组合SSR改正数实时精密单点定位性能研究

实时精密单点定位精度很大程度上取决于轨道及钟差精度,本文通过组合SSR改正数结合广播星历的方式为实时精密单点定位提供了高精度、稳定的卫星轨道及钟差.相较于单SSR改正源来说,卫星轨道及钟差改正数据缺失率分别下降0.39%和2.14%.最后通过对3测站7天观测数据进行精密单点定位分析,在静态定位模式下最快收敛时间在20 min以内,定位精度优于2 cm甚至是毫米级,动态模式下定位精度约为分米级。

北斗卫星导航系统实时定轨及SSR改正信息生成方法

随着GNSS应用的不断发展,实时位置服务已经成为国内外研究热点,而北斗卫星导航系统的实时服务尚处于发展阶段。本文基于卫星精密定轨基本原理,讨论了北斗导航卫星实时轨道确定策略;研究了基于北斗卫星质心和天线相位中心的SSR轨道改正值生成方法,并给出了一种适合北斗导航卫星的IODE值表达方式;基于国家基准站和全球MGEX站数据,进行了北斗导航卫星的实时轨道解算测试,结果表明,GEO卫星1D RMS精度优于400 cm,平均精度为223 cm,其径向精度优于20 cm;IGSO卫星精度优于30 cm,平均精度为22 cm,其径向精度优于10 cm;MEO卫星精度优于30 cm,平均精度为15 cm,其径向精度优于10 cm。

实时精密单点定位系统实现与精度分析

GNSS应用场景的多元化趋势使得用户对高精度实时定位服务的需求不断增加,以实时精密单点定位(Real-Time Precise Point Positioning, RT-PPP)为代表的高精度定位技术已成为当前卫星导航定位领域的研究热点。本文基于Visual Studio 2019平台设计了一款实时精密单点定位解算程序MGPSS,实现了RTCM数据流解码、坐标计算、结果输出、残差分析等功能。采用SSR改正信息对多个IGS观测站进行RT-PPP分析实验,结果表明,各测站NEU方向收敛至1m的平均时间为29min,最终收敛精度达厘米级,E方向精度0.043m, N方向0.032m, U方向0.066m,平面精度0.054m。

不同星历下实时精密单点定位精度分析

基于自主研制的软件,分别利用超快速外推星历和钟差,以及基于广播星历的实时SSR改正的精密星历和钟差进行实时精密单点定位。结果表明,利用SSR改正信息的实时精密单点定位精度更高;利用SSR改正信息得到的实时星历和钟差与IGS最终产品对比,卫星位置互差RMS值优于7 cm,钟差互差RMS值优于0.3 ns;收敛后实时SSR改正和超快速这两种产品实时静态定位精度水平方向RMS值分别优于3 cm、4 cm,高程RMS值优于3 cm、6 cm。

融合SISRE的卫星高度角定权模型及PPP应用性能分析

在GNSS高精度定位中,观测量定权方式的选择影响着定位的性能,特别是对于实时精密单点定位,由于各个卫星实时轨道及钟差改正数的精度不同,PPP的定位解算性能会受到不同的影响。据此采用融合SISRE的方式将不同卫星轨道及钟差精度信息加入到卫星高度角定权模型中,通过对56个测站单天观测数据进行仿实时PPP实验可以发现,融合SISRE的定权模型在平均情况下可以减少收敛时间约0.91%,个别测站的收敛时间可以减小5 min以上,且可获得静态cm级甚至是mm级定位精度。

基于RT-PPP的低轨卫星实时高精度时间同步方法

实现低轨导航增强的关键前提是实现低轨星座的整网时间同步,本文针对低轨导航增强系统,提出了一种基于实时精密单点定位(RT-PPP)的低轨卫星高精度时间同步方法,以解决低轨星座实时高精度时间同步的问题.本文分析了在处理过程中存在的各类误差,介绍了低轨卫星采用状态空间(SSR)改正信息通过精密单点定位(PPP)实现实时高精度时间同步方法的处理流程,将此方法应用于气象、电离层与气候星座观测系统(COSMIC)卫星实测数据的处理,并将该方法与采用广播星历伪距的方法以及事后精密星历的方法进行了比较分析.结果表明:采用SSR改正信息PPP的方式对2颗COSMIC卫星进行GPS双频观测值的解算,得到的轨道误差的标准差在分米级,钟差误差标准差分别在2.4 ns和2.3 ns左右,可以达到纳秒级.通过对不同方法解算的结果进行比较可以看出,采用SSR改正信息PPP的方法明显优于采用广播星历伪距方法的解算精度,且与事后精密星历PPP的方法解算精度相当.

基于混合编程的实时精密单点定位方法

在已有后处理精密单点定位Fortran程序的基础上,基于C/C++和Fortran的混合编程技术,实现了实时静态精密单点定位,其中高精度卫星轨道及钟差参数由卫星广播星历和SSR改正信息数据流实时估算,卫星观测数据流由GNSS接收机实时提供。通过实时精密单点定位程序验证了混合编程技术的可行性,对于相关的研究工作和精密单点定位的实时性应用具有参考价值。GPS单系统实时静态精密单点定位试验结果表明:在6 h观测时段,1 s采样间隔的情况下,实时静态精密单点定位的收敛时间约为30~100 min;利用实时定位解算结果与测站精确坐标求差计算的RMS,收敛后可实现水平方向优于5 cm,垂直方向优于10 cm。

数据中断对实时精密单点定位的影响分析

实时精密单点定位的应用日趋广泛,而收敛速度是其优劣的一个重要指标,在定位作业时要尽量避免多次重新收敛。利用自主研发的软件,分析了实时观测数据中断对实时精密单点定位的影响。采用基于广播星历的实时SSR改正数据的精密轨道和钟差进行实时精密单点定位。结果表明:连续60s的数据中断会导致实时精密单点定位需要重新收敛;而频繁短时间中断但不连续中断的数据对实时精密单点定位影响不明显,不会导致重新收敛。

高精度实时精密单点定位性能评估与研究

在实时精密单点定位中,卫星轨道和钟差对定位精度和收敛时间有着显著影响,SSR改正信息能够恢复高精度的卫星轨道和钟差,其实用性备受关注。文章利用IGS事后轨道钟差对CNES提供的实时轨道钟差数据的质量进行对比分析,发现其轨道和钟差的精度符合CNES公布的标准。为分析实时精密单点定位的性能,使用SSR改正的卫星轨道和钟差,对选取的IGS观测站进行双频无电离层组合定位解算,并同IGS周解坐标对比,实验结果表明,实时精密单点定位的N方向精度为2.4cm,E方向为0.2cm,U方向为6cm,其收敛时间需1小时10分钟。

QZSS L6E增强服务改正数支持的PPP性能评估

准天顶卫星系统目前利用QZS-2~QZS-43颗卫星播发L6E信号,为东亚和大洋洲地区用户提供实时的增强服务。该文分析了L6E信号结构及轨道和钟差的计算模型,研究了目前L6E信号的覆盖范围和可用性,评估了L6E改正数恢复的卫星轨道和钟差及其用于动态PPP的精度水平。结果表明:我国用户在使用15°截止高度角时L6E信号仍有100%的可用性;L6E改正数恢复的GPS和GLONASS卫星轨道的3D RMS平均值分别为5.3和13.9 cm,卫星钟差的STD平均值分别为0.14和0.22 ns,利用GPS卫星的轨道和钟差进行的动态PPP可以获得水平优于10 cm、高程优于15 cm的精度,在加入GLONASS卫星后,东方向和高程方向定位误差和收敛时间均有明显改善。

数据时效性对多系统实时PPP的影响分析

针对服务器端和客户端的数据时效性问题,该文系统地分析了服务器端状态空间表示(SSR)改正数更新时间间隔和客户端观测值数据及SSR改正数中断对实时精密单点定位(PPP)的影响。实验结果表明:服务器端播发SSR改正数的时间间隔在30s以内,GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS实时PPP定位可获得厘米级定位精度,同时SSR改正数的播发时间间隔对GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS实时PPP定位影响无明显差异;客户端SSR改正数中断时长在150s以内,GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS实时PPP定位可获得厘米级定位精度,改正数中断360s可获得亚米级定位精度,单系统较多系统受SSR改正数中断的影响较大;观测值连续中断16min时,实时PPP需要重新收敛。

广域实时亚米级单点定位算法

针对传统的单点定位方法无法满足应用需求日益提高的实时定位精度问题,提出一种新的广域实时亚米级单点定位算法。基于单频接收机提供的卫星原始观测值,通过网络获得由国际GPS服务(international GPS service,IGS)播发的GNSS卫星精密轨道和钟差以及格网电离层改正数据,在终端嵌入式软件或APP软件程序中,通过载波平滑伪距的定位模型进行定位解算得到用户精确位置。大量试验结果统计分析表明:该算法在全天候任意时段内均可实现平面方向优于0.8 m、高程方向优于2 m的静态定位精度,以单频接收机的硬件成本,快速收敛实现了实时亚米级定位精度,能够满足大量应用场景对连续稳定可靠的高精度实时定位要求。提出的广域实时亚米级单点定位技术,能够在无需大量建设地基增强基准站的情况下,提供广域范围内大部分应用场景下的实时亚米级高精度位置服务。