北斗星基增强与星基PPP原理及性能

摘要：本文旨在深入分析BDSBAS和PPP-B2b基本原理和性能的基础上，论证统筹建设BDSBAS和PPP-B2b的可行性，给出BDSBAS和PPP-B2b综合发展的策略及优化方法。

星基增强服务（BDSBAS）和精密单点定位服务（PPP-B2b）是BDS-3的两种嵌入式星基增强服务，它们是BDS-3的重要组成部分，也是BDS-3的两项特色服务内容。两者本质上均属于差分增强服务，其中BDSBAS为伪距差分增强，而PPP-B2b服务为载波相位差分增强，这使得两者的改正产品非常相似，基本原理也非常相近。

本文旨在深入分析BDSBAS和PPP-B2b基本原理和性能的基础上，论证统筹建设BDSBAS和PPP-B2b的可行性，给出BDSBAS和PPP-B2b综合发展的策略及优化方法。

一、BDSBAS服务性能

采用北京、三亚、拉萨、且末、上海、西安和昆明站数据进行了BDSBAS的精度评定，结果表明，BDSBAS单频定位性能满足国际民航一类精密进近要求，水平定位精度好于2.1m（95%统计精度），高程定位精度好于3.5m（95%统计精度）。其中，中国周边地区定位精度略低，主要原因为地面监测站仅限于中国境内，电离层模型的连续性相对较差。

表1 BDSBAS单频和双频服务定位精度

二、BDS-3 PPP-B2b服务性能

哈尔滨测绘仪器公司提示您选择iGMAS测站北京站（BJF1）、上海站（SHA1）、昆明站（KUN）和MGEX武汉站（WUH2）五天观测数据对BDS-3PPP-B2b动态PPP定位性能进行评估。结果表明，基于PPP-B2b改正的BDS-3实时PPP可实现动态分米级的定位精度，其收敛后水平定位精度优于15cm，高程方向定位精度优于20cm。若要求定位精度好于水平0.3m、高程0.6m，则收敛时间一般小于20min。

表2 BDS-3 PPP-B2b动态定位性能

三、BDS-3 PPP-B2b服务与IGS实时PPP的比较

BDS-3 PPP-B2b服务和IGSRT-PPP在播发方式、服务区域、跟踪站网、时空基准和改正数弧段等方面均存在差异。PPP-B2b服务采用GEO卫星进行数据播发，克服了IGS RT-PPP对Internet设施的依赖，但PPP-B2b改正产品采用区域跟踪站网和星间链路数据解算得到，仅提供卫星部分弧段改正参数，这使得其服务区域有限，仅为中国及其周边地区用户提供服务。此外，不同于IGS实时产品采用WGS84和GPST作为空间和时间基准，PPP-B2b服务采用北斗坐标系（BDCS）和北斗时（BDT）作为空间和时间基准。

表3 BDS-3 PPP-B2b服务与IGS RT PPP对比

四、BDSBAS和PPP-B2b统筹建设发展思路

从BDSBAS和PPP-B2b基础设施（监测站网、计算中心、上注信道、改正数播发平台等）共用策略以及改正数播发策略等方面分析了统筹建设BDSBAS和PPP-B2b的可行性和建设策略。分析表明BDSBAS和PPP-B2b可采用相同的地基监测站网和相同的计算中心，BDSBAS的轨道和钟差改正数可采用PPP-B2b精密轨道和钟差，播发频率也以PPP-B2b的播发频率为基础，而完好性信息也可供BDSBAS和PPP-B2b用户共同使用。可将BDSBAS和PPP-B2b的产品部分合并，统一编排，整体上注，实现卫星播发平台共享和上下行信息传输通道资源共享。

表4 BDSBAS和PPP-B2b统筹建设策略

五、采用IGSO卫星播发BDSBAS和PPP-B2b改正信息的可行性分析

采用BDS-3的IGSO与GEO卫星共同播发BDSBAS和PPP-B2b的改正信息，可以确保用户几乎无死角使用这两类星基增强服务。IGSO卫星的加入可增大PPP-B2b信号的覆盖区域，减少“南墙效应”，提高BDSBAS和PPP-B2b服务可用性。

BDS-3 GEO卫星（左图）和GEO+IGSO卫星（右图）可见卫星数分布

六、低轨卫星参与卫星导航增强的可行性分析

低轨卫星一方面可以播发星基增强改正信息，另一方面可与BDS-3卫星一起形成高低组合星座，播发正常的导航定位信号，提升整体星座的几何强度，进而提高BDS-3卫星的轨道和钟差测量精度。低轨星座加入PPP-B2b服务，不仅可以消除“南墙效应”，还可以有效提高PPP-B2b的收敛速度。

表5 PPP-B2b+LEO收敛时间统计

（本文作者：杨元喜*、丁群、高为广、李金龙、许扬胤、孙碧娇）