基于北斗3号PPP-B2b信号的实时精密单点定位方法研究

针对IGS精密产品存在相应时延且在列车长时间高速运行下不便联网下载的问题,研究基于BDS-3提供的PPP-B2b服务的实时PPP方法。基于广播星历和PPP-B2b校正模型获取PPP-B2b实时精密产品,基于PPP模型及模糊度在线解算方法得到实时动/静态PPP结果,并利用实测数据对PPP-B2b轨道及钟差修正量级、实时PPP性能进行分析。20 min实验结果表明:实时动态PPP的北向定位精度为0.4172 m,东向定位精度为0.3041 m;实时静态PPP的北向定位精度为0.1005 m,东向定位精度为0.1741 m。基于PPP-B2b服务的实时PPP具有时效性优势,静态性能优于传统基于IGS精密产品的PPP,动态性能与之相当。

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。

北斗三号B1C/B2a新信号精密卫星产品估计及PPP-AR性能研究

为分析北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)B1C/B2a新信号的服务水平,基于混合差分的方法,结合全球均匀分布的观测站数据解算得到BDS精密钟差,进一步估计宽窄巷未校准相位延迟(Uncalibrated Phase Delay,UPD)。使用二次差法对所估计的BDS-3钟差精度进行评估分析,验证估计产品的准确性;通过UPD产品长期序列来研究其稳定性;将估计的钟差和UPD等产品应用于精密单点定位浮点解和固定解(Precise Point Positioning-Ambiguity Resolution,PPP-AR)进行验证。根据数据处理结果可知,地球静止轨道(Geosynchronous Earth Orbit,GEO)、倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Satellite Orbit,IGSO)和中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)3种轨道类型的估计卫星钟差平均精度分别为0.209、0.095、0.087 ns;BDS-3宽巷UPD长期序列标准差(Standard Deviations,STD)均在0.04周以内,窄巷UPD一天内的最大变化不超过0.15周,BDS-2宽窄巷UPD的稳定性略差于BDS-3;全球范围内均匀挑选的测站PPP浮点解的平均定位精度在北(North,N)、东(East,E)、天(Up,U)各方向分别为2.21、3.50、6.01 cm,经模糊度固定后,固定解分别提升至1.11、1.26、3.50 cm,提升了49.8%、64.0%、41.8%,验证了估计钟差和UPD方法的正确性与新信号良好的服务性能。

北斗三号PPP-B2b信号精密单点定位服务可用性分析

针对北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)PPP-B2b信号精密单点定位(precise point positioning,PPP)服务可用性,以改正参数的可用性比例、平均可用卫星数和改正参数匹配性为指标进行了系统分析.结果表明:在中国及周边地区,BDS-3 PPP-B2b信号改正参数的可用性在71%~95%,且在北京地区达到最大,GPS改正参数可用性在68.5%~88.6%,差于BDS-3.中国及周边地区用户缺少PPP-B2b信号改正参数的卫星观测弧段主要集中在低高度角时段,其改正参数的可用性随着截止高度角的增大而增大;BDS-3、GPS和BDS-3/GPS在中国及周边地区的改正数可用平均卫星数分别约为8颗、7颗和15颗,可以确保有效的实时PPP(real time PPP,RT-PPP)服务性能,但平均约有1颗BDS-3卫星和2颗GPS卫星因为缺少PPP-B2b信号改正参数而无法参与RT-PPP服务;对于赤道以南地区,单个系统基本无法提供有效的PPPB2b服务,其改正参数的平均可用性低于50%,但BDS-3/GPS双系统在部分低纬度地区可提供约7~11颗的可用卫星;由于轨道改正参数和钟差改正参数更新频率不一致,在钟差改正数版本号(IOD Corr)参数更新时,会出现短暂的改正参数不匹配情况.

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。

基于RT-PPP技术的船体及浮标定位系统

高精度GNSS定位是海上勘探作业质量保障的核心技术之一。随着海洋石油勘探作业逐步走向深海领域,传统的岸基差分定位,由于需要依靠岸台基准站向船上发送差分信号,已无法满足远海定位的需求。本文通过对中海油田服务股份有限公司自主研发的"海星"船体以及浮标定位系统进行研究,提出了一种基于实时精密单点定位RT-PPP技术的坐标解算方法;并进行了陆地静态试验及海上拖缆地震勘探作业动态试生产实验。实验结果表明,系统的定位精度均优于1 m,系统的定位精度及可靠性能够满足海上拖缆地震勘探作业需要。

北斗三号PPP-B2b服务的海洋实时精密单点定位性能评估

针对海洋油气勘探、海洋应急救援等应用依赖海洋实时高精度定位,而目前主要采用的商用精密单点定位(PPP)技术的设备与服务成本较高的问题,提出利用我国北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3,文中简称北斗三号)提供的免费实时精密单点定位(PPP-B2b)服务在海洋环境中开展实时精密单点定位的方法:分析北斗三号PPP-B2b导航电文信息格式,并给出北斗三号PPP-B2b精密轨道、钟差计算及伪距偏差改正方法;然后建立基于北斗三号PPP-B2b服务的海洋实时精密单点定位模型;最后采用海洋实测数据评估基于北斗三号PPP-B2b服务的实时精密单点定位精度,并与NavCom公司的Starfire星站差分PPP定位精度进行对比。结果表明,北斗三号PPP-B2b水平定位精度为7.62 cm,垂直定位精度为13.10 cm,定位精度略低于Starfire星站差分PPP。

北斗三号系统PPP-B2b空间信号性能评估

评估北斗三号系统B2b播发的实时精密改正数,对系统精密单点定位服务能力的提升具有促进作用,将改正数恢复成精密轨道和钟差产品,采用事后精密产品对广播星历、BDS-3和CNES实时精密产品的空间信号进行了系统的量化评估。结果表明.BDS-3卫星实时精密轨道径向、切向和法向分别为8.2 cm、27.9 cm、22.4 cm,稍优于广播轨道的精度,而GPS实时精密轨道3个方向的精度为11.0 cm、45.2 cm、34.6 cm,同时段的CNES轨道精度相对较好。BDS-3卫星钟差误差的均方根为55.6 cm,标准差为4.1 cm,GPS对应精度为112.3 cm和5.9 cm,两个系统的标准差明显优于广播钟差。受实时精密钟差较大的RMS影响,BDS-3和GPS卫星空间信号测距误差的均方根为54.0 cm和114.9 cm,但相应标准差仅为3.8 cm和5.1 cm。

城市环境下多系统实时PPP/MEMS INS紧组合模型构建与性能分析

以GNSS和INS为代表的传感器提供的高精度实时位置是自动驾驶、智能交通等领域的重要基础。为提升GNSS和MEMS INS在城市环境下的实时定位性能,本文利用IGS播发的实时精密轨道和钟差改正数,构建了多系统实时PPP/MEMS INS紧组合模型,分析和评估了多系统实时PPP与PPP/MEMS INS紧组合的性能,并与事后精密产品获得的结果进行对比。试验结果表明,在GNSS短时中断期间,多系统PPP/MEMS INS紧组合可以实现连续可靠定位;水平和高程分量的定位精度分别可达0.374和0.339 m,但与事后精密产品相比仍有差距,点位定位精度相差约为0.15 m。PPP/INS紧组合的测速及定姿精度主要取决于INS,测速精度约为1 cm/s,与使用IGS事后产品得到的结果相比,无明显差异;航向角的可观测性较弱,静止期间航向角误差明显增加。

不同ISB模型对PPP-B2b多系统实时定位性能的影响

PPP-B2b服务播发的钟差改正数存在GPS系统钟差基准随时间变化的现象,而BDS系统无此现象。此项钟差基准变化会造成ISB参数出现跳变,影响ISB时变模型选择。基于PPP-B2b服务,分析白噪声模型、随机游走模型以及常数模型在动静态定位模式下的实际定位性能。实验结果表明,静态模式下白噪声与随机游走模型在收敛时间和定位精度方面均优于常数模型;动态模式下白噪声模型以及设置合适过程噪声的随机游走模型不会出现重收敛情况,且定位精度较常数模型在E、N、U三个方向上分别提升86.7%、89.2%、85.3%。因此对于PPP-B2b服务,多系统实时PPP采用白噪声模型或设置合适过程噪声的随机游走模型能够得到较好的定位性能。

基于JFNG站的北斗PPP-B2b服务实时精密单点定位精度评估

北斗三号PPP-B2b服务能够给中国以及周边区域提供免费的高精度服务。通过司南K803系列接收机接收PPP-B2b信号,利用JFNG站2021年11月5日至11月13日共9天的观测数据,评估了基于PPP-B2b产品的BDS和GPS的精密单点定位(PPP)的精度,包括静态和动态定位的精度以及对流层天顶延迟(ZTD)精度。结果表明:BDS静态PPP的定位偏差均方根误差(root mean square,RMS)在N、E方向为1.5 cm左右,在U方向上为3 cm左右;GPS静态PPP在N方向上的RMS在1 cm以内,E方向RMS在5 cm左右,U方向RMS在2 cm左右;BDS动态PPP在N方向RMS在3 cm左右,E方向RMS在4 cm左右,U方向上的RMS在8 cm左右,GPS动态PPP在N方向上为4 cm左右,在E方向上为6 cm左右,在U方向为10 cm左右。BDS的ZTD静态平均误差RMS小于1 cm,动态在1.3 cm以内;GPS的ZTD误差稍大一些,静态平均误差在1.5 cm左右,动态平均误差在2 cm以内。最终可以得出:基于JFNG站的北斗PPP-B2b服务实时精密单点定位BDS的定位精度和ZTD精度优于GPS。

PPP项目全过程跟踪审计评价指标体系设计

审计机关介入PPP项目并实施全过程跟踪审计势必会成为未来的发展趋势。通过文献分析,文章提出以政府部门在PPP项目开展各阶段的职能属性为切入点,以国家现有法律法规、PPP项目先期形成的文件资料以及"经济性、效率性、效果性、效益性、公平性、完整性、合规性"等作为审计标准,从PPP项目政府责任主体角度出发,将PPP项目全过程跟踪审计划分为前期立项决策、中期监督管理、后期移交评价三个维度,并从审计性质视角,明晰不同维度审计目标及重点。在此基础上,以smart原则为指导,从现有PPP项目文件资料中,提取影响PPP项目顺利实施的关键因素,设计出一套包含23个审计评价指标、81项具体审计内容的PPP项目全过程跟踪审计评价指标体系,以期为审计机关开展PPP项目全过程跟踪审计提供指导。

附加电离层延迟约束的实时动态PPP快速重新初始化方法

传统模式下,由于卫星信号中断等原因导致的实时动态PPP重新初始化问题将严重影响PPP的实际应用效果.针对上述问题,本文提出了一种有效的解决思路,首先设计了电离层延迟变化预报模型,并提出预报信息的定权方法,进而将上述预报结果作为虚拟观测值,联合历元间/星间差分观测数据估计得到周跳参数浮点解,并尝试固定,从而实现PPP快速重新初始化.该方法通过实现电离层预报结果权重的自适应确定,改善了参数估计结果的精度,提高了周跳修复成功率及可靠性.利用不同区域和不同时期的大量观测数据分析表明,周跳修复效果与测站位置、太阳活动及中断时长存在密切关系,当中断时间较短(90 s以内)时,均可以获得较高的成功率,平均达到90%以上,由此验证了本方法的有效性;随着中断时长进一步增大,不同地区和太阳活动情形下的修复效果存在显著差异,纬度越低,太阳活动越剧烈,成功率越低.

基于IGS区域网的卫星钟差实时估计及PPP精度分析

针对IGS发布的IGU超快速钟差不能满足实时精密单点定位(PPP)精度要求的情况,提出利用区域IGS网,基于IGU预报轨道进行实时钟差估计的方法,并利用PPP对实时估计出的钟差进行定位精度分析。结果表明:实时估计得到的钟差与IGS事后精密钟差产品互差的均方根优于0.1 ns;采用实时估计钟差,PPP的精度较IGU预报钟差PPP精度在X、Y、Z三个方向分别提高87.1%、81.8%、91.3%,3D精度提高87.4%,可达厘米级,其收敛时间也缩短一半。

增加Doppler观测值实现实时动态PPP快速重新初始化

针对实时动态PPP中常常会遇到卫星信号中断或大部分卫星发生周跳而导致重新初始化的问题,可以将GNSS信号短时间中断看作是全部卫星发生周跳,通过研究Doppler观测值在快速重新初始化中的观测模型,进而提出联合伪距、相位、Doppler观测值及电离层延迟变化约束信息的数学模型,对于发生周跳的卫星,通过将周跳参数固定为整数以实现动态PPP快速重新初始化。根据实际算例,从多个角度进行统计分析表明引入Doppler观测值能够提高周跳修复的成功率,从而加快PPP快速重新初始化的过程。

PPP MP技术在电力调度数据网建设中的应用

随着变电站自动化系统的发展,调度数据网已经成为电网监控实时数据传输的最主要通信手段。合理采用相应的网络技术,将PPP MP链路层协议应用到电力调度数据网的建设中,大大提高调度数据网的可靠性和实时性。简述了PPP MP技术原理、实现方法以及应用效果。

基于RTKLIB精密单点定位的时频应用研究

溯源比对装置具备基于导航卫星系统的远程时间溯源功能,将其部署于两地能够溯源至主站实验室展开时差的共视比对,从而构建起时频溯源比对体系,实现两地的高精度时间同步。溯源比对装置接收卫星信号并进行伪距测算时,受到电离层延迟等因素干扰,不利于溯源比对装置进行定位。为提升溯源比对能力,降低共视比对不确定度,需探究单站定时稳定度与定位精度间的相关性。对北京无线电计量测试研究所(BIRMM)连续三个月的共视文件进行解算,可得单站定时稳定度在0.6~1.6 ns范围波动;采用精密单点定位算法解算导航定位文件及精密星历,可得东北天方向定位精度。定位精度与单站定时稳定度曲线波动趋势呈现一致性,利用线性回归分析得到定位精度可解释5.7%的单站定时稳定度变化,表明二者具有弱相关性,即提升单点定位精度对降低共视比对不确定度具有正向影响。

单频北斗手持终端PPP定位与精度分析

传统的无电离层组合精密单点定位技术(PPP)只适用于双频观测值,无法充分利用多频观测值的观测信息,限制了PPP技术的发展。对于GPS、GLONASS的PPP静态、动态事后解算研究已比较成熟,但实时北斗PPP还处于研究阶段。鉴于此,对单频北斗实时PPP进行了研究;基于BDS系统,建立了单频北斗PPP模型;利用定制手机进行了测试实验,以验证模型的正确性,并分析了单频北斗手持终端实时PPP的定位精度。

区域参考站网支撑的PPP和RTK一体化服务及其性能

GNSS区域参考站网可为大范围PPP和RTK终端用户提供快速精密定位服务,然而不同技术体制下的误差影响因素及服务模式不同,服务端数据处理方法及终端定位性能也会有所差异。本文在实现参考站非差模糊度固定的基础上,给出了基于区域参考站网的PPP及RTK一体化服务方法,并对两种技术体制的终端定位效果进行了全面评估。采用西北某省站间距约100 km的CORS站网数据进行试验分析,结果表明,采用区域参考站网解算的整数钟/UPD产品进行PPP固定解动态定位时精度较高,水平方向RMS可达0.5 cm,区域大气改正数可以显著提升定位终端的初始化速度,对于PPP和RTK,60.0%和87.7%的时段单历元即可得到固定解。需要注意的是,基于VRS模式的RTK定位等价于大气强约束,在大气建模精度较差时定位精度会显著下降,而采用虚拟大气约束的PPP-RTK定位精度几乎不受影响。

基于地基增强系统的增强PPP技术

传统精密单点定位(PPP)由于受精密星历与精密钟差的限制,存在收敛慢、实时性差的问题,因此,本文考虑基于地基增强系统的对流层延迟信息来增强PPP,使PPP在收敛速度上有一定的提高。本文详细介绍了基于地基增强系统的定位技术现状,并阐述了增强PPP原理及关键技术,最后使用实验采集的数据进行验证,结果表明,该项技术对PPP收敛速度有明显的提高。