2024年9月17日发(作者：敬学真)
第３６卷第１期
２０１３年３月
中 国 航海
Ｖｏ１．３６ ＮＯ．１
Ｍａｒ．２Ｏ１３
ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ０Ｆ ＣＨＩＮＡ
文章编号：１０００—４６５３（２０１３）Ｏ１—００２４—０４
北斗二代船用接收机精度分析
应士君， 王 坤， 刘 卫， 邹绪平
（上海海事大学商船学院，上海２０１３０６）
摘要：北斗二代卫星导航系统已有１１颗北斗卫星在轨，可以提供亚太地区全天候２４ ｈ定位、导航和授时服务。
上海海事大学研发的北斗二代船用接收机具有北斗、ＧＰＳ和北斗／ＧＰＳ联合定位和导航的功能。通过使用等精度
分析法，对北斗卫星导航系统星座，伪距单点定位精度数学模型和误差角度进行了分析，从可见卫星数、精度因子
等方面全面分析了目前船用接收机的定位精度。实验结果表明，北斗二代船用接收机的定位精度可以满足区域船
舶安全导航的需要。
关键词：船舶、舰船工程；北斗二代卫星导航系统；北斗二代船用接收机；导航；定位精度
中图分类号：Ｕ６７５，６４；ＴＮ９１１．７２ 文献标志码：Ａ
Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＢＤ－２ Ｍａｒｉｎｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ
Ｙｉｎｇ Ｓｈｉｊｕｎ，Ｗａｎｇ Ｋｕｎ，Ｌｉｕ Ｗｅｉ，Ｚｏｕ Ｘｕｐｉｎｇ
（Ｍｅｒｃｈａｎｔ Ｍａｒｉｎｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢＤ２ ｈａｖｉｎｇ １ １ Ｃｏｍｐａｓｓ ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ ｉｎ ｏｒｂｉｔ ｎｏｗ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ＰＮＴ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｔｉｍｉｎｇ）
ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ Ａｓｉａ—Ｐａｃｉｆｉｃ ｒｅｇｉｏｎ ｆｏｒ ２４ ｈｏｕｒｓ ａ ｄａｙ．Ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｈａｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ＢＤ－２，ＧＰＳ ａｎｄ ＢＤ－２／ＧＰＳ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｑｕａｌ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ
ｃｏｍｐａｓｓ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＧＰＳ，ａ ｐｓｅｕｄｏ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｅｒｒｏｒｓ ａｒｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＶＳＮ ａｎｄ ＤＯＰ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｃａｎ
ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｓｈｉｐ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ，ｎａｖａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＢＤ－２；ＢＤ２ ｍａｒｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
北斗二代卫星导航系统（ＢｅｉＤｏｕ ２）是在北斗一
代的基础上建设的卫星导航系统，不是北斗一代的
简单延伸，而是类似于ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）和ＧＬＯＮＡＳＳ的无源定位系统。目前共有
１ｌ颗北斗卫星在轨，可以提供亚太地区全天候２４ ｈ
系统是混合星座，在分析定位精度时一般有两种方
法：
１．对定位精度及定位评估的可靠性要求不高的
等精度分析法［７ （民用车辆导航、水上运输）。
２．对定位精度、定位评估或完好性监测的可靠
的定位、导航和授时服务。国内主要由神州天鸿、北
性要求较高的加权因子分析法Ｌ８］（大地测量、高动态
用户）。
斗星通、华力创通等公司在从事北斗接收机研发设
计，航海上应用表现在文献［１—３］等。然而，上述应
用主要建立在北斗一代接收机的基础上，对于北斗
二代船载接收机市面上还没有成品船用接收机，所
这里采用第一种方法分析。对北斗卫星系统星
座，伪距单点定位数学模型和误差角度进行分析，最
后通过实验从可见卫星数、精度因子等方面全面分
析了目前船用接收机的定位精度。 以，上海海事大学研发了北斗二代船用接收机 ］。
航行安全对于在行船舶具有重要的意义，在上述船
用接收机的基础上展开定位精度分析研究。使用实
际星座，更能真实反映当前阶段的船舶定位精度。
与文献仿真条件下进行的不同，北斗卫星导航
收稿日期：２０１２－１１—２Ｏ
ｌ 北斗卫星导航系统概述
北斗卫星导航系统始于１９８０年，是中国正在实
施的具有自主知识产权的卫星导航系统；目的在于
基金项目：国家科技支撑计划（２００９ＢＡＧ１８Ｂ０４）；国家自然科学基金青年基金资助（６１１０５０９７）
作者简介：应士君（１９６６），男，江苏宜兴人，教授，博士，从事船舶导航与安全技术研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｊｙｉｎｇ＠ｓｈｍｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
应士君，等：北斗二代船用接收机精度分析 ２５
向中国及其周边用户甚至全球用户提供定位、导航
和授时（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｔｉｍｉｎｇ，ＰＮＴ）服务。
型化误差，例如，多路径效应等；ｃ为真空中的光速。
假设伪距观测量中的卫星钟差和大气层延迟可
以得到改正，在观测模型中只考虑接收机误差。由
此，观测模型为［６］：
Ｌ—ＡＸ＋ｅ （２）
该系统分３个阶段建设：
１．区域有源双向定位的北斗一代（ＢＤ（Ｂｅｉ
Ｄｏｕ）一１，已完成），Ｉ￣Ｐ ｚｌＬ斗试验卫星导航系统。
２．区域无源定位的北斗二代（ＢＤ－２，建设中）；
全球覆盖阶段（Ｇｌｏｂａ１）＿９］。
式（２）中：Ｌ为观测向量，此时该观测向量为改正后
伪距观测量与由坐标近似值计算的伪距之差。Ｘ
３．系统建设的３个阶段见图１。
为包含３维位置和接收机钟差（单位：ｍ）在内的未
知参数向量，Ａ为 ×４矩阵，如果考虑观测向量Ｌ
的权矩阵Ｐ，通过最小二乘解为：
Ｘ一（Ａ ＰＡ） Ａ ＰＬ—Ｑ Ａ ＰＬ （３）
■■■
式（３）中：Ｑ 一（Ａ ＰＡ）一。精度因子（ＤＯＰ，Ｄｉｌｕ—
ｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）的相关定义如下：
图１北斗建设阶段，ＢＤ－１（左）Ｂｉ＂￣２（中）Ｇｌｏｂａｌ（右）
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ＣＮＳＳ Ｐｏｒｔ，ＢＤ－１（Ｌｅｆｔ）ＢＤ－２（Ｍｉｄ
ｄｌｅ）Ｇｌｏｂａｌ（Ｒｉｇｈｔ）
Ｂ【）Ｉ１星座由３颗地球同步卫星（Ｇｅｏｓｙｎｃｈｒｏ—
ｎｏｕｓ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ，ＧＥＯ）组成，提供ＲＤＳＳ（Ｒａｄｉｏ
Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）服务；ＢＤ一２星座由
５颗ＧＥＯ，５颗ＩＧＳＯ（Ｉｎｃｌｉｎｅｄ Ｇｏｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｓａｔ—
ｅｌｌｉｔｅ Ｏｒｂｉｔ），４颗ＭＥＯ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ）组
成，提供ＲＮＳＳ（Ｒａｄｉｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）
和亚太地区的ＲＤＳＳ服务。Ｇｌｏｂａｌ阶段星座由３Ｏ
颗ＭＥＯ和５颗ＧＥＯ卫星组成，提供全球ＲＮＳＳ
（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ，ＰＮＴ）服务和区域升级
的ＲＤＳＳ服务。当前建设阶段的ＢＤ一２星座同ＧＰＳ
星座对比图见图２。
图２星座图，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ Ｐｏｒｔ，ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
２ 精度分析数学模型
船舶定位采用伪距单点测量定位。假定伪距观
测量是Ｐ ，则观测模型为：
Ｐ 一 ＋ｃ（ｄｔ 一ｄｔ ）＋ ＋Ｔ ＋ｅ （１）
式（１）中： 为信号接收时刻接收机天线相位中心到
信号发射时刻卫星天线相位中心的几何距离， ￡
和 分别为接收机钟差和卫星钟差； 和Ｔ 分别
为电离层延迟和对流层延迟；ｅ 为观测噪声和未模
描述卫星几何形态对三维空间和时间影响的几
何精度因子为：
ＧＤＯＰ一￣／ｔｒ（Ｑ ）一￣／ｑ１ｌ＋ｑ２２＋ｑ３３＋ｑ４４
（４）
描述卫星几何形态对三维空间位置影响的位置精度
因子为：
ＰＤＯＰ一￣／ｑ１１＋ｑ２２＋ｑ３３ （５）
描述卫星几何形态对水平位置影响的水平精度因子
为：
ＨＤＯＰ一￣／ｑ１１＋ｑ２２ （６）
描述卫星几何形态对高度影响的垂直精度因子为：
ＶＤＯＰ一￣／ｑ３。 （７）
描述卫星几何形态对时间测量的时间精度因子为：
ＴＤＯＰ＝＝＝￣／ｑ４４ （８）
３ 影响定位精度的因素
定位的精度取决于：
１．观测量的精度。
２．卫星分布的几何图形。
观测量的精度主要受测距误差影响。测距误差
主要由北斗二代系统导航定位误差决定。导航定位
误差主要分为三类：
１）卫星误差：星历误差；星钟误差。
２）传播误差：电离层延迟改正误差；对流层延
迟改正误差；多路径效应；相对论效应误差。
３）接收机误差：观测噪声误差；天线相位中心
误差。
在实际工作中，可采用以下措施修正误差：
（１）通过差分技术或二项式模拟卫星钟误差消
弱卫星钟差；
（２）通过导航电文中的电离层改正模型减小电
２６ 中 国 航海 ２０１３年第１期
离层延迟误差；采用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ和Ｂｌａｃｋ模型修正对
流层延迟误差；在天线下设置抑制板，阻挡反射波、
利用天线方向图的空间特性或者结合空域和时域组
合处理来降低多径效应误差；
（３）避免不必要的人为操作误差，同时配备冗
余导航定位接收机。
观测卫星的空间几何分布是影响定位精度的第
二大因素，由几何精度因子和卫星数目大于４颗时
的选星计算决定。
实际使用中，由于测距误差是由卫星及大气环
境决定的，用户不能直接改变。几何精度因子是由
用户设备与卫星相对位置决定。因此，通过合理的
选择导航卫星，降低精度因子，可以达到减小误差并
提高精度。
４ 实验结果
本次测试实验时间为２０１２—０３—１４／０３—１５，共计
２４ ｈ；测试地点为上海地区（３０。６２ ２６．９７ Ｎ，１２１。５４
７．９７４ Ｅ）；北斗二代和ＧＰＳ采用当天广播星历解算
位置；统计概率：９５ ；仰角大于５。；并使用ＭＡＴ—
ＬＡＢ软件对接收的到的数据进行处理及分析。可
见卫星数目（ＶＳＮ，Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｎｕｍｂｅｒ）见图
３；精度因子（ＤＯＰ）见图４。
：
蓍；
藩ｉ
４
０ ４ ８ １２ ｌ６ ２Ｏ ２４
时间／ｈ
重孽１
图３可见卫星数
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ
ＢＤ一２（Ｌｅｆｔ）
６．０ ｒ
Ｈ’
Ｈ’
困
Ｈ’ ｝５．０ ｝ｌ Ｉ
冀
垣
时间／ｈ 时间／ｈ
图４几何精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ．
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ可见卫星数２４ ｈ数据的统
计，得到见表１。
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的几何精度因子２４ ｈ数据
的统计，得到见表２。
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的位置精度因子２４ ｈ数据
的统计，得到见表３。
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的水平精度因子２４ ｈ数据
的统计，得到见表４。
表１可见卫星数目
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｖｉｓｉｂｌｅ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｎｕｍｂｅｒ
可见卫星数
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＩ）＿２ ７ ４ ５．１３７ ４３
ＧＰＳ １１ ５ ７．４５９ ６７
表２几何精度因子分布
Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
几何精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ～２ ９．１ ３．６ ６．７０７ １３
ＧＰＳ ５．３ １．２ ２．３９６ ８１
８．Ｏ
７．５
３．５
３．Ｏ
图５位置精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
表３位置精度因子分布
Ｔａｂ．３ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
位置精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ一２ ７．８ ３ ５．４３４ Ｏ９
ＧＰＳ ４．３ １．１ ２．１１５ ３９
时间／ｈ 时间／ｈ
图６水平精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的垂直精度因子２４ ｈ数据
应士君，等：北斗二代船用接收机精度分析 ２７
的统计，得到见表５。
的统计，得到见表６。
表４水平精度因子分布
，，，，
误差（１ｄ）一１×ＲＭＳ值×ＨＤＯＰ值，介于
～ 一Ｉ＾
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的时间精度因子２４ ｈ数据
４．５ ｍ～１６ ｍ之间，均值为８．４ ｍ。
｛ｏ。
～
误差（２ａ）一２×ＲＭＳ值×ＨＤＯＰ值，介于９ ｍ
３２ ｍ之间，均值为１６．８ ｍ。
通过上述测试实验可以得到：
Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
■＿＿＿川＿Ｉ＿＿－●， 甫 ｌ、）
｛。
＾
¨二：＝ 、
水平精度因子
导航系统
Ｍａｘ
ｌ＿从ＶＳＮ、ＨＤＯＰ等因子来看，定位精度满足当
Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
前阶段北斗二代卫星导航系统的要求，可以提供中国
圜 巢删榔
ＢＤ一２ ５．４ ｌ＿５ ２．８６Ｏ ２２
ＧＰＳ ２．６ Ｏ．７ ｌ＿１４３ ６４
●ｎ儿
因
蜒
．删Ｉ
删
１｝｝｝１
川 —
时间ｍ 时间ｍ
图７垂直精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
表５垂直精度因子分布
Ｔａｂ．５ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
垂直精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ一２ ６．９ ２．３ ４．５４０ ２９
ＧＰＳ ３．５ Ｏ．９ １．７６５ ５９
６
６
５
囡５
４
蜒４
扈３
营３
２
２
时间／ｈ 时间ｍ
图８时间精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．８ Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
表６时间精度因子分布
Ｔａｂ．６ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｉｍｅ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
时间精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ一２ ６．４ ２．１ ３．９４８ ２３
ＧＰＳ ３．２ ０．５ １．１Ｏ８ ０５
船舶在实际航行中，主要考虑水平方向的误差。
根据统计数据得ＢＤ－２在水平方向上总的ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ
Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）值为３．０ ｍ（未筛选）；则：
区域的ＰＮＴ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｔｉｍｉｎｇ）服务。
２．同单一的ＧＰＳ定位相比，ＢＤ－２还有待提高，
随着ＢＤ－２系统建设的逐步完善，会提高定位精度。
３．在当前阶段，ＢＤ－２系统还没有建设完成，为
弥补ＢＤ－２的不足，对精度要求较高的海事用户可
以考虑使用ＢＤ一２／ＧＰＳ集成接收机。
５ 结 语
以当前阶段的北斗二代星座为前提，使用等精
度分析法，分析船舶伪距单点定位精度。通过ＢＤ－２
与ＧＰＳ在ＶＳＮ、ＧＤＯＰ、ＰＤＯＰ、ＨＤＯＰ、ＶＤＯＰ、
ＴＤＯＰ方面的对比，虽然可以满足当前船舶需要，但
是也明显的看到ＢＤ一２在定位精度上的不足。随着
中国北斗卫星导航系统建设的完善和技术的升级，
定位精度将逐步提高。
参 考 文 献
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２２４０． （下转第３９页）
中 言
｛。
育
张杏谷，等：自动识别系统航标的研究与开发 ３９
提出的Ａ１Ｓ航标功能进行了研究，其成果将有助于
ＡＩＳ航标应用的发展。
ＴＵ—ＲＭ．１ ３ ７ １，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｆｏｒ ａ Ｕｎｉ—
［２］
Ｉ
ｖｅｒｓａｌ Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕ—
ｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｉｎ Ｔｈｅ ＶＨＦ Ｍａｒｌ—
ｔｉｍｅ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂａｎｄ［Ｓ］．２００１．
ｏｎ Ａ－１２６ ｏｎ Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ａｕ～
［３］
ＩＡＬＡ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉ
ｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＡＩＳ）ｉｎ Ｍａｒｉｎｅ Ａｉｄｓ ｔｏ
Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｅｄｉｔｉｏｎ １．５Ｉｓ］．２０１１．
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ｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ—。Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａ——
ｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ａｉｓ）ｐａｒｔ ２：ａｉｓ Ａｔｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎｓ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ—
ａｌ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ
ａｎｄ Ｒｅｑｕｉｒｅｄ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ［Ｓ］．２００８．
ｆｓ］
张杏谷，魏武财，彭国场，等，电子航标服务系统（Ｅ—
ＡＮＳＩ）的研究ＬＪ］，中国航海，２００７（３）：２２ ２４．
Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｇｇｕ，Ｗｅｉ Ｗｕｃａｉ，Ｐｅｎｇ Ｇｕｏｊ ｕｎ。ｅｔ ａ１．Ｒｅ
ｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ａｉｄｓ ｔＯ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ（Ｅ－
图４航标信息显示
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｏｆ ＡＩＳ ａｔｏｎ
ＡＮＳＩ）Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，２００７（３）：２２—
２４．
Ｅ６］
郑佳春．基于嵌入式ＬＩＮＵＸ的航标遥测遥控终端的
参 考 文 献
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Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｇｇｕ，Ｐｅｎｇ Ｇｕｏｊ ｕｎ，Ｘｉａｎｇ Ｌｕ，ｅｔ ａ１．Ａｉｄｓ ｔｏ
开发［Ｊ］．计算机应用与软件，２００９，２６（１０）：９８—１００．
Ｚｈｅｎｇ Ｊｉａｃｈｕｎ．Ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｍｅａｓｕｒｅ
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2024年9月17日发(作者：敬学真)
第３６卷第１期
２０１３年３月
中 国 航海
Ｖｏ１．３６ ＮＯ．１
Ｍａｒ．２Ｏ１３
ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ０Ｆ ＣＨＩＮＡ
文章编号：１０００—４６５３（２０１３）Ｏ１—００２４—０４
北斗二代船用接收机精度分析
应士君， 王 坤， 刘 卫， 邹绪平
（上海海事大学商船学院，上海２０１３０６）
摘要：北斗二代卫星导航系统已有１１颗北斗卫星在轨，可以提供亚太地区全天候２４ ｈ定位、导航和授时服务。
上海海事大学研发的北斗二代船用接收机具有北斗、ＧＰＳ和北斗／ＧＰＳ联合定位和导航的功能。通过使用等精度
分析法，对北斗卫星导航系统星座，伪距单点定位精度数学模型和误差角度进行了分析，从可见卫星数、精度因子
等方面全面分析了目前船用接收机的定位精度。实验结果表明，北斗二代船用接收机的定位精度可以满足区域船
舶安全导航的需要。
关键词：船舶、舰船工程；北斗二代卫星导航系统；北斗二代船用接收机；导航；定位精度
中图分类号：Ｕ６７５，６４；ＴＮ９１１．７２ 文献标志码：Ａ
Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＢＤ－２ Ｍａｒｉｎｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ
Ｙｉｎｇ Ｓｈｉｊｕｎ，Ｗａｎｇ Ｋｕｎ，Ｌｉｕ Ｗｅｉ，Ｚｏｕ Ｘｕｐｉｎｇ
（Ｍｅｒｃｈａｎｔ Ｍａｒｉｎｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢＤ２ ｈａｖｉｎｇ １ １ Ｃｏｍｐａｓｓ ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ ｉｎ ｏｒｂｉｔ ｎｏｗ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ＰＮＴ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｔｉｍｉｎｇ）
ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ Ａｓｉａ—Ｐａｃｉｆｉｃ ｒｅｇｉｏｎ ｆｏｒ ２４ ｈｏｕｒｓ ａ ｄａｙ．Ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｈａｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ＢＤ－２，ＧＰＳ ａｎｄ ＢＤ－２／ＧＰＳ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｑｕａｌ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ
ｃｏｍｐａｓｓ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＧＰＳ，ａ ｐｓｅｕｄｏ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｅｒｒｏｒｓ ａｒｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＶＳＮ ａｎｄ ＤＯＰ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｃａｎ
ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｓｈｉｐ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ，ｎａｖａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＢＤ－２；ＢＤ２ ｍａｒｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
北斗二代卫星导航系统（ＢｅｉＤｏｕ ２）是在北斗一
代的基础上建设的卫星导航系统，不是北斗一代的
简单延伸，而是类似于ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）和ＧＬＯＮＡＳＳ的无源定位系统。目前共有
１ｌ颗北斗卫星在轨，可以提供亚太地区全天候２４ ｈ
系统是混合星座，在分析定位精度时一般有两种方
法：
１．对定位精度及定位评估的可靠性要求不高的
等精度分析法［７ （民用车辆导航、水上运输）。
２．对定位精度、定位评估或完好性监测的可靠
的定位、导航和授时服务。国内主要由神州天鸿、北
性要求较高的加权因子分析法Ｌ８］（大地测量、高动态
用户）。
斗星通、华力创通等公司在从事北斗接收机研发设
计，航海上应用表现在文献［１—３］等。然而，上述应
用主要建立在北斗一代接收机的基础上，对于北斗
二代船载接收机市面上还没有成品船用接收机，所
这里采用第一种方法分析。对北斗卫星系统星
座，伪距单点定位数学模型和误差角度进行分析，最
后通过实验从可见卫星数、精度因子等方面全面分
析了目前船用接收机的定位精度。 以，上海海事大学研发了北斗二代船用接收机 ］。
航行安全对于在行船舶具有重要的意义，在上述船
用接收机的基础上展开定位精度分析研究。使用实
际星座，更能真实反映当前阶段的船舶定位精度。
与文献仿真条件下进行的不同，北斗卫星导航
收稿日期：２０１２－１１—２Ｏ
ｌ 北斗卫星导航系统概述
北斗卫星导航系统始于１９８０年，是中国正在实
施的具有自主知识产权的卫星导航系统；目的在于
基金项目：国家科技支撑计划（２００９ＢＡＧ１８Ｂ０４）；国家自然科学基金青年基金资助（６１１０５０９７）
作者简介：应士君（１９６６），男，江苏宜兴人，教授，博士，从事船舶导航与安全技术研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｊｙｉｎｇ＠ｓｈｍｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
应士君，等：北斗二代船用接收机精度分析 ２５
向中国及其周边用户甚至全球用户提供定位、导航
和授时（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｔｉｍｉｎｇ，ＰＮＴ）服务。
型化误差，例如，多路径效应等；ｃ为真空中的光速。
假设伪距观测量中的卫星钟差和大气层延迟可
以得到改正，在观测模型中只考虑接收机误差。由
此，观测模型为［６］：
Ｌ—ＡＸ＋ｅ （２）
该系统分３个阶段建设：
１．区域有源双向定位的北斗一代（ＢＤ（Ｂｅｉ
Ｄｏｕ）一１，已完成），Ｉ￣Ｐ ｚｌＬ斗试验卫星导航系统。
２．区域无源定位的北斗二代（ＢＤ－２，建设中）；
全球覆盖阶段（Ｇｌｏｂａ１）＿９］。
式（２）中：Ｌ为观测向量，此时该观测向量为改正后
伪距观测量与由坐标近似值计算的伪距之差。Ｘ
３．系统建设的３个阶段见图１。
为包含３维位置和接收机钟差（单位：ｍ）在内的未
知参数向量，Ａ为 ×４矩阵，如果考虑观测向量Ｌ
的权矩阵Ｐ，通过最小二乘解为：
Ｘ一（Ａ ＰＡ） Ａ ＰＬ—Ｑ Ａ ＰＬ （３）
■■■
式（３）中：Ｑ 一（Ａ ＰＡ）一。精度因子（ＤＯＰ，Ｄｉｌｕ—
ｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）的相关定义如下：
图１北斗建设阶段，ＢＤ－１（左）Ｂｉ＂￣２（中）Ｇｌｏｂａｌ（右）
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ＣＮＳＳ Ｐｏｒｔ，ＢＤ－１（Ｌｅｆｔ）ＢＤ－２（Ｍｉｄ
ｄｌｅ）Ｇｌｏｂａｌ（Ｒｉｇｈｔ）
Ｂ【）Ｉ１星座由３颗地球同步卫星（Ｇｅｏｓｙｎｃｈｒｏ—
ｎｏｕｓ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ，ＧＥＯ）组成，提供ＲＤＳＳ（Ｒａｄｉｏ
Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）服务；ＢＤ一２星座由
５颗ＧＥＯ，５颗ＩＧＳＯ（Ｉｎｃｌｉｎｅｄ Ｇｏｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｓａｔ—
ｅｌｌｉｔｅ Ｏｒｂｉｔ），４颗ＭＥＯ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ）组
成，提供ＲＮＳＳ（Ｒａｄｉｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）
和亚太地区的ＲＤＳＳ服务。Ｇｌｏｂａｌ阶段星座由３Ｏ
颗ＭＥＯ和５颗ＧＥＯ卫星组成，提供全球ＲＮＳＳ
（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ，ＰＮＴ）服务和区域升级
的ＲＤＳＳ服务。当前建设阶段的ＢＤ一２星座同ＧＰＳ
星座对比图见图２。
图２星座图，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ Ｐｏｒｔ，ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
２ 精度分析数学模型
船舶定位采用伪距单点测量定位。假定伪距观
测量是Ｐ ，则观测模型为：
Ｐ 一 ＋ｃ（ｄｔ 一ｄｔ ）＋ ＋Ｔ ＋ｅ （１）
式（１）中： 为信号接收时刻接收机天线相位中心到
信号发射时刻卫星天线相位中心的几何距离， ￡
和 分别为接收机钟差和卫星钟差； 和Ｔ 分别
为电离层延迟和对流层延迟；ｅ 为观测噪声和未模
描述卫星几何形态对三维空间和时间影响的几
何精度因子为：
ＧＤＯＰ一￣／ｔｒ（Ｑ ）一￣／ｑ１ｌ＋ｑ２２＋ｑ３３＋ｑ４４
（４）
描述卫星几何形态对三维空间位置影响的位置精度
因子为：
ＰＤＯＰ一￣／ｑ１１＋ｑ２２＋ｑ３３ （５）
描述卫星几何形态对水平位置影响的水平精度因子
为：
ＨＤＯＰ一￣／ｑ１１＋ｑ２２ （６）
描述卫星几何形态对高度影响的垂直精度因子为：
ＶＤＯＰ一￣／ｑ３。 （７）
描述卫星几何形态对时间测量的时间精度因子为：
ＴＤＯＰ＝＝＝￣／ｑ４４ （８）
３ 影响定位精度的因素
定位的精度取决于：
１．观测量的精度。
２．卫星分布的几何图形。
观测量的精度主要受测距误差影响。测距误差
主要由北斗二代系统导航定位误差决定。导航定位
误差主要分为三类：
１）卫星误差：星历误差；星钟误差。
２）传播误差：电离层延迟改正误差；对流层延
迟改正误差；多路径效应；相对论效应误差。
３）接收机误差：观测噪声误差；天线相位中心
误差。
在实际工作中，可采用以下措施修正误差：
（１）通过差分技术或二项式模拟卫星钟误差消
弱卫星钟差；
（２）通过导航电文中的电离层改正模型减小电
２６ 中 国 航海 ２０１３年第１期
离层延迟误差；采用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ和Ｂｌａｃｋ模型修正对
流层延迟误差；在天线下设置抑制板，阻挡反射波、
利用天线方向图的空间特性或者结合空域和时域组
合处理来降低多径效应误差；
（３）避免不必要的人为操作误差，同时配备冗
余导航定位接收机。
观测卫星的空间几何分布是影响定位精度的第
二大因素，由几何精度因子和卫星数目大于４颗时
的选星计算决定。
实际使用中，由于测距误差是由卫星及大气环
境决定的，用户不能直接改变。几何精度因子是由
用户设备与卫星相对位置决定。因此，通过合理的
选择导航卫星，降低精度因子，可以达到减小误差并
提高精度。
４ 实验结果
本次测试实验时间为２０１２—０３—１４／０３—１５，共计
２４ ｈ；测试地点为上海地区（３０。６２ ２６．９７ Ｎ，１２１。５４
７．９７４ Ｅ）；北斗二代和ＧＰＳ采用当天广播星历解算
位置；统计概率：９５ ；仰角大于５。；并使用ＭＡＴ—
ＬＡＢ软件对接收的到的数据进行处理及分析。可
见卫星数目（ＶＳＮ，Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｎｕｍｂｅｒ）见图
３；精度因子（ＤＯＰ）见图４。
：
蓍；
藩ｉ
４
０ ４ ８ １２ ｌ６ ２Ｏ ２４
时间／ｈ
重孽１
图３可见卫星数
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ
ＢＤ一２（Ｌｅｆｔ）
６．０ ｒ
Ｈ’
Ｈ’
困
Ｈ’ ｝５．０ ｝ｌ Ｉ
冀
垣
时间／ｈ 时间／ｈ
图４几何精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ．
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ可见卫星数２４ ｈ数据的统
计，得到见表１。
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的几何精度因子２４ ｈ数据
的统计，得到见表２。
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的位置精度因子２４ ｈ数据
的统计，得到见表３。
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的水平精度因子２４ ｈ数据
的统计，得到见表４。
表１可见卫星数目
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｖｉｓｉｂｌｅ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｎｕｍｂｅｒ
可见卫星数
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＩ）＿２ ７ ４ ５．１３７ ４３
ＧＰＳ １１ ５ ７．４５９ ６７
表２几何精度因子分布
Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
几何精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ～２ ９．１ ３．６ ６．７０７ １３
ＧＰＳ ５．３ １．２ ２．３９６ ８１
８．Ｏ
７．５
３．５
３．Ｏ
图５位置精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
表３位置精度因子分布
Ｔａｂ．３ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
位置精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ一２ ７．８ ３ ５．４３４ Ｏ９
ＧＰＳ ４．３ １．１ ２．１１５ ３９
时间／ｈ 时间／ｈ
图６水平精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的垂直精度因子２４ ｈ数据
应士君，等：北斗二代船用接收机精度分析 ２７
的统计，得到见表５。
的统计，得到见表６。
表４水平精度因子分布
，，，，
误差（１ｄ）一１×ＲＭＳ值×ＨＤＯＰ值，介于
～ 一Ｉ＾
通过对Ｂｄ一２、ＧＰＳ的时间精度因子２４ ｈ数据
４．５ ｍ～１６ ｍ之间，均值为８．４ ｍ。
｛ｏ。
～
误差（２ａ）一２×ＲＭＳ值×ＨＤＯＰ值，介于９ ｍ
３２ ｍ之间，均值为１６．８ ｍ。
通过上述测试实验可以得到：
Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
■＿＿＿川＿Ｉ＿＿－●， 甫 ｌ、）
｛。
＾
¨二：＝ 、
水平精度因子
导航系统
Ｍａｘ
ｌ＿从ＶＳＮ、ＨＤＯＰ等因子来看，定位精度满足当
Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
前阶段北斗二代卫星导航系统的要求，可以提供中国
圜 巢删榔
ＢＤ一２ ５．４ ｌ＿５ ２．８６Ｏ ２２
ＧＰＳ ２．６ Ｏ．７ ｌ＿１４３ ６４
●ｎ儿
因
蜒
．删Ｉ
删
１｝｝｝１
川 —
时间ｍ 时间ｍ
图７垂直精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
表５垂直精度因子分布
Ｔａｂ．５ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
垂直精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ一２ ６．９ ２．３ ４．５４０ ２９
ＧＰＳ ３．５ Ｏ．９ １．７６５ ５９
６
６
５
囡５
４
蜒４
扈３
营３
２
２
时间／ｈ 时间ｍ
图８时间精度因子，ＢＤ－２（左）ＧＰＳ（右）
Ｆｉｇ．８ Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｒｔ，
ＢＤ－２（Ｌｅｆｔ）ＧＰＳ（Ｒｉｇｈｔ）
表６时间精度因子分布
Ｔａｂ．６ Ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｉｍｅ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
时间精度因子
导航系统
Ｍａｘ Ｍｉｎ Ｍｅａｎ
ＢＤ一２ ６．４ ２．１ ３．９４８ ２３
ＧＰＳ ３．２ ０．５ １．１Ｏ８ ０５
船舶在实际航行中，主要考虑水平方向的误差。
根据统计数据得ＢＤ－２在水平方向上总的ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ
Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）值为３．０ ｍ（未筛选）；则：
区域的ＰＮＴ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｔｉｍｉｎｇ）服务。
２．同单一的ＧＰＳ定位相比，ＢＤ－２还有待提高，
随着ＢＤ－２系统建设的逐步完善，会提高定位精度。
３．在当前阶段，ＢＤ－２系统还没有建设完成，为
弥补ＢＤ－２的不足，对精度要求较高的海事用户可
以考虑使用ＢＤ一２／ＧＰＳ集成接收机。
５ 结 语
以当前阶段的北斗二代星座为前提，使用等精
度分析法，分析船舶伪距单点定位精度。通过ＢＤ－２
与ＧＰＳ在ＶＳＮ、ＧＤＯＰ、ＰＤＯＰ、ＨＤＯＰ、ＶＤＯＰ、
ＴＤＯＰ方面的对比，虽然可以满足当前船舶需要，但
是也明显的看到ＢＤ一２在定位精度上的不足。随着
中国北斗卫星导航系统建设的完善和技术的升级，
定位精度将逐步提高。
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中 言
｛。
育
张杏谷，等：自动识别系统航标的研究与开发 ３９
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Ｉ
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图４航标信息显示
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｏｆ ＡＩＳ ａｔｏｎ
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