附加双差模糊度网解约束的GNSS相位延迟估计

针对现有相位延迟估计方法未利用双差模糊度网解约束的特点,提出了一种附加双差模糊度网解约束的相位延迟估计方法。首先以整周双差模糊度网解为真值更新精密单点定位(PPP)估计的非差浮点模糊度,再通过网平差法估计未校正相位延迟(UPD)。实验结果表明,PPP双差模糊度与双差模糊度网解一致性好,其宽、窄巷中误差分别为0.07周和0.11周,误差大于1周的PPP双差模糊度主要出现在卫星初升阶段。约束改变了非差浮点模糊度,从而改变了参与UPD网平差的测站,使14%新升起卫星的窄巷UPD在短时间内较无约束有大于0.2周的差异。附加约束/无约束的全天星间单差UPD差异在大于99.9%的置信水平下满足零均值假设,表明整周双差模糊度网解约束方法与无约束方法估计UPD相关产品具有等效性。研究结果可为参考网非差模糊度解算和PPP与网络实时动态定位(RTK)的融合工作提供参考。

LEO增强的GPS、Galileo、BDS-3非差PPP模糊度固定性能分析

本文主要研究了GPS、Galileo、北斗三号(BeiDou-3 Global Satellite Navigation System,BDS-3)的未校准相位延迟(uncalibrated phase delays,UPD)稳定性以及低地球轨道(low earth orbit,LEO)增强的非差精密单点定位(precise point positioning,PPP)模糊度固定.基于全球分布的126个测站2022年001—007共一周的观测数据进行GPS、Galileo、BDS-3的UPD估计分析.宽巷UPD每天作为一组常数估计,窄巷UPD每15 min作为一组常数估计.结果表明:宽巷UPD在一周之内具有较好的稳定性,平均标准差小于0.05周;窄巷UPD在一天之内具有较好的稳定性,平均标准差小于0.06周.使用估计的UPD产品进行PPP模糊度固定并对其性能进行分析,GPS、Galileo、 BDS-3各系统静态PPP的平均收敛时间分别由20.75 min、 23.78 min、 30.60 min缩短至10.69 min、18.27 min、24.80 min;平均模糊度固定率分别为90.41%、77.22%、67.21%;东(east,E)、北(north,N)、天顶(up,U)三个方向均方根误差(root mean square error,RMSE)的平均值分别由(1.59 cm、0.91 cm、3.30 cm)、(1.58 cm、0.93 cm、3.24 cm)、(1.61 cm、0.98 cm、3.39 cm)减小至(0.90 cm、0.89 cm、2.98 cm)、(1.33 cm、0.85 cm、2.90 cm)、(1.47 cm、1.18 cm、2.94 cm).利用仿真的LEO星座观测数据,研究不同LEO卫星数量的增强效果,当LEO可视卫星数量愈多时,增强效果愈加显著,当LEO可视卫星数量为10颗时,GPS、Galileo、BDS-3各系统的静态PPP固定解的平均收敛时间分别由10.69 min、18.27 min、24.80 min缩短至1.53 min、1.71 min、1.94 min;模糊度固定率分别由90.41%、77.22%、67.51%提高至93.43%、79.99%、72.00%.

BDS-3精密单点定位模糊度解算及性能评估

基于国际GNSS服务(IGS)提供的MGEX(Multi-GNSS Experiment)的观测数据,对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)相位小数偏差(UPD)进行估计,进一步开展基于精密单点定位(PPP)的浮点/固定解试验,分析评估其定位性能.结果表明:北斗卫星导航系统(BDS)定位精度与GPS大致相当;BDS-3 PPP在东(E)、北(N)、天顶(U)三个方向上浮点解的平均均方根(RMS)分别为1.4cm、1.0cm、1.6cm;通过模糊度固定算法,可将三个方向的定位精度提升至0.9cm、0.7cm、1.4 cm.

GPS/Galileo组合区域增强PPP算法与评估

为了提高区域增强精密单点定位(PPP)系统参考站端非差模糊度的固定效率,设计了一种改进的GPS/Galileo组合区域增强PPP参考站和用户端的核心算法,提出了以消除接收机相关误差的固定单差模糊度作为约束,辅助非差模糊度固定的方法.研究了算法中基准与偏差项在参考站与用户间和不同参数间传递的过程,明确了大气延迟改正数中包含混合基准的具体成分.利用美国CORS站网的观测数据进行区域增强PPP模糊度固定解算实验,评估了GPS/Galileo组合系统可提供的解算效果及其相对于GPS单系统的增益.结果表明:相较于GPS单系统,当使用组合系统时用户PPP模糊度成功固定率提高4.5%,达到96.1%,可以在全天绝大多数时间提供正常服务,同时正确固定率提高2.9%;模糊度固定所需的时间节省了约13%.

全球参考站网窄巷非校准相位延迟产品时变特性

窄巷非校准相位延迟(UPD)产品的质量和可用性是影响精密单点定位模糊度固定(PPP-AR)效率的重要因素.采用全球108个国际GPS服务(International GPS Service,IGS)测站观测数据,计算了基于全球参考站网的窄巷UPD产品,分析了窄巷UPD产品的变化特性,其单日变化量最大可达0.6周.通过分析UPD改正后的模糊度残差,论证了UPD产品和用户端模糊度均受到因未被恰当模型化而造成的残余误差的影响,且UPD的时变特性与各参考站残余系统误差有关.最后,采用4个用户站进行PPP-AR实验分析UPD产品的可用性,以模糊度固定失败率、固定错误率和首次固定时间为评估指标,结果表明,全球参考站网窄巷UPD产品的最佳使用时限不大于30min.

BDS静态精密单点定位模糊度固定解精度分析

针对BDS单系统未校准相位延迟(UPD)估计以及不同时长精密单点定位(PPP)模糊度固定对定位精度影响的问题,该文选取56个测站估计UPD,利用未参与UPD计算的8个测站进行不同时长BDS静态PPP模糊度固定实验。结果表明:BDS星间单差宽巷和窄巷UPD在连续时段内具有一定的稳定性,其估计精度满足用于PPP模糊度固定要求。时长越短模糊度固定率越低。以IGS周解为参考值,不同时长模糊度固定解较浮点解三维定位精度均提高12%以上,时长越短模糊度固定解精度提高越显著。因此,模糊度固定是提高BDSPPP定位精度的重要手段。