星站差分NavCom SF3050的稳定性和准确性检查

      最近单位送星站差分去强检，发现鉴定结果不如沿岸信标，而且超限，怀疑鉴定单位没有考虑坐标系统的差别，比如NavComSF3050的坐标系统采用ITRF2008下的WGS84坐标，这个坐标随时间是变化的，而我国的CGCS2000坐标是静态坐标系统，坐标历元是2000年，这样两个坐标存在一个历元差。于是，将我们自检的报告发给了鉴定单位，自检报告如下：

     为确保GPS定位系统处于良好的工作状态，掌握GPS的定位精度是否能达到仪器标称的定位精度，2017年3月8日~9日，于青岛科考基地码头对NavCom SF3050 GPS接收机进行稳定性和准确性检查。

      1.简介

NavCom SF-3050是一款高性能GPS/GLONASS/Galileo三合一组合导航定位系统，单台设备就可在世界范围内达到实时分米级定位精度，它的主要技术参数和性能指标如下：

Ø  全视野并行66通道

Ø  SBAS （WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN）

Ø  集成StarFire接收机

Ø  L1，L2，L5，G1&G2全波段载波相位跟踪

Ø  C/A，P1，P2，L2C，L5，G1&G2码跟踪

性能参数：
速度：0.01m/s
实时StarFire差分精度（RMS）：
水平< 15cm
垂直< 30cm

2.实验工具

Ø  中海达华星A10定位仪

Ø  RTK 定位精度：平面 (10＋1×10^-6D)mm，高程：(20＋1×10^-6D)mm

Ø  HYPACK定位数据采集软件

Ø  SDCORS系统网络RTK，精度优于3cm

Ø  三角架及底座各1个

3.测量依据

1）坐标系统及投影参数

Ø  2000国家大地坐标系（CGCS2000）

Ø  2008国际地球参考框架（ITRF2008）

Ø  投影参数：

投影类型：高斯-克吕格投影

中央经线：120º    伪东值：500000m

2）规范及规程

《水运工程测量规范》JTS 131-2012

4.实验步骤

1）布设和测量基准点

在青岛科考基地码头布设基准点，在其上架设三角架，放置华星A10的天线，利用SDCORS测量出基准点的CGCS2000坐标，共观测129组数据(见附录1)，点位精度为0.004m，平均值即基准点的CGCS2000坐标见表4-1所示。

 

图4-1 基准点坐标测量

表4-1 基准点坐标(CGCS2000)

2）NavCom SF3050的24小时观测

将NavCom SF3050的天线替换华星A10的天线，利用HYPACK软件采集NavCom输出的定位系信息（NEMA-GGA格式），采集时间为2017年3月8日11点至3月9日14点，总共采集了79543组数据，观测图见图4-2。

 

图4-2 SF3050测量

观测期间的卫星数和水平精度因子HDOP的情况见图4-3和4-4所示，其中，卫星数和HDOP的平均值分别为15和0.8。

 

图4-3 卫星数

 

图4-4水平精度因子（HDOP）

观测值的平均值见表4-2。

表4-2  NavCom观测坐标(ITRF2008)

将观测值展到以平均值为中心的误差圆上，见图4-5，从图中可以看出，观测值都位于以平均值为中心半径为0.30m的圆中，通过统计和计算得出：

Ø  距圆心小于0.15m的观测值的个数为74956，占94.2%

Ø  距圆心0.15m-0.30m的观测值的个数为4587，占5.8%

Ø  观测值的点位中误差为0.076m

与设备的性能描述相符合，稳定性满足专项的要求。

 

图4-5 点位误差圆

3）定位准确度评估

由于NavCom输出的坐标是ITRF2008下的，而CGCS2000对准的是ITRF1997（2000.0），因此两个坐标需要进行框架和历元的转换，因框架的差别较小，主要进行历元的转换。历元转换公式如下：

X_（t）=X_(t0)+V_(t0)(t-t0)

式中，X_（t）是任意历元t时的坐标x、y、z；X_(t0)为参考历元t0时的坐标x、y、z;V_(t0)为参考历元t0时的速度。

中国大陆的速度场略图见图4-4所示，取BJFS（ITRF2008）的速度（-0.0312，-0.0058，-0.0067）m/a为V_(t0)。

图4-4 中国大陆速度场略图

计算NavCom的观测值（ITRF2008，2017.167）转换成CGCS2000的转换三参数为（0.0312，0.0058，0.0067）m/a×17.167a=（0.5356，0.0996，0.1150）m， 经过坐标转换，得到NavCom观测值的CGCS2000坐标，见表4-3。

表4-3 NavCom观测坐标(CGCS2000)

最后得出，NavCom观测值与基准点的坐标差值，见表4-4，点位中误差为0.053m。由此可见，NavCom观测的准确度符合专项要求。

表4-4 NavCom观测值与基准点坐标对比

       NavCom稳定性和准确度符合设备性能指标，也满足规范的定位要求。