技能干货｜斗极三号精细单点定位（PPP-B2b）技能及运用

  PPP-B2b是斗极体系初次对外发布的高精度信号，由斗极三颗地球同步轨迹（GEO）卫星播发，为用户供给揭露、免费的高精度服务。司南导航首先展开PPP-B2b信号研讨，并将PPP-B2b技能和实时精细单点定位（PPP）算法运用于高精度产品，在不依靠于通讯网络的情况下完结实时高精度定位，对斗极在科研、疆土测绘、海洋开发等范畴的高精度运用具有重要意义。

  斗极三号（BDS-3）是斗极体系建造开展的第三个阶段，星座规划由30颗卫星组成，包含3颗地球同步轨迹（GEO）卫星、3颗歪斜地球同步轨迹（IGSO）卫星和24颗中圆地球轨迹（MEO）卫星。斗极三号体系可认为全球用户供给定位导航授时、全球短报文通讯和世界搜救服务；一起，还能为我国及周边地区用户供给星基增强、地基增强、精细单点定位和区域短报文通讯等四种区域服务。

  BDS-3 PPP服务运用PPP-B2b信号作为数据播送信道，由斗极三号的三颗GEO卫星在我国及周边地区播发斗极三号体系和其他全球卫星导航体系的轨迹和钟差等改正信息，可认为用户供给揭露、免费的高精度服务。

  PPP-B2b服务体系暗示如图1所示。地上监测站对GNSS的一切可见卫星进行接连监测，生成伪距和载波观测信息，并搜集气候数据，预处理后将原始数据通过网络发送给地上主控站；地上主控站对原始数据进行验证和评价，解算卫星轨迹和时钟校对，依据协议生成改正数和其他相关参数的增强信息，由上行链路站传输给GEO卫星，GEO卫星再通过PPP-B2b信号进行播送；用户接纳改正信息后即可进行实时精细单点定位。

  PPP-B2b信号电文数据的根本帧结构如图2所示，每个电文数据帧由486个比特构成。其间，最高6比特表明信息类型，最低24比特为循环冗余校验位（CRC），中心的456比特是数据域，傍边的详细内容由它对应的信息类型决议，每种类型的电文数据也界说了各自的编列规范，便利解码和运用。

  电文数据帧通过64进制LDPC信道编码后为972个符号，与长度为16个符号的同步头、6个符号的本星PRN号、6个符号的预留标识位一起构成1000个符号的电文帧。

  已有界说的信息类型如表1所示，但现在实践播发的只要前四种，而且只针对BDS-3和GPS卫星。为了保证不同信息类型所播发信息内容之间的关联性，以及改正数信息与播送星历之间的关联性，通过IOD SSR、IOD P、IOD N和IOD Corr四个版本号对信息进行了标识，便利匹配运用。

  司南EVK-K8评价套件支撑以载波频率1207.14MHz为中心的20.46MHz带宽内的PPP-B2b信号。在此基础上，咱们进行了PPP-B2b技能研制作业，运用PPP-B2b服务，完结实时精细单点定位。

  精细单点定位PPP技能，是指运用精细卫星轨迹和钟差等产品，对各种差错项进行改正后，通过单台接纳机的非差观测数据进行单点定位，获取高精度的定位成果。在PPP中，需要对GNSS导航定位进程中各种差错项进行精细处理，表2概括了GNSS丈量中的首要差错源及对应采纳的处理战略。

  精细单点定位中，首要选用伪距和载波相位两种观丈量，依据GNSS导航定位的几许原理和各类观测差错源，其观测方程能够表明为：

  PPP-B2b信号改正数中，信息类型2中轨迹改正数的历元时刻间隔为48s。播发的轨迹改正信息包含轨迹改正向量在径向、切向和法向的重量。运用轨迹改正值能够核算出卫星方位改正向量。轨迹改正信息的IODN与播送星历导航电文中的IODE成功匹配后即可运用 对播送星历核算出的卫星方位向量

  PPP-B2b信息类型4中钟差改正数的历元时刻间隔为6s。钟差改正信息与播送星历成功匹配后，即可运用电文中包含的钟差改正参数，对播送星历核算得到的钟差参数进行改正，公式如下：

  当信息类型2和信息类型4中的IOD Corr相同，且它们的IODN能够和导航电文中的IODE相匹配时，轨迹和钟差改正数可匹配运用，进行差错校对。

  根据PPP-B2b服务的实时精细单点定位算法流程如图3所示，大致分五步完结：

  数据预处理：将PPP-B2b电文进行解码得到详细的改正信息；还需要进行版本号匹配，包含根本导航数据和改正数的匹配，以及不同类型改正数之间的匹配，来保证改正数能够进行精准有用的差错批改；

  数据处理：便是对导航数据中各式各样的差错进行处理。现在PPP-B2b供给的改正数能够对卫星轨迹和卫星钟差进行校对，在PPP中电离层差错一般是通过消电离层组合进行抵消，其他的一些差错能够选用一些规范的模型进行批改。通过这些就能够核算得到相对精细的卫星方位以及差错校对后的伪距和载波相位观测值，一起还需要进行一些粗差除掉和周跳勘探的作业；

  参数估计：运用扩展卡尔曼滤波，不知道参数包含站点的三维坐标值，以及上一步中无法进行校对的差错项，有对流层推迟湿重量、接纳机钟差，和载波相位观丈量中的整周含糊度；

  成果输出：除了最根本的站点坐标，对定位精度、DOP值，残差等辅佐信息也能够进行核算输出。

  将上述算法用EVK-K803套件进行了实测，图4和表3展现了一组10h长数据选用动态解算形式时定位成果。能够看到，约13分钟后收敛完结，收敛后的平面精度是6cm，垂向精度8cm，满意高精度定位要求。

  其次，它能够到达广域分米级的定位精度，也便是说在服务范围内的任何一个点都能够供给高精度服务，不会遭到基站间隔、差分数据完整性和质量等要素的约束，然后能够代替部分RTK作业；

  技能完结全程由咱们国家的斗极体系供给服务支撑，彻底自主可控。一起，在算法完结中它只需要接纳斗极卫星播发的电文数据，不需要依靠网络自动接纳其他外部信息，使得整个定位进程愈加安稳牢靠。

  从详细的运用场景来看，根据PPP-B2b服务的精细单点定位技能能够在一些RTK服务无法掩盖或掩盖不安稳的环境和场景中代替用户供给高精度服务，处理戈壁、矿山、海上等区域CORS服务无法掩盖且基站架起困难等问题。

  现在，司南导航K803、K803S高精度定位模块、K803_EVK评价套件现已支撑上述高精度服务，后续也将连续在K802、K823等高精度模块上完结，用户在集成这些模块后，可轻松取得和运用PPP-B2b功用。

  [1] 我国卫星导航体系管理办公室. 斗极卫星导航体系空间信号接口操控文件揭露服务信号B2b(1.0版)[DB/OL]. 2019.