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.

GPS/BDS/Galileo/GLONASS实时精密单点定位性能评估

随着卫星导航系统的迅速发展及人们对实时高精度定位性能日益增大的需求,越来越多的分析中心开始提供支持多系统的状态空间表述(SSR)产品。因此评估不同分析中心产品在不同系统组合下的定位性能十分必要。本文选取全球范围内的20个测站,对中国科学院(CAS)、武汉大学(WHU)和法国空间研究中心(CNES)3个分析中心提供的实时产品进行全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)/伽利略卫星导航系统(Galileo)/格洛纳斯全球卫星导航系统(GLONASS)实时精密单点定位(PPP)处理,并从实时产品可用性、收敛时间及定位性能进行分析。实验结果表明:WHU中心提供的GPS卫星可用性最好,GLONASS系统较差,且缺失了2颗卫星,CAS播发的BDS实时产品最好,提供了全部的BDS卫星改正数;静态模式下双系统组合中GPS+BDS组合的收敛时间最短,动态模式下双系统组合中GPS+Galileo的收敛时间最短,且在动态模式下,所有分析中心的GPS+Galileo+BDS+GLONASS组合收敛时间都明显优于GPS+Galileo+BDS组合;单系统中GPS的定位精度最优,静态模式下高程方向上优于2.5 cm,水平方向上优于1.7 cm;动态模式下高程方向上优于6.5 cm,水平方向上优于3.1 cm;但加入GLONASS的四系统组合并不能明显地提高定位精度。

不同分析中心产品精密单点定位性能评估

为了进一步帮助用户及时了解各分析中心发布的精密轨道和钟差产品质量,改善精密单点定位(PPP)结果的精度和收敛时间,评估分析国际全球卫星导航系统(GNSS)监测评估系统(IGMAS)和国际GNSS服务组织(IGS)不同分析中心的精密产品:针对北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)提供的新频点B1C和B2a,建立BDS卫星端差分码偏差(DCB)改正模型;然后采用北斗卫星导航系统(BDS)B1I/B3I和B1C/B2a组合以及GPS L1/L2组合,针对不同分析中心精密产品选取15个多模GNSS实验跟踪网(MGEX)测站5 d采集数据进行静态和仿动态PPP性能分析。实验结果表明,新频点B1C/B2a组合相较于传统B1I/B3I组合具有更高的定位精度,在静态PPP中,E和N方向上的定位精度可分别提高4.4%和4.3%;此外,不同分析中心精密产品下的BDS/GNSS PPP定位性能存在差异,具体而言,COD、GFZ和WUM产品下的定位性能较好,IAC产品下的定位精度存在波动情况而不太稳定,IGMAS产品定位精度略差于其他分析中心,可能与其轨道产品采样间隔较大有关,SHAO产品在动态PPP中的定位误差较大。

GPS精密单点定位技术(PPP)在像片控制测量中的应用

GPS投入使用以来,其相对定位技术得以快速发展,GPS精密单点定位技术(PPP)的出现,极大地提高了工作效率。该技术可以达到分米甚至厘米级精度,可满足1∶5 000,1∶10 000及以上比例尺航测成图像片控制点精度要求。本文以宝清县测区1∶10 000比例尺为例,介绍GPS精密单点定位技术(PPP)在像片控制测量中的应用。

精密单点定位技术在GPS辅助无人机航空摄影中的应用

结合GPS辅助航空摄影生产项目,文章将精密单点定位技术应用于POS辅助无人机航空摄影数据解算,与传统的差分GPS定位的精度进行比较分析,并通过样区检测其测图精度。结果表明,在GPS辅助无人机航空摄影中,采用精密单点定位技术解算的精度与差分GPS定位技术基本相当,可大大减少外业工作量和作业成本。

精密单点定位(PPP)技术在区域矿区的应用

随着精密单点定位技术的成熟和实用方便,并且在精度上在局部能达到实际应用要求,就越来越多被应用。本文从精密单点定位技术的发展、选取参考解算模型和精度处理分析,结合矿区的实际情况,总结精密单点定位技术的应用情况。

GPS/BDS-3/Galileo精密单点定位模糊度固定

为了进一步提高全球卫星导航系统(GNSS)多系统组合精密单点定位(PPP)精度和收敛速度,提出一种GPS/BDS-3/Galileo精密单点定位模糊度固定(AR)方法:利用武汉大学发布的多系统相位小数偏差产品(FCB),采用无电离层组合PPP模型,实现全球定位系统(GPS)/北斗三号卫星导航系统(BDS-3)/伽利略卫星导航系统(Galileo)三系统组合精密单点定位模糊度解算(PPP-AR);并通过对PPP收敛速度以及定位精度等方面进行分析来评估组合后的定位结果。实验结果表明,在数据观测质量方面,地面观测站同时观测三系统卫星总数可以达到31颗;三系统各频点的多路径误差基本在0.3 m以内,三系统各频点的信噪比基本在37 dB·Hz以上;在采用FCB产品进行PPP-AR方面,定位收敛时间优于11.25 min,东、北、天(E、N、U)3个方向的定位精度分别优于1.5、1.1、4.7 cm;相对于PPP浮点解的结果,三系统组合PPP-AR在定位收敛时间和定位结果方面分别提升21%和20%左右。

混合时间差分和非差分载波相位的无人机精密单点定位

针对精密单点定位(PPP)在载波相位模糊度估计值收敛之前,定位精度波动较大,这一阶段对于传统PPP技术来说需要几十分钟的时间,难以满足快速无人机作业需求,且时间差分载波相位(TDCP)技术可以消除模糊度等常值变量,计算得到的历元间位置变化量精度较高,但是受系统误差影响较大且增加了数据的相关性,误差会随着时间积累等问题,提出一种PPP和TDCP相结合的无人机定位算法:基于20Hz高采样固定翼无人机实际观测数据,对比分析基于传统PPP、TDCP、混合TDCP与非差观测PPP 3种方法的无人机定位性能。结果表明,混合TDCP和传统非差观测的无人机PPP定位算法的精度较传统PPP方法提高71.5%。

精密单点定位(PPP)技术在像控测量中的应用研究

介绍了精密单点定位技术,并进行基于精密单点定位技术的像控点测量试验,分析了基于精密单点定位技术的像控点测量的精度。总结出了采用精密单点定位技术进行像控点测量的作业流程、精度情况和相对于常规静态相对定位的优点,为外业像控测量提出一种新思路。

关于GPS精密单点定位(PPP)技术的精度探讨

用实例数据验证了GPS PPP技术的精度水平及影响因素等。结果表明,PPP技术的精度水平可以用于小比例尺测图直接定向;PPP精度受限于精密星历的精度水平及软件的算法。

GNSS精密单点定位技术及应用进展

综合分析讨论了GNSS精密单点定位(PPP)技术及应用的最新进展。重点对GNSS精密单点定位实数解、固定解、实时精密单点定位、PPP-RTK和多频多系统精密单点定位等5个方面的核心关键技术和实现方法进行了总结和讨论。结合PPP技术的特点和优势,论述了PPP在低轨卫星定轨、地震、对流层和电离层等方面的典型应用。针对多频多系统GNSS的最新发展动态,展望了PPP技术今后的发展趋势,并指出了精密单点定位技术和推广应用还有待进一步研究的问题。

GPS精密单点定位技术(PPP)在像片控制测量中的应用探讨

GPS投入使用以来,其相对定位技术得以快速发展,但绝对定位即单点定位技术发展相对较慢。作者以蔚县测区为例,再次验证了精密单点定位技术实际达到的精度,该技术可以达到分米甚至厘米级精度,可满足1∶5000、1∶10000及以上比例尺航测成图像片控制点精度要求。

BDS-3 PPP-B2b实时精密时间同步方法探讨

针对传统实时精密单点定位(PPP)时间同步方法需要连接互联网,以及对北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)精密单点定位服务信号(PPP-B2b)用于长基线实时时间同步的研究较少的问题,提出一种将PPP-B2b信号用于PPP时间同步的实时时间同步方法:将高精度铷原子钟作为全球卫星导航系统(GNSS)接收机外频标输入,通过GNSS接收机实时接收PPP-B2b改正数,解算接收机钟差并实时调整铷原子钟,输出与时间基准同步的秒脉冲(1PPS)信号,较之传统GNSS接收机输出1PPS有更佳的频率稳定性;设计PPP-B2b时间同步硬件测试平台对提出的PPP-B2b时间同步方法进行测试。结果表明,通过PPP-B2b时间同步方法进行时间传递的精度优于0.2 ns;短基线实测实时时间同步精度优于0.95 ns;卫星模拟器仿短基线精度优于0.87 ns,仿长基线精度优于0.9 ns。

城市环境下多系统PPP/INS定位测速性能分析

为了进一步提升动态环境下的组合导航定位测速的精度,对城市环境下多系统精密单点定位(PPP)/惯性导航系统(INS)定位进行测速性能分析:基于消电离层组合PPP模型构建松、紧组合PPP/INS模型,利用卡尔曼滤波实现PPP/INS定位测速算法;然后通过车载实测数据验证PPP/INS模型的定位测速精度,并分析全球定位系统(GPS)/INS松、紧组合,GPS+伽利略卫星导航系统(Galileo)/INS松、紧组合和GPS+格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)+Galileo/INS松、紧组合的定位、测速性能。结果表明,PPP/INS的定位精度在观测卫星数目较多的情况下可达到厘米级,测速精度可达到亚厘米级;在城市环境中采用多卫星系统组合是改善精度的一个重要途径,在观测卫星数目较多的情况下松组合与紧组合精度基本相当,全球卫星导航系统(GNSS)观测状况不佳时,紧组合与松组合模式相比精度可有明显提高;不同卫星系统下,紧组合较松组合的测速精度均能有所提高。

精密单点定位技术在地籍测绘中应用的展望

分析了国内外对精密单点定位技术的研究,介绍了其定位精度和作业方法非常适合地籍测绘工作,将会在地籍测绘工作中得到快速广泛的应用。

GPS非差相位精密单点定位技术的发展

论述了非差相位精密单点定位的原理、方法,讨论了非差相位精密单点定位及其数据处理过程中的误差改正、数据预处理方法.展望了非差相位精密单点定位的应用:利用单台双频GPS接收机在全球范围内进行静态或动态作业,可直接得到高精度的ITRF框架坐标,对高精度动态导航定位及低轨卫星的定轨等具有重大意义.

香港地区非差非组合PPP-RTK定位性能评估

为探究非差非组合(UDUC)PPP-RTK模型定位性能,基于香港地区连续运行参考网(CORS)数据进行分析研究。首先采用服务端PPP-RTK模型处理参考网观测数据,得到对应区域的卫星、大气产品;随后用户站基于网端产品进行解算,得到各历元的位置结果;最后将PPP-RTK解算结果与单基线电离层加权(IW)RTK模型和电离层浮点(IF)RTK模型处理结果进行比较分析。结果表明,在大气产品约束下,PPP-RTK模型的单历元解算结果能达到99%以上的模糊度固定成功率,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、4 cm;多历元解算(静态仿动态)在任意时间均能实现首历元固定模糊度,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、2 cm。在没有大气约束的条件下,PPP-RTK静态仿动态解算在2~5 min内实现模糊度首次固定。经过比较,UDUC PPP-RTK在定位精度、模糊度固定成功率、模糊度固定速度面均远优于单基线IW RTK和IF RTK模型,可实现全天候、可靠的、实时动态的高精度绝对定位,在国防建设、交通运输、精密农业等领域具有更加广泛的应用前景。

潮汐对BDS精密单点定位的影响

为了进一步提升精密单点定位(PPP)的精度,研究分析潮汐对北斗卫星导航系统(BDS)精密单点定位的影响:给出固体潮、海潮和极潮改正模型;然后选取全球范围内24个测站,对比分析固体潮、海潮和极潮对BDS精密单点定位的影响。结果表明:1)固体潮对BDS精密单点定位结果影响最大,特别是加入固体潮改正后对高程方向有明显提升。BDS-2在高程方向有45%的测站达到厘米级改正,BDS-3和BDS-2/BDS-3分别有68%的测站和82%的测站达到厘米级改正。2)海潮对沿海测站BDS精密单点定位影响显著,加入海潮改正后沿海测站BDS-2、BDS-3和BDS-2/BDS-3改正量达到毫米级比例数量分别为77%、54%和23%,内陆测站改正量达到毫米级比例的数量分别为27%、9%和9%。3)极潮对BDS精密单点定位影响较小,大部分测站加入极潮改正后在高程方向的改正量为毫米级。

精密单点定位技术在测绘生产中的应用

首先概括了PPP技术的发展情况、技术原理以及作业特点,然后通过实例分别阐述了采用在线定位服务系统和单机软件进行数据解算的方法,并对计算结果的精度进行对比分析,证明了该技术可以运用于日常的测绘生产实践中。

顾及BDS-2/BDS-3间ISB的精密定位及时频传递性能评估

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)-3已于2020年7月31日正式向全球用户提供定位、导航和授时服务,因BDS-2与BDS-3在信号调制方式及特性上存在差异,接收机端在接收与处理BDS-2、BDS-3信号时将存在系统间偏差(inter-system bias,ISB)。文章采取忽略ISB(ISB_(NO))、ISB估计为常数(ISB_(CT))、ISB估计为随机游走(ISB_(RW))、ISB估计为白噪声(ISB_(WN))4种随机模型,分别使用GBM、WUM、CLK93实时精密产品,基于BRUX、CEDU、CUT0、HOB2、HARB、PTBB站点的观测数据,对BDS-2/BDS-3组合事后、仿实时精密单点定位(precise point positioning,PPP)及时频传递性能进行评估。结果表明:GBM、WUM产品事后平均PPP定位精度、收敛时间均在1.7 cm、23.3 min,估计ISB策略的定位及时频传递性能均稍优于忽略ISB策略,ISB_(CT)的数据处理策略最优。CLK93产品仿实时PPP的三维定位精度优于4.0 cm,估计ISB与忽略ISB的定位精度相当、收敛时间有所缩短、时频传递稳定度有所提升,ISB_(CT)、ISB_(RW)、ISB_(WN)相比ISB_(NO)解算策略在60000 s的平均频率稳定度分别提高了8.03%、25.32%、24.21%。综合比较,BDS-2/BDS-3组合PPP的ISB_(CT)、ISB_(RW)策略定位及时频传递性能优于ISB_(NO)、ISB_(WN)策略。