基于GNSS精密单点定位和相对定位的天津港验潮站VLM信息获取与分析

GNSS技术是用于VLM信息获取的常见且重要手段,本文列举了天津港两个验潮站通过PPP和基线解决方案的GNSS观测数据。结果表明,精密单点定位的结果较相对定位结果误差稍大,但能得到独立的计算结果,两者解算得到的VLM信息在两个测站都是一致的。因此在使用GNSS获取VLM信息时,两种结束应同时使用并进行结果比较,则可得到更为可信的监测结果。

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%。

ERA5大气再分析资料约束的GNSS精密单点定位性能分析

全球卫星导航系统(GNSS)的快速发展有效地促进了精密单点定位(PPP)技术的研究和发展。针对GNSS PPP收敛时间较长的问题,利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的最新一代ERA5大气再分析资料,并将其应用于GNSS PPP解算。以中国区域7个IGS测站观测数据为例,分别进行ERA5约束GNSS PPP方案和标准GNSS PPP方案解算,结果表明,ERA5约束GNSS PPP方案在E方向和N方向上收敛时间提升并不明显,但在U方向上平均收敛时间减少了36.0%。定位精度上,ERA5约束GNSS PPP方案E、N、U方向精度平均分别提高了10.0%、4.3%和21.8%,并且在相同的时间段内解算的精度更高。这对于有效利用ERA5大气再分析资料及提升GNSS PPP定位性能具有一定的应用价值。

北斗/GNSS精密单点定位模型及应用

随着多频多模GNSS的快速发展,包括中国自主研制的北斗卫星导航系统(BDS),已广泛应用于大地测量、环境监测和灾害预警等相关领域。人们对于实时高精度GNSS导航定位需求日益增强,这给GNSS数据处理及应用带来了新的机遇与挑战。论文围绕BDS/GNSS精密单点定位(PPP)模型算法及其相关应用展开研究,主要研究内容和创新工作包括:(1)提出了多种多频多系统PPP模型,评估了BDS单频、双频、三频、四频和五频PPP模型的性能,通过等价性原则证明了相应多频PPP模型的一致性和差异性。

基于原始观测值的UWB增强GNSS精密单点定位方法研究

全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)可提供全球范围内全天候高精度导航、定位和授时服务。以精密单点定位(precise point positioning,PPP)为代表的绝对定位技术凭借定位精度高且全球一致、作业范围灵活等优势受到广泛关注,但是较长的收敛时间,限制了其在实时、快速精密定位应用中的使用。为解决上述问题,提出了超宽带(ultra-wideband,UWB)增强PPP方法,在多星座PPP中紧密集成UWB测距信息,以提高GNSS PPP性能。实验结果表明,在动态场景下,融合UWB量测使GPS/GAL双系统PPP在东、北、天3个方向的位置均方根(root mean square,RMS)值分别减少了76.99%、21.46%、64.53%,GPS/GAL/BDS三系统PPP减少了69.69%、37.21%、61.32%,并且收敛时间分别加快62.78%和57.75%。关于锚点数(几何构型)的评估表明,仅利用4个锚点就能将双系统和三系统3D误差RMS值减少67.98%、59.35%,收敛时间加快76.14%、62.68%,达到成本和性能综合最优的增强效果。

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QZSS信息增强的GNSS精密单点定位性能分析

目前研究多集中在准天顶卫星系统(QZSS)播发的定位导航和授时(PNT)信息的定位表现,而对其播发的增强信息的精密单点定位(PPP)研究较少,因此文章对比评估了QZSS播发的PNT信息与增强信息的PPP表现。分别选择以上两种信息进行静态PPP和动态PPP,采用QZSS PNT信息与QZSS增强信息分别和全球导航卫星系统(GNSS)数据组合进行PPP解算,评估指标选取定位精度和收敛时间。结果表明:使用QZSS PNT信息,组合后静态PPP定位精度小于4.50 cm,收敛时间小于92.00 min,动态PPP定位精度小于5.40 cm,收敛时间小于290.00 min。使用QZSS增强信息,静态PPP定位精度小于2.00 cm,收敛时间小于61.00 min;动态PPP定位精度小于6.50 cm,收敛时间小于162.00 min。与PNT信息相比,使用QZSS增强信息进行PPP定位的收敛时间要至少缩短三分之一,定位精度在静态PPP模式下提高约一倍,在动态PPP模式下略微下降,总体精密定位表现更佳。

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。

对流层模型评估及其在GNSS精密单点定位中的应用

以水汽辐射计(WVR)精确测定的天顶方向延迟值作为参考,评估Saastamoinen、GPT2、EGNOS、UNB3M四种常用对流层模型在上海地区的改正精度;并将WVR观测值及以上4种对流层模型计算的对流层延迟值作为真值应用到GNSS精密单点定位(PPP)中,评估其对定位精度的影响。比较发现,GPT2模型的对流层改正精度比其余3种要好,其天顶干延迟(ZHD)的偏差均值与中误差分别为-0.11cm、±0.75cm,天顶湿延迟(ZWD)的平均偏差与中误差分别为-2.34cm、±7.67cm;和传统的PPP结果相比,采用WVR对流层观测值的定位精度提高了16%。

BDS/GNSS精密单点定位性能分析

首先采用国际上通用的德国地学中心(GFZ)与武汉大学(WHU)精密产品,对GNSS精密卫星轨道和精密钟差产品精度进行初步评估;然后基于WHU精密轨道和钟差产品对18个分布于东半球的MGEX地面站进行多系统定位测试,同时也对BDS的B1I/B3I与B1C/B2a两组新、旧频点的精密单点定位性能进行对比分析。结果表明:1)四大导航系统(GPS、GLONASS、BDS、Galileo)的卫星轨道产品精度均在cm级,精密钟差内符合精度均优于0.1 ns,北斗三号(BDS-3)卫星钟精度相比北斗二号(BDS-2)有显著提升。2)亚太地区BDS的定位精度优于其他3个系统;在其他地区,GPS定位精度最优(与Galileo基本相当),优于BDS和GLONASS的定位结果。3)BDS PPP平均收敛时间静态模式约为50.33 min、动态模式约为77.83 min,收敛速度略低于GPS、Galileo,优于GLONASS。4)B1C/B2a与B1I/B3I双频消电离层组合PPP定位性能基本相当。

基于GAMP软件的GNSS精密单点定位研究

研究利用开源的GNSS数据处理软件GAMP进行精密单点定位解算,阐述了GAMP软件在精密单点定位中使用的数据预处理方法以及电离层、对流层、频间偏差等误差项的改正方法,设计了精密单点定位的解算策略并配置了相关的软件关键参数,对IGS跟踪站jfng站的实测数据进行了解算。结果表明,利用GAMP软件,利用适当的解算策略处理静态数据,约10 min可收敛至亚米级,3 h左右可收敛至厘米级,经过全天的解算其最终精度可达近毫米级。

GNSS精密单点定位成果的框架与历元转换方法

虽然GNSS精密单点静态定位精度可达cm级,但其定位成果一般是某一ITRF框架下的平均观测历元时刻的坐标,通过框架及历元转换可获取地面点在任意ITRF框架及历元时刻的坐标。利用APPS、CSRS、GAPS、magicGNSS以及AUSPOS等在线GNSS数据处理软件对93d的单CORS站数据进行解算,并采用框架及历元转换方法将定位成果转换为CGCS2000坐标(ITRF97框架,2000.0历元)。结果表明,24h PPP定位结果的平均精度为1.7cm;采用中国大陆构造环境监测网络提供的ITRF2008框架下的速度场,并利用自然邻点插值法获得该测站点的速度场,再将PPP结果转换为CGCS2000坐标后的精度为1.6cm。

多GNSS精密单点定位性能分析

在实现BDS/GPS/GLONASS组合精密单点定位的基础上,模拟多种遮挡环境;利用3个MGEX测站的数据进行三系统组合PPP试验;并在可见卫星数、PDOP值、定位精度、收敛时间和定位可用性等方面与GPS单系统PPP进行了比较分析。结果表明：在亚太地区,相比于GPS单系统PPP,三系统组合PPP可见卫星数增加了2~3倍,PDOP值显著减小。动态试验中,在无遮挡环境下,三系统组合PPP相较于GPS PPP收敛时间更短,且收敛后定位精度更高;在遮挡环境下,GPS PPP性能急剧下降,三系统组合PPP较好的保证了定位精度,提高了系统定位可用性。

单频到五频多系统GNSS精密单点定位参数估计与应用

全球导航卫星系统(GNSS)已发展至多频多系统时代,特别以我国北斗卫星导航系统(BDS)为代表的四大全球导航卫星系统可全天时、全天候播发十几个频率的伪距、相位和多普勒等观测信息。多频多系统GNSS为用户提供更多的观测数据和组合选择,为精密定位、导航和授时(PNT)应用带来了新的机遇,如高精度位置服务、大地测量、空间天气和灾害监测等。但多频多系统GNSS观测为精密单点定位(PPP)组合模型和系统偏差及大气延迟估计等带来诸多问题和挑战。本文给出了单频到五频多系统GNSS精密单点定位(PPP)模型,估计和评估了单频到五频多系统GNSS PPP定位精度、接收机钟差、对流层延迟、卫星和接收机硬件延迟,以及频间偏差。给出了GNSS PPP最新应用进展,包括GNSS气象学、电离层模拟、时间频率传递、建筑物安全和地震监测及其应用。结果表明,多频多系统极大地提高了GNSS PPP参数估计的精度和可靠性,具有重要的应用价值。最后给出了多频多系统GNSS PPP应用前景与展望。

极地地区多模GNSS精密单点定位精度分析

基于多模全球导航卫星系统(GNSS)与精密单点定位(PPP)技术,分析极地多模GNSS精密单点定位策略。通过一天一站解和一天多站解,对11种不同导航卫星系统组合下的精密单点定位结果进行实验分析。结果表明:1)各组合中BDS和Galileo组合的定位结果最差,与平均值相比定位精度的差值范围在0.4~1.3 cm之间;2)极地地区各组合N方向收敛时间的平均值为7~11 min,定位精度的平均值优于1.3 cm,明显优于E方向和U方向;3)相同环境下三系统组合较双系统组合在E、N、U方向的收敛时间分别缩短10.3%、14.1%、7.3%,在定位精度上分别提升9.6%、4.6%、11.7%;四系统组合较三系统组合在E、N、U方向的收敛时间分别缩短6.8%、-2.1%、2.0%,在定位精度上分别提升4.9%、-7.1%、5.3%。研究结果表明,三系统组合的定位性能较双系统组合提升明显,四系统组合较三系统组合定位性能改善不明显。

GNSS精密单点定位技术在滑坡中的应用——以陇南某滑坡监测数据处理为例

以具体滑坡监测工程为例,结合实测数据,采用不同的软件和不同的解算模型,对该技术所能达到的精度、实施方案的可行性进行讨论,通过对结果的对比分析,探讨GNSS精密单点定位技术在实际监测工程中的具体应用,得到一些有用的经验。

对流层延迟对GNSS精密单点定位精度的影响

从参数估计和模型改正两个方面来研究对流层对GNSS精密单点定位精度的影响。在参数估计方面,使用了Niell和Marini映射模型,分析了这两个映射模型对对流层延迟的影响;在模型改正方面,讨论了Sasstamonien模型和Sasstamonien模型分别与Niell、Marini映射模型的组合方式,比较了三种对流层延迟处理方法解算坐标的精度及收敛性,得出了在精密单点定位解算中减小对流层延迟误差的一种较好方案。

GNSS精密单点定位技术在大坝变形监测中的应用

本文利用某大坝实地采集的高频GNSS观测数据,分析了在环境复杂坝区的静态PPP(PrecisePoint Positioning,精密单点定位)定位精度。研究结果表明,基于静态PPP定位技术,观测2h以上可以获得垂直厘米级和水平毫米级的定位精度。基于全天的观测数据,静态PPP技术可以获得毫米级的定位精度,可以作为大坝长期变形监测的有效手段。

GNSS精密单点定位精度分析

本文利用分布在亚太区域的3个MGEX测站和2个iGMAS测站5天的观测数据，基于西安测绘研究所iGMAS分析中心提供的精密轨道和钟差产品，分别对GPS、GLONASS、BDS三系统进行静态和动态精密单点定位精度分析。实测数据表明三维精度方面，GPS可以达到静态1cm，动态5cm；GLONASS可以达到静态2cm，动态5cm；BDS可以达到静态6cm，动态9cm。随着BDS精密星历和钟差精度的提高，定位精度可以得到进一步改善。

GNSS精密单点定位与惯性导航紧组合理论模型

针对精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)动态定位精度低、收敛速度慢等问题,本文采用PPP/INS紧组合系统来达到改善PPP动态定位性能的目的。本文对PPP/INS紧组合的观测方程、误差补偿模型、参数估计模型等进行详细推导。通过车载实验采集的卫星观测数据和不同等级的惯性数据,对动态PPP及PPP/INS紧组合的定位定姿性能进行分析,评估不同等级惯性传感器对PPP/INS紧组合定位精度和收敛速度的影响。实验结果表明:PPP/INS紧组合在北-东-高方向的位置RMS相对于PPP分别改善了70.2%、29.1%和16.8%,达到4.8 cm、12.3 cm和7.4 cm。在卫星跟踪条件良好时,惯性传感器性能对PPP/INS紧组合定位精度影响不大;而在卫星观测条件不足时,惯性传感器性能对PPP/INS紧组合定位精度影响明显。此外,仿真和恶劣条件下的数据结果表明,PPP/INS初始定位精度与收敛速度随惯性传感器性能提高而改善明显。