北斗中长基线动态定位首次固定时间和定位精度分析

给出单基站北斗中长基线动态定位的数学模型和误差处理策略,基于中国天津、武汉和广东CORS站网的多条中长基线实测数据,对模糊度首次固定时间和定位精度进行评估与分析。结果表明,对于目前的北斗区域系统而言,北斗中长基线的首次固定时间与测站纬度和观测时段有明显的相关性,中国北方地区的平均首次固定时间约为2h,中部地区约为1.5h,南方地区不到1h,同一条基线不同时段的首次固定时间存在差异;模糊度正确固定后的动态解算精度RMS在东方向、北方向、高程方向分别为2.5cm、2.1cm和6.1cm。

GPS/Galileo双系统三频实时PPP固定解性能分析

针对实时精密单点定位模糊度解算方法未能较好兼容多频多系统GNSS观测数据这一问题,提出了一种双系统三频GNSS实时PPP模糊度解算方法,实现了GPS/Galileo双系统三频实时PPP固定解.实验结果表明,GPS/Galileo双系统三频实时PPP固定解平均首次固定时间为19.3 min,首次固定时在E、N和U方向上定位精度分别可达到3.0、2.5和3.2 cm,相比单GPS三频实时PPP固定解,首次固定时间可缩短23.2%,首次固定时E、N和U方向上定位精度可分别提高约11.8%、13.8%和13.5%.

基于多系统组合的PPP模糊度快速固定研究

探讨了组合多系统的精密单点定位(PPP),通过MGEX实测数据进行多系统PPP解算,分析了不同系统组合PPP定位精度和收敛速度,以及多系统组合对GPS模糊度首次固定时间的影响。实验结果表明,在静态和仿动态条件下,组合系统PPP的收敛速度和短时间定位精度明显优于单系统PPP,同时多系统组合PPP能够加快浮点模糊度收敛,缩短GPS PPP模糊度的首次固定时间。

部分模糊度固定技术在动态精密单点定位中的应用

在精密单点定位中,模糊度固定是一个难点问题,而由于窄巷模糊度波长较短,对其进行固定更为困难。本文采用逐级模糊度固定的策略,利用整数相位钟法实现了GPS PPP模糊度固定。在此基础上,改进传统LAMADA方法所采用的全部模糊度固定(FAF)技术,采取了一种部分模糊度固定(PAF)技术,并将其应用到窄巷模糊度固定中。该方法综合考虑位置精度因子、连续观测历元数、模糊度精度因子和Ratio值等因素,在兼顾模糊度固定可靠性的同时去提升模糊度固定率。通过4个MGEX站的实测数据进行动态PPP实验,结果表明:相较于FAF方法,PAF方法有效的提高了模糊度的固定率并进一步改善了定位精度;在观测条件较少或者残余误差较大时,部分模糊度固定可减少首次固定的时间。

基于多GNSS融合的GPS PPP模糊度固定方法

通过BDS/GPS/GLONASS组合的方式加速PPP的收敛,利用整数相位钟法实现GPS PPP模糊度的固定,并通过6个MGEX测站的数据进行PPP动态实验。结果表明,固定解的精度优于浮点解,而基于BDS/GPS/GLONASS融合的PPP固定解定位精度优于单GPS PPP固定解;GPS固定解PPP平均模糊度首次固定时间(TTFF)为46.1min,而基于BDS/GPS/GLONASS融合的固定解PPP首次固定时间仅为25.8min,相应的模糊度固定率也由78.6%增加到87.4%。

GEO卫星对BDS中长基线精密定位的影响分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)中特有的地球静止轨道(GEO)卫星存在轨道精度低和空间结构变化缓慢的问题,分析GEO卫星对BDS中长基线精密定位的影响:基于BDS中长基线精密定位算法,采用连续运行参考站系统(CORS)观测数据,对倾斜地球同步轨道(IGSO)+中圆地球轨道(MEO)+GEO组合和IGSO+MEO组合分别进行基线解算,探讨GEO卫星对BDS中长基线精密定位的卫星几何构型、宽巷模糊度固定效果、窄巷模糊度首次固定时间及定位精度的影响。实验结果表明,部分GEO卫星宽巷模糊度的小数部分存在系统性偏差,其宽巷模糊度需要5 h左右才能得到90%的固定率;加入GEO卫星后,窄巷模糊度首次固定时间从25缩短到16min,缩短了36%;BDS全星座组合的2h静态解算精度水平方向为2.1 cm,高程方向为3.5 cm;GEO卫星有利于提升BDS中长基线定位性能。

PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较

首先简要回顾了精密单点定位(PPP)技术在最近几年的发展现状,重点总结了高采样率钟差实时快速估计、多系统组合PPP模糊度固定、多频GNSS PPP模型及其模糊度固定、PPP快速初始化、PPP-RTK等若干热点方向的最新研究进展。在此基础上,利用目前四大卫星导航系统(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)最新的实际观测数据,全面比较分析了各系统及多系统组合PPP定位性能,重点给出了北斗二号+北斗三号PPP浮点解和固定解的定位精度、收敛时间和首次固定时间。结果表明:我国北斗导航卫星系统已经可以实现与其他导航卫星系统基本相当的PPP定位性能。北斗二号+北斗三号组合PPP的收敛时间/首次固定时间20~30 min;静态解的东、北、天方向定位精度在毫米到厘米级;动态解水平方向约5 cm,高程方向约7 cm;多系统组合可显著提高PPP定位精度、收敛时间和首次固定时间:固定解定位精度比浮点解在东、北、天方向分别提升了14.8%、12.0%和12.8%;相比单GPS,多系统组合PPP浮点解的收敛时间和固定解首次固定时间分别缩短了36.5%和40.4%。

无人机单频RTK天线的性能比较分析

针对现有无人机单频GNSS天线性能良莠不齐从而影响单频RTK性能的问题,选取了4种无人机单频GNSS天线,基于UBLOXM8T模块采集4种天线在不同观测环境下的单频观测数据;分析其双差伪距观测值的精度以及对整周模糊度的初始化时间的影响。分析结果表明:不同天线的伪距噪声差异较大,直接影响模糊度的初始化时间;选择合适的GNSS天线是无人机高精度定位的关键。

GLONASS辅助动态GPS精密单点定位模糊度固定

与模糊度为浮点解的精密单点定位(precise point positioning,PPP)相比,PPP模糊度固定技术具有更快的收敛速度和更好的定位精度。但当GPS卫星数目少或几何构形不好时,需要较长时间实现GPS PPP模糊度的首次固定,通过加入GLONASS卫星可以有效缩短首次固定时间。推导了基于整数相位钟法的GPS/GLONASS组合PPP模型并进行了大量实验解算。40组静态模拟动态实验表明,GPS PPP模糊度首次固定平均需要50.2min,但在GLONASS辅助下只需25.7min,减少了48.8%,而且定位精度也有提高。车载动态实验表明,由于受观测条件限制,GPS PPP模糊度难以固定,但在GLONASS辅助下仍能实现GPS PPP模糊度固定。

GNSS非组合PPP部分模糊度固定方法与结果分析

在精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术中,模糊度固定错误将导致严重的定位偏差,为保证PPP模糊度实现更可靠的固定,需对模糊度子集的选取方式进行优化。提出了一种将质量控制与施密特正交化相结合的PPP部分模糊度固定方法。在全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)多系统融合条件下,选取多模GNSS实验数据,在非差非组合PPP模型中对比分析施密特正交化方法与高度角选星方法,并进行模糊度固定及定位性能验证。结果表明,施密特正交化方法相比高度角选星方法,各天与各站平均历元固定率在静态模式下分别提高了7.74%与11.46%,在仿动态模式下分别提高了7.90%与7.78%;各天与各站的首次固定时间在静态模式下分别提高了22.30%与25.42%,在仿动态模式下分别提高了20.44%与19.65%。在PPP模糊度固定和定位精度方面,多系统融合相比单BDS(BeiDou navigation satellite system)提升效果明显,在95%分位数条件下,水平和高程方向收敛时间分别平均减少20.00 min和19.00 min,水平和高程方向定位精度分别平均改善了1.50 cm和1.12 cm。在非差非组合PPP模型中,采用施密特正交化PPP部分模糊度固定方法可以显著提升模糊度固定性能,改善定位精度。

GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo PPP快速模糊度固定

多系统精密单点定位（precise point positioning,PPP）模糊度固定及部分模糊度固定策略对实现快速模糊度固定至关重要。评估了当前GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo 4系统星座状态下PPP首次模糊度固定时间所能够达到的水平。当首次模糊度固定时间小于300s时,GPS固定模式的固定解比例仅为28%,若改为GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo固定模式,则固定解比例可高达90%。GPS固定模式的首次模糊度固定时间为533s,而GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo固定模式仅需176s,改进了约67%。4系统模糊度固定情况下全部模糊度固定解的首次模糊度固定时间为290s,而部分模糊度固定解的这一时间则为166s,部分模糊度固定策略在多系统PPP模糊度固定中的运用使得首次模糊度固定时间大约缩短了43%。未来GPS、GLONASS、BeiDou和Galileo 4个全球导航卫星系统的可视卫星个数可达120颗,PPP首次模糊度固定时间有望进一步缩短,从而有力推动PPP在实时定位领域中的应用。