天线相位中心偏差变化及改正模型对精密单点定位精度的影响

利用精密单点定位程序对IGS站的实测数据进行计算,结果表明:平面方向,天线相位中心偏差和变化对精密单点定位精度影响较小;高程方向,天线相位中心偏差可造成厘米级的影响,天线相位中心变化的影响约5mm;相比相对天线相位中心改正模型,使用绝对相位改正模型具有更多优点,尤其用于高精度GPS授时其精度明显提高。

卫星钟系统偏差对精密单点定位精度的影响

从理论上证明了当卫星钟系统性偏差小于2.5×10-7s时,系统性偏差在单点定位过程中完全被接收机钟差参数吸收,其对精密单点定位解算造成的影响可以忽略。即相对卫星钟差和绝对卫星钟差对于单点定位结果而言是等价的。结合实测数据,分析比对了不同卫星钟系统性偏差对精密单点定位精度的影响,得到了与理论证明相一致的结论。

卫星差分码偏差对北斗三号双频精密单点定位的影响

为探讨北斗三号系统不同频点组合卫星差分码偏差(differential code bias,DCB)对精密单点定位(precise point positioning,PPP)的影响,推导北斗三号系统不同频点无电离层组合卫星端DCB改正模型,并基于MGEX跟踪站连续7天4站的观测数据按7种不同双频组合进行DCB改正实验。结果表明,DCB改正对PPP精度在最初的历元有明显提升,有助于滤波的收敛及提高单天解的均方根,但对于最终定位精度无明显提升。B2a/B3I及B2b/B3I组合定位精度及收敛速度明显低于其他组合,DCB改正后有所提升。其他5种组合改正后定位精度及收敛时间相当:静态PPP单天解均方根在E、N和U方向约为5.50 cm、2.50 cm和6.25 cm,较未改正前提升20%~65%;平均收敛时间为38 min,提升约6%;动态PPP平均收敛听语音聊科研与作者互动时间为59 min,提升约20%;最终定位精度水平方向优于5 cm,高程方向优于7 cm。

Galileo高精度定位服务的空间信号误差及精密单点定位评估

Galileo高精度定位服务(high accuracy service,HAS)利用E6B信号向全球用户播发免费精密卫星轨道、钟差和码偏差改正信息,在卫星高精度实时应用领域有重要意义.评估其空间信号误差及精密单点定位(precise point positioning,PPP)性能是用好HAS的重要前提.基于2023年12月1日至31日的HAS轨道钟差产品进行评估测试,Galileo卫星轨道产品在径向(R)、切向(A)和法向(C)的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为3.24 cm、7.40 cm和6.85 cm,GPS分别为4.52 cm、8.19 cm和6.71 cm;Galileo钟差产品的标准差(standard deviation,STD)为0.16 ns,GPS为0.26 ns.基于欧洲10个测站PPP的实验结果表明:Galileo在E、N、U方向的定位精度分别为6.44 cm、4.65 cm和11.36 cm,GPS分别为7.42 cm、5.78 cm和12.04 cm,联合定位分别为4.11 cm、3.10 cm和7.56 cm,HAS可以满足高精度定位需求.

不同采样周期下BDS GNSS精密单点定位验潮精度分析

利用海上移动平台搭载GNSS接收机采集观测数据,开展全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)精密单点定位(precise point positioning,PPP)采样周期对验潮精度影响的研究。以30 s、60 s、90 s和120 s为周期抽取成四个数据集,用Trip软件进行动态处理,获取每个测量历元坐标,比较各采样周期下两台接收机潮位测量结果,以标准差作为精度评价指标。研究结果表明,采样周期越短,PPP验潮精度越高,当采样周期缩短至60 s后,变化不再明显;采样周期从120 s逐级递减至90 s、60 s和30 s,精度分别提升63.0%、60.4%和10.0%。另外,对比了BDS GPS GLONASS三系统组合和GPS GLONASS双系统组合GNSS PPP在验潮精度上的差异,结果显示,在30 s、60 s、90 s、120 s采样周期下,三系统较双系统PPP在验潮精度上分别提升了88.9%、90.4%、78.7%和44.7%。

非组合精密单点定位模型参数估计

为了进一步发挥非组合精密单点定位具有的数据利用率高、未放大观测噪声和可估计电离层延迟等优势,提出一种可估计电离层延迟和接收机差分码偏差(DCB)的改进非组合精密单点定位模型:与传统非组合精密单点定位模型估计的接收机钟差参数和DCB进行组合计算,估计出接收机钟差与参与计算的第一频点和第二频点的硬件延迟;利用北京某监测站采集的北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)观测数据,对B1I+B3I、B1C+B2a等2种频点组合分别进行2种非组合精密单点定位计算,估计电离层延迟、接收机钟差、第一频点和第二频点的硬件延迟。结果表明:传统非组合精密单点定位模型定位精度和收敛时间略优于改进的非组合精密单点定位模型;改进非组合精密单点定位模型估计的电离层延迟的平均修正百分比为85.54%,比传统非组合精密单点定位模型估计的电离层延迟高6.43%;B1I+B3I和与B1C+B2a频点组合估计的接收机钟差的RMS分别为0.19和0.21 ns,均值相差0.09 ns,钟差估计精度相当;接收机B1I、B3I、B1C和B2a硬件延迟与标定值都在0.14 ns以内。

LEO多星座增强BDS精密单点定位性能评估

针对不同构型的低轨星座(LEO)增强北斗卫星导航系统BDS的精密单点定位PPP性能开展研究。通过IGS高、中、低纬度6测站实测数据、精密轨道及钟差产品,生成BDS、“鸿雁”HY、“微厘空间”CS精密星历、卫星钟差、观测量等实验仿真数据,构建了LEO增强BDS PPP数学模型,实现了BDS、BDS+HY、BDS+CS、BDS+HY+CS不同组合PPP。实验结果表明,在10、60 min静态PPP定位精度以及平均可视卫星数、PDOP值等方面均有不同程度的提升,HY对高纬度KIRU站改善效果显著,收敛时间减至2 min以内,CS对低纬度FAA1站测站收敛时间的提升最大,从46 min 50 s缩短至2 min,HY+CS增强BDS的效果最好,10 min定位精度均能达到毫米级,除FAA1站外其他测站均收敛在1 min以内。

BDS/GPS精密单点定位收敛时间与定位精度的比较

采用武汉大学卫星导航定位技术研究中心发布的北斗精密卫星轨道和钟差,在TriP 2.0软件的基础上实现了BDS PPP定位算法,并利用大量实测数据进行了BDS/GPS静态PPP和动态PPP浮点解试验。结果表明,BDS静态PPP的收敛时间约为80min,动态PPP的收敛时间为100min;对于3h的观测数据,静态PPP收敛后定位精度优于5cm,动态PPP收敛后水平方向优于8cm,高程方向约12cm;与GPS PPP类似,东分量上定位精度较北分量稍差。当前由于BDS的全球跟踪站有限,精密轨道和钟差精度不如GPS,因此BDS PPP的收敛时间较GPS长,但收敛后可实现厘米至分米级的绝对定位。

GPS单频精密单点定位软件实现与精度分析

建立了半和改正单频精密单点定位的数学模型，利用单频载波相位与C／A码伪距观测值，综合考虑各种误差改正模型，开发了单频精密单点定位解算模块TriP—SF，利用不同运动状态的实测数据进行了静态、静态模拟动态、车载动态及机载动态定位试验。试算结果表明，单天静态平面与高程定位精度均达到cm级，略低于当前双频精密单点定位的精度；动态定位平面位置精度为0．2～0．3m，高程方向为0．5m，能够满足dm级的定位要求。另外，动态定位精度与载体机动性的强弱有一定的相关性。

利用非组合精密单点定位技术确定斜向电离层总电子含量和站星差分码偏差

联合双频GPS数据,利用相位平滑伪距算法,可得到包含斜向电离层总电子含量(slant total electron content,sTEC)、测站和卫星差分码偏差(differential code bias,DCB)的电离层观测值(称之为"平滑伪距电离层观测值"),常应用于与电离层有关的研究。然而,平滑伪距电离层观测值易受平滑弧段长度和与测站有关的误差影响。提出一种新算法:利用非组合精密单点定位技术(precise point positioning,PPP)计算电离层观测值(称之为"PPP电离层观测值"),进而估计sTEC和站星DCB。基于短基线试验,先用一台接收机按上述两种方法估计sTEC,用于改正另一接收机观测值的电离层延迟以实施单频PPP,结果表明,利用PPP电离层观测值得到的sTEC精度较高,定位结果的可靠性较强。随后,选取全球分布的8个IGS(internationalGNSS service)连续跟踪站2009年1月内某四天的观测数据,利用上述两种电离层观测值计算所有卫星的DCB,并将计算结果与CODE发布的月平均值进行比较,其中,平滑伪距电离层观测值的卫星DCB估值与CODE(Centre for Orbit Deter mination in Europe)发布值的差别较大,部分卫星甚至可达0.2～0.3 ns,而PPP电离层观测值而言,绝大多数卫星对应的差异均在0.1 ns以内。

GPS精密单点定位精度测试与分析

GPS精密单点定位技术是目前GPS研究领域的热点之一。文中先简要介绍了精密单点定位的数学模型、数据处理总体思路以及不同IGS产品对解算结果的影响;然后从静态和地面车辆动态两种模式分别介绍了精密单点定位精度测试过程与数据分析结果。实验测试结果表明:精密单点定位可以达到厘米级的定位精度(WGS 84坐标),收敛速度一般为30 min之内。

单站多参数GLONASS码频间偏差估计及其对组合精密单点定位的影响

在分析传统GPS/GLONASS组合PPP数学模型中忽略GLONASS码IFB不足的基础上,提出一种基于"多参数"的组合PPP与码IFB估计算法。将"频间偏差"与"系统时差"参数进行合并,通过引入多个独立的"时频偏差"参数对组合PPP中的GLONASS码IFB进行函数模型补偿,同时可实现基于单个测站观测数据的码IFB精确估计。对配备6种GNSS品牌接收机的30个IGS站实测数据进行GLONASS码IFB估计与分析。结果表明:各品牌接收机不同频率通道的GLONASS码IFB可达数米,且表现出与频率的明显相关性,但难以通过简单函数建模为其提供精确的先验改正值;相同品牌接收机的GLONASS码IFB整体上具有相似的特性,而在个别测站会表现出异常特征;即使接收机类型、固件版本及天线类型完全相同的测站,GLONASS码IFB值也可能存在显著差异。新算法能实现对GLONASS码IFB的有效补偿,明显加快组合PPP的收敛速度。虽然引入多个附加参数会导致函数模型自由度减小,但对定位精度的影响有限,与传统"单参数"法进行组合PPP的定位精度相当。

DCB对精密单点定位精度影响研究

分析精密单点定位观测模型中的卫星钟差改正项(包含硬件延迟偏差改正),给出采用IGS精密卫星钟差产品进行卫星钟差改正时的硬件延迟偏差改正方法。并通过实测数据定量分析硬件延迟偏差改正在静态及动态两种定位方式中的影响。实验结果表明:精密单点定位中,硬件延迟偏差改正对静态定位的影响很小,可以忽略;对动态定位的影响可达到cm级,应该加以考虑。

Galileo/GPS精密单点定位收敛时间与定位精度的比较与分析

研究了Galileo PPP参数估计及其误差处理方法,并采用MGEX 1924和1925周的数据进行了试验分析。结果表明,Galileo系统的平均可见卫星数不到GPS的一半。卫星数为4颗左右时,定位收敛通常需要180个历元,而达到6颗时仅需要66个历元。可见卫星数的增加显著提升了Galileo的收敛速度,随着卫星数的进一步增多将会达到与GPS收敛速度相当的水平。Galileo的3 h静态PPP收敛后的定位偏差约是GPS PPP的2.5倍,达到4.75 cm。随观测时间的增加定位精度提升显著,其6、12、24 h的定位精度分别能达到2.38、1.51和1.26 cm;其中12和24 h的定位精度比GPS略低约0.40 cm,但二者水平方向的精度优于1 cm,高程方向的偏差比1 cm稍大。

静态精密单点定位的精度和收敛性分析

精密单点定位(PPP)是当前GPS界研究的热点之一。为讨论其精度及收敛性,应用TriP软件处理分析5 min、30 min、2 h、24 h不同时段长度的单站GPS观测值。结果表明,随着观测时间的增加,定位精度不断提高,30 min内即可稳定在厘米级,最终实现毫米级精密定位。与此同时定位结果不断收敛,且收敛速度由快变慢,前15 min收敛较快,此后随观测时间的增加收敛速度逐步变慢且逐渐趋于缓和。

卫星轨道与钟差对精密单点定位精度的影响

为分析不同卫星轨道与钟差产品对精密单点定位精度的影响,选取不同的卫星轨道与钟差产品组合,分别进行不同时长的静态精密单点定位试验。结果表明,快速轨道和钟差与最终轨道和钟差的定位精度是一致的,1 h定位精度在2 cm左右,6 h定位精度提高3倍以上,达到毫米级,定位精度随观测时间的增长而提高;超快轨道实测部分与最终轨道的定位精度十分接近,1 h定位精度在3 cm左右,6 h定位精度可达到毫米级;超快轨道外推部分与最终轨道的定位精度差异明显,1 h定位精度在3 cm左右,2 h后定位精度均在1 cm左右。

精密单点定位在线GNSS数据处理精度比较分析

利用自动精密定位服务(APPS)、GPS分析定位服务(GAPS)、加拿大空间参考系统(CSRS)以及magicGNSS四个在线精密单点定位(PPP)网络数据处理软件,分别采用静态、静态模拟动态方式处理了若干国际GPS服务(IGS)跟踪站的观测数据,比较分析了四个在线PPP定位服务的数据处理能力及其精度。结果表明:不同的PPP在线定位服务的定位精度及其稳健性有所差异,但基本上都能够满足静态mm^cm级,动态1~2 dm的定位精度。

GPS双频精密单点定位软件及其精度分析

简要介绍了GPS双频精密单点定位数学模型及自主研制的精密单点定位软件。采用不同运动状态的实测数据进行静态、静态模拟动态和机载动态解算实验并从外符合的角度进行精度评估。实验结果表明:单天静态解精度达到cm级;动态解算精度达到cm-dm级。

基于北斗3号PPP-B2b信号的精密单点定位精度分析

选取IGMAS中国区域的5个测站2020年年积日(doy)112~116期间的观测数据,分析北斗3号PPP-B2b信号静态、动态精密单点定位(PPP)精度。结果表明,B2b轨道产品R、A、S方向精度分别优于0.07 m、0.33 m、0.24 m,钟差STD优于0.08 ns;在中国区域内,利用北斗3号PPP-B2b信号,静态PPP定位N、E、U方向精度RMS分别达到0.8 cm、1.5 cm、1.6 cm,动态PPP定位精度RMS分别达到3.6 cm、6.0 cm、12.2 cm,可满足导航与位置服务、大地测量等应用服务需求。

三种在线GPS精密单点定位软件的精度比较

利用APPS-PPP、CSRS-PPP和GAPS-PPP三种在线GPS精密单点定位(PPP)软件处理了不同纬度地区以及太阳耀斑爆发生期间的IGS跟踪站数据。通过对处理结果的精度分析可知:三种处理软件单天解在E、N、U三个方向上的精度均优于3.5cm,且三个坐标分量上的互差不超过1.5cm;在太阳耀斑发生期间的定位精度没有明显降低。