GNSS天线相位中心模型更新对PPP的影响分析

目前,天线相位中心改正(PCC)模型由igs14.atx更新至igs20.atx,更新后的PCC模型会对精密单点定位的坐标参数估计产生影响。本文对比了更新前后的PCC模型,综合分析了四大全球卫星导航系统(GNSS)的在轨卫星和接收机天线的PCC模型,并选取了31个国际全球卫星导航系统服务组织(IGS)测站的观测数据进行精密单点定位数,通过点位偏差和点位精度来分析模型间差异对测站点位估计的影响。结果表明:在IGS框架和天线产品更新后,全球定位系统(GPS)、格洛纳斯系统和伽利略系统的点位偏差下降0.7、2.4和1 mm,北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)增加了0.3 mm;4个系统的点位精度与更新前相当,变化在1 mm内。多GNSS系统联合处理下定位效果有明显改善,点位偏差平均减少了约1.2 mm,点位精度提高了1.5 mm。除此之外,在IGS20框架下使用igs14.atx中的模型后,4个系统的定位性能受到不同程度的影响。

GNSS-PPP多系统多频点组合定位精度分析

为了进一步推广全球卫星导航系统(GNSS)精密单点定位(PPP)技术并实现多GNSS-PPP工程应用,基于国际GNSS服务组织(IGS)多模GNSS实验跟踪网(MGEX)测站数据,研究GNSS-PPP组合定位的精度以及性能:介绍和分析4大GNSS综合PPP技术;并采用多系统多频点组合定位测试PPP的收敛时间和定位精度,同时针对不同高度截止角对比分析单GPS-PPP与多GNSS-PPP效果。结果表明:多系统组合定位比单GNSS系统在精度以及收敛时间上都有显著改善,东、北、高3个分量的精度可平均提升30.7%,收敛时间可降低55.3%;由于多系统组合定位增加了可见卫星数,因此截止高度角对GNSS-PPP结果影响较小。

GNSS在线数据处理系统的比较与分析

分析AUSPOS、SCOUT和OPUS三种GNSS在线数据处理系统的组成、操作界面和解算结果,在试验研究的基础上,对上述三种GNSS在线数据处理系统的精度及其实用性进行综合评价,得出AUSPOS的界面较友好,内符合精度较高,三大系统的外符合精度的差异没有一定规律等结论。

GNSS在线数据处理系统对比分析

为避免用户使用不同GNSS在线数据处理系统可能具有的盲目性,提高系统在国内的利用率及应用价值,本文对国际上流行的AUSPOS、OPUS、APPS、CSRS和GAPS五个系统进行了对比分析。利用IGS测站进行算例测试,得出结果为:五个系统具有界面友好,定位精度高等特点;不同系统对数据量的要求存在差异;APPS和CSRS较GAPS、AUSPOS和OPUS精度高,X和Y方向均可达到mm级,且在不同纬度位置的测站的精度差异小;国外GNSS在线数据处理系统在我国测区范围内均可达到cm级定位精度。

基于HNCORS的高精度GNSS在线处理系统研发

基于湖南CORS基准站网和Bernese软件,利用Perl编程语言和Web编程语言,研发出一套服务于湖南省GNSS用户的高精度GNSS在线处理系统,而后设计CORS基准站测试实验,对系统处理结果的精度和可靠性进行了分析,最后通过工程项目数据解算实验和模拟变形监测实验,验证了系统在工程项目和变形监测中应用的可行性。结果表明,系统可向湖南省GNSS用户提供厘米至毫米级位置服务,在工程领域和变形监测领域有良好的应用前景。

不同环境下手机GNSS数据质量及PPP性能分析

为了进一步提高智能手机的定位精度,提出一种不同环境下智能手机全球卫星导航系统(GNSS)数据质量及精密单点定位(PPP)性能的分析方法:通过可见卫星数、数据完整率、数据中断次数、载波噪声密度比(C/N0,文中简称为载噪比)、多路径5个指标对小米8手机在开阔、信号塔、河边、树荫和高楼5种不同环境下的GNSS数据质量进行对比分析;随后测试其在不同环境下的PPP性能。结果表明:在可见卫星数方面,全球定位系统(GPS)与北斗卫星导航系统(BDS)观测卫星数明显较多;在数据完整率方面,L5/E5a频率信号相对L1/E1频率信号更易受环境因素的影响;对于数据中断情况,L5/E5a频率信号发生中断的次数在开阔、信号塔、河边和树荫4个不同环境下分别比L1/E1频率信号增加了95%、89%、54%和32%;对于载噪比,不同环境下的L1/G1/B1/E1频率信号C/N0均与高度角呈明显正相关关系,而L5/E5a频率信号C/N0与高度角无明显相关关系;在多路径方面,小米8手机的多路径均方根误差是天宝大地型接收机的5倍多,表明手机内置的线性极化天线对多路径的抑制能力较差;另外,河边和高楼环境下的多路径误差明显增大;在定位性能方面,使用单双频混合PPP模型在静态开阔环境下小米8手机三维定位精度可达1.45 m,相比信号塔、河边、树荫和高楼环境分别提高了6%、42%、44%和94%,动态PPP三维定位精度相比静态下降到2.35 m。

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。

削弱磁暴对PPP影响的周跳探测阈值模型

为了减少磁暴环境下全球卫星导航系统(GNSS)载波相位观测值的周跳误探率,从而提高GNSS精密单点定位(PPP)性能,提出一种可削弱磁暴对PPP影响的周跳探测阈值模型:利用不同磁暴强度下15个磁暴日的国际GNSS服务组织(IGS)站总计3524组观测数据构建顾及电离层扰动指数(ROTI)的周跳探测阈值模型,简称ROTI_CSTM;并通过采用强磁暴、中磁暴、弱磁暴下全球158个IGS跟踪站观测数据对ROTI_CSTM模型进行PPP实验验证。结果表明,相比于常用的图尔博·埃迪特(TurboEdit)周跳探测阈值,采用ROTI_CSTM的全球定位系统(GPS)PPP在弱磁暴、中磁暴、强磁暴环境下的水平方向定位精度可分别提高16.98%、17.06%和52.44%,在高程方向的定位精度可分别提高25%、16.39%和59.43%;相比于甘普(GAMP)软件的阈值模型,在弱磁暴、中磁暴、强磁暴环境下的水平方向定位精度可分别提高4.04%、11.40%和20.90%,在高程方向的定位精度可分别提高5.37%、7.75%和26.23%。

GNSS漂流浮标实时在线波浪测量技术及其软件实现

波浪是一种重要且复杂的海洋水文要素,对海浪进行稳定、长期、有效的监测具有重要意义。针对传统波浪观测设备价格昂贵、实时性差的问题,本文研究了基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)载波相位历元差分算法的漂流浮标实时在线波浪测量技术及其实现方法,包括硬件选型及组成、实时在线软件的设计思路和工作原理。通过比较分析近海及远海试验的实时回传测波结果,验证了GNSS漂流浮标实时在线波浪测量技术及其软件的可行性和精确性。在近海试验中,对比2套测试浮标实时回传结果与Datawell DWR-G4浮标事后导出结果,表明两者有效波高差值的均方根(Root Mean Square, RMS)分别为6 cm和4 cm,优于主流测波浮标产品技术指标(0.1 m+5%H,H为波高),两者平均周期差异RMS分别为0.48 s和0.49 s,要素反演性能良好。在远海试验中,4套测试浮标实时回传的有效波高和平均周期结果与再分析产品呈现出较高的一致性。

基于GNSS的在线工程测量系统设计研究

针对基于GNSS的在线工程测量系统设计相关内容,做了简单的论述,总结了设计要点,共享给相关人员参考。从工程测量实践的效果来说,应用在线工程测量系统,对提高测量工作的效率和水平,有着积极的作用,具有推广应用价值。文章结合具体实例进行分析。

应用GNSS在线服务系统提升基准站建设质量

在GNSS连续运行基准站建设时,在基准站选址阶段均要对基准站观测环境进行测试。目前,对测试数据进行质量分析时通常采用TEQC软件,但采用TEQC软件主要获得的是点位环境的质量指标,无法确定网解时点位的可靠性与精度。为进一步提升基准站建设质量,提出利用高精度GNSS在线服务系统与TEQC软件相结合的基准站数据质量控制方法,并以某区域CORS站测试数据为例,验证该方法较传统方法的优势与可行性,为GNSS基准站的选址与质量控制提供切实可行的解决方案。

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%。

基于UofC模型的多系统组合PPP解算性能分析

针对GNSS多系统组合进行PPP定位的问题,推导了基于UofC模型的多系统组合PPP的函数模型和随机模型。最后采用IGS观测站30 d的部分观测数据对不同组合模式的PPP进行了解算。试验分析结果表明:GNSS多系统组合PPP收敛时间与GPS单系统相比可以缩短30%~50%。对于定位精度,在观测时长较短时(如0.5 h),GNSS多系统组合PPP整体上具有较优的定位精度,N、E方向偏差和标准差分别为0.3、0.5 cm和1.9、4.3 cm,短时间内由于对流层参数与垂直方向的强相关性,使得U方向精度稍差。此外,在卫星高度截止角大于40°的条件下,单系统可见卫星数不足从而导致无法进行连续定位,但多系统组合具有更多的可视卫星,仍能获得较好的定位精度,使其在建筑物密集区、山区和卫星遮挡较为严重的恶劣条件下具有实际应用价值。

GNSS/声学系统定位精度影响因素分析

在建立海洋大地测量控制网的过程中,通常采用GNSS/声学结合定位的方式确定海底控制点位置。本文从船载动态定位、测船航迹及航迹点个数、水下声学定位、应答器阵列性能等方面对影响GNSS/声学系统定位精度的因素进行了详细讨论,并通过设计仿真试验进行了定量验证。试验模拟了圆阵列形式布设的控制点,采用海上GNSS实测数据和模拟水下测距数据,分别分析了系统在3类主要因素影响下的定位效果。结果表明,提高船载GNSS动态定位精度、适当增加航迹点和数据观测量、设计合理的应答器阵列构型可以削弱误差影响,得到更准确的定位结果。

不同环境下GNSS互操作信号动态性能分析

针对全球导航卫星系统(GNSS)动态应用过程中,观测环境会随着载体运动发生变化,引起卫星可见数、卫星信号强度和观测数据质量的变化,影响用户端导航定位性能的问题,提出一种不同环境下GNSS互操作信号动态性能分析方法:以车载导航为例,抽取开阔路段、半遮挡路段和遮挡路段,从GNSS数据接收能力、数据质量和导航定位性能3个方面,分析不同环境下GNSS互操作信号B1C/L1/E1和B2a/L5/E5a动态性能。结果表明:1)GNSS数据接收能力。3种环境下北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的可观测卫星数大于9颗且PDOP值小于2.4,明显优于全球定位系统(GPS)和伽利略卫星导航系统(Galileo);随着环境遮挡严重,GNSS数据完整率明显下降,数据中断率增加。2)GNSS数据质量。观测环境变化对于信号载噪比和多路径存在明显影响;不同环境下B1C载噪比均值高于41 dB·Hz,且优于L1和E1频率,B2a频率载噪比值均高于43 dB·Hz,但略低于L5频率;BDS-3多路径效应均值优于40 cm,比GPS和Galileo稍差,其中B2a优于B1C。零基线噪声中B1C表现优于E1和L1,其中伪距观测值中L5频率较优,但在遮挡环境B2a优于L5;而载波相位中B1C频率表现最好。3)导航定位性能。不同环境下标准单点定位(SPP)中,L1与B2a精度较优;双频精密单点定位(PPP)中BDS-3 B1C/B2a精度最优,遮挡路段解算精度相较于GPS和Galileo分别提高了38%和10%。

基于GNSS监测系统的露天矿失稳边坡临滑预报

采用GNSS监测技术,在山西煤炭运销集团猫儿沟露天矿边坡潜在破坏区域建立自动化在线监测系统,通过变形数据的自动采集、处理与分析,对失稳边坡进行临滑预报,及时、准确、无误将预测结果上报矿方,避免发生人员伤亡及设备掩埋等事故,保证了矿山的安全生产。

GNSS观测值域增强PPP定位中综合改正数质量控制算法

若全球卫星导航系统(GNSS)观测值域综合改正数中存在粗差或周跳则不可避免地会影响精密单点定位(PPP)增强的定位结果.针对综合改正数中可能存在的异常,对综合改正数质量控制方法开展研究并提出异常识别与控制算法.该算法根据综合改正数特点,利用经过频间和二阶历元间差分后的综合改正数组合值采用中位数法进行异常识别与定位,并对使用该异常值的卫星采用模糊度重新初始化、降权或剔除方法进行控制处理,以减少异常值对结果的影响.以平均边长为26 km的部分香港连续运行参考站(CORS)组成的参考网以及科廷大学提供的零基线数据对该方法验证,结果表明:对30s采样间隔的数据该方法能够有效探测出差分组合值中大部分1周以上的较大异常和部分1周以内的异常,有效控制部分异常值对定位结果的影响.

GNSS非组合精密单点定位模型算法与应用

为了进一步发展全球卫星导航系统(GNSS)非组合精密单点定位技术(PPP),研究其算法和应用:构建非组合PPP从单频到多频、从单系统到多系统的满秩函数模型,并介绍各类非组合PPP模型的秩亏消除策略及待估参数形式;然后结合非组合PPP技术特色,论述其在对流延迟和电离层延迟提取、差分码偏差估计和精密授时方面的典型应用;最后针对最新发展动态,展望非组合PPP技术今后的发展趋势。

基于DCB和OSB产品的GNSS精密单点定位性能对比与分析

随着全球卫星导航系统(GNSS)的不断建设,精密单点定位(PPP)可用频率和通道逐步多元化.文中在原始观测方程的基础上,分别推导出适用于差分码偏差(DCB)产品和绝对偏差(OSB)产品的双频无电离层组合(IF)PPP模型,并利用50个MGEX(Multi-GNSS Experiment)测站的10 d连续观测数据对两种策略对比分析了各GNSS系统PPP模型的定位性能.结果表明:采用OSB产品的PPP模型在性能上与传统的DCB产品差异可以忽略不计,而且OSB产品在使用时更便利,更适合未来多频PPP的应用前景.

基于省级区域地基增强系统的北斗三号系统卫星数据评估分析

导航卫星观测数据质量是影响地面增强系统定位精度的直接因素,北斗地基增强系统经过北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)适配性改造后能够获取的卫星观测值数量相较北斗二号卫星导航系统(BDS-2)适配改造提升了30%~50%,对这些观测数据的质量评估和分析尤为重要.本文利用数据完整率、多路径误差等基准站观测值质量评估方法,使用零基线测试和精密单点定位(PPP)测试两种方法,提出一种综合区域地基增强系统的BDS-3数据分析方法.对研究区域进行实证试验,结果表明:BDS-3卫星在亚太地区的数据质量已经与GPS相当;由于BDS-3卫星空间分布结构更优,地面测站可以获得的高仰角(高度角>50°)可用观测值较单GPS提升了200%以上.