式,可以计算出北斗卫星导航系统定位合成标准不确定度与95%置信度的关系为
在充分考虑高动态条件下高定位性能、高数据更新率技术在实现中的难度,若北斗动态定位性能评估系统的定位性能可以达到上述公式的要求(K=2),则判定系统具备相应的GNSS动态定位性能评估能力,换句话说,在水平方向上进行定位时,应该确保不确定度优于1.0m,而在垂直方向进行定位时,相应的不确定度应该优于1.5m。在GNSS动态定位性能评估系统中,要求其一方面必须具备较好的动态定位性能,另一方面还必须具备较高的数据更新率,在系统建设中,可以参考国内外高动态卫星导航接收器以及板卡的有关性能指标,将数据更新率设定在不低于50Hz。
4结语
总而言之,现阶段,在GNSS动态定位性能评估中,比较常用的方法与静态定位性能评估方法一致,在实际应用中存在不少问题。基于此,本文从测量不确定度理论的角度,提出了GNSS动态定位性能测试评估系统的指标确定方法,依照测量不确定度理论,给出了北斗卫星导航系统动态定位性能评估系统所必须具备的性能,希望能够为卫星导航系统的测试评估提供一些参考。
参考文献:
[1]丛佃伟,许其凤.GNSS动态定位性能评价研究现状与进展[J].导航定位学报,2016,(2):1-5.
[2]罗力.长距离GNSS网络差分定位系统服务性能评估[J].江西理工大学学报,2017,(1):43-47.