基于映射函数网络RTK的大气误差内插估计模型

在比较分析已有内插模型的基础上,以卫星高度角、参考站高程、距离为变量,以大气映射函数为基本模型,提出了一种新的适用于高程差异大的大气误差内插模型。利用江苏连续运行参考站系统部分参考站数据,采用不同的内插模型进行处理、比较与分析。结果表明,对于高程差异大、卫星高度角小的用户站,映射函数估计方法、低阶曲面模型能够准确地估计出其与主参考站之间双差对流层误差,其最大均方差不超过2cm;映射函数估计双差电离层误差方法与低阶曲面模型、线性内插模型的估计精度相当。在以上4种方法的比较中,距离线性内插模型的估计精度最差,将近5cm。     

远距离下CORS的双差电离层延迟内插模型精度分析

为了验证传统的内插模型能否满足远距离下连续运行参考站系统(CORS)的双差电离层延迟精度的需求.通过构建电离层双差观测方程,以线性内插模型(LIM)和距离相关线性内插模型(DIM)为研究对象,以虚拟参考站技术(VRS)为代表,将解算得到的监测站双差电离层延迟与通过LIM和DIM内插算法得到的监测站双差电离层延迟进行对比,分析这两种模型在远距离CORS网下的双差电离层延迟内插效果.实验结果表明,在远距离CORS网监测站条件下,LIM模型的内插精度高于DIM模型内插精度.      

网络RTK对流层拟合模型分析

为了拟合网络RTK中用户端双差对流层延迟,本文分析了基于距离的线性内插模型(DIM)、线性内插模型(LIM)原理,提出了指数拟合模型:以主参考站为原点,系数项与用户端和辅参考站间夹角成反比,指数底数值为0.35,用户端到主参考站与辅参考站到主参考站间距离比值被1减为指数。通过分析上述模型的误差系数给出了模型优缺点,试验验证了指数模型的有效性和稳定性:卫星拟合精度一般优于2cm,实现了单历元平面定位精度优于2cm,高程精度优于3cm。     

GPS/VRS 参考站网络的对流层误差建模技术研究

在虚拟参考站(VRS)技术中,参考站与流动站间的高程差异会引起对流层误差改正数中存在系统偏差影响,使对流层改正精度降低。在常规网络内插改正模型的基础上,借助先验对流层模型,提出了一种能自主修正高程偏差的距离相关对流层网络内插模型(MHDIM)。基于四川GPS连续运行参考站网络(Sichuan GPS Reference Station Network-SGRSN)实际测试数据的分析表明,对于地形变化较大的中长距离稀疏GPS/VRS参考站网络(如流动站与参考站间高程差异大于500m),应用MHDIM模型可使对流层延迟误差改正精度提高到2到3cm并实现cm级网络RTK定位结果,适用于GPS/VRS参考站网络cm级实时动态定位要求。     

长距离网络RTK区域电离层延迟实时改正

针对网络RTK基线过长时电离层延迟的相关性就会减弱的问题，本文提出了一种长距离网络RTK区域电离延迟改正模型。首先利用已知载波值和确定的非差参考模糊度计算基准站的电离层延迟，进而传播至流动站，最后内插计算流动站电离层延迟，得到电离层延迟改正。通过实测CORS数据进行验证，结果表明，该算法可使长距离网络RTK达到厘米级精度的定位结果。     

GPS/VRS对流层延迟误差内插模型研究

在GPS/VRS高精度定位中,对流层延迟误差是影响定位精度的主要因素之一。由于该误差与各参考站间距离相关,目前主要是通过内插模型消除对流层延迟误差影响,实现用户高精度定位。通过总结近十年来主要的几种内插模型,并结合美国CORS网络的六个参考站的数据进行实验分析,发现内插模型误差和卫星高度角以及用户与参考站高程差是相关的,其中LIM模型和LCM模型能够获得较优的效果,可应用于消除对流层延迟误差。     

GPS/GLONASS集成的CORS网大气延迟插值模型比较分析

结合实际数据,对GPS/GLONASS集成的CORS网中利用参考站间的大气延迟内插流动站处的误差改正量的各种内插算法进行比较。比较结果认为:双差电离层延迟改正采用克里金插值模型(KRG)方法精度最高,精度优于3cm;而对流层延迟误差改正中,GPS采用最小二乘配置模型(LSC)插值方法效果最好,精度一般可达3cm,而GLONASS则应采用3阶趋势面模型(LSM3)进行内插,精度为4cm。     

长距离网络实时动态对流层延迟误差改正

针对长距离网络RTK的范围较大,造成区域观测误差的相关性降低,影响对流层延迟误差的内插计算和改正这一情况,该文提出了一种改进的对流层延迟误差计算和改正方法。首先利用确定的参考站网整周模糊度和载波相位观测值计算各参考站的天顶对流层延迟,然后将各参考站天顶对流层延迟误差播发给流动站用户,用户根据内插模型内插计算出流动站处的天顶对流层延迟误差,并进行流动站各卫星的对流层延迟误差计算和改正。通过长距离CORS网实测数据的实验证明,该文方法可以取得理想的长距离网络RTK误差改正效果和流动站定位结果。     

单波束测深数据的插值精度分析

基于误差传播定律,对稀疏的离散水深点内插值进行了精度分析,建立了单波束水深内插值中误差表达的数学模型,利用我国南方某海岸带的3个试验区的进行了试验。试验结果表明,反距离加权法、Shepard法和线性插值三角网法,辅以自适应搜索半径法,内插水深值粗差比例普遍低于5%,质量与效率上为较优的插值模型;内插值精度与数据源精度有关,但与数据源密度关系不大;在给定深度测量极限误差情况下,建议在制定有关数字水深模型标准时,对水深在20 m以内的格网点水深值极限误差可设置为0.4 m。     

格网电离层模型在单频精密单点定位中的应用

基于四点内插方法建立了选点内插模型,讨论了内插过程中的两种定权方法;利用4个IGS跟踪站连续3 d的实测数据,采用单频精密单点定位方法,以坐标外符合误差为标准比较分析了两种内插模型和两种定权方法的效果.实验结果表明:两种内插模型和两种定权方法都是有效的,应用于单频精密单点定位时能够使点坐标外符合精度达到厘米级.最后,针对单频精密单点定位中电离层延迟误差的处理问题提出了具有参考性的建议.     

长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法

基于区域参考站网的网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)方法是实现全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)高精度定位的主要手段。研究了一种长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法,首先采用长距离参考站网GPS/BDS多频观测数据确定宽巷整周模糊度,利用引入大气误差参数的参数估计模型解算GPS/BDS双差载波相位整周模糊度;然后按照长距离参考站网观测误差特性的不同,分类处理参考站观测误差,利用误差内插法计算流动站观测误差,以改正流动站GPS/BDS双系统载波相位观测值的观测误差;最后使用流动站多频载波相位整周模糊度解算方法确定GPS/BDS载波相位整周模糊度并解算位置参数。使用长距离连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)网的实测数据进行实验,结果表明,该方法能够利用长距离GPS/BDS参考站网实现流动站的厘米级定位。     

An improved ionosphere interpolation algorithm for network RTK in low-latitude regions

A traditional interpolation algorithm with the linear interpolation method (LIM) using a fixed number of reference stations is widely used in network RTK to obtain the ionospheric delays for the users. In low-latitude regions, where the ionosphere is relatively active, however, large interpolation errors exist, especially for satellites at low elevation angles. Considering the characteristics of “coinciding ionospheric pierce points (CIPPs)” with a similar nature of ionospheric delays, an improved interpolation algorithm is proposed. In this algorithm, all stations with CIPPs are used to establish the interpolation model; thus, more precise interpolation model is achieved. To validate the performance of the proposed algorithm, data from some reference stations in Guangdong Province of China were used, and the results are compared with those with the traditional interpolation algorithm. Numerical analysis shows that the interpolation accuracy of the proposed algorithm increases by 10–30% compared with the traditional one. Since the number of reference stations is flexible, the proposed algorithm can also balance the model accuracy with the computation burdens. In addition, the proposed algorithm is less affected by the selection of master reference station. In terms of network RTK on-the-fly positioning, the time-to-first-fix is reduced when replacing the traditional interpolation algorithm with the proposed one.     

局域差分GPS的数学模型

局域差分GPS中,用户到基准站的距离对定位精度有着决定性影响。利用基准站生成用户误差改正数,其算法很多。文中针对局域差分GPS的数学模型空间相关性,介绍几种常用的内插方法,如加权平均法、线性内插法、低次曲面模型法及三角形内插法,并分析各种方法的内插系数和内插质量因子。利用局域差分GPS进行定位时,只有当用户站位于基准站构成的多边形网内时,才可能得到较高的精度。     

长距离网络RTK实时厘米级定位算法

针对CORS系统建设成本高和选址困难的问题,该文提出GPS长距离网络RTK定位算法。该算法首先利用MW组合观测方程解算基准站双差宽巷整周模糊度,采用Saastamoinen模型和GMF映射函数模型相结合解算双差对流层干分量延迟残差,并将双差对流层湿分量延迟残差作为未知参数进行估计,同时结合无电离层组合观测值解算基准站双差载波整周模糊度;然后,采用综合误差内插法解算基准站和流动站的误差改正数;最后,采用最小二乘法逐历元进行法方程叠加解算流动站双差模糊度浮点解,并利用LAMBDA算法和通过TIKHONOV正则化改进的LAMBDA算法搜索固定流动站双差宽巷整周模糊度和双差载波整周模糊度。实验表明,该算法能够将基准站间距离提高到100~150km,使流动站用户可以获得厘米级定位结果。     

基于虚拟参考站的GNSS滑坡变形监测方法及性能分析

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)技术在大坝、桥梁、滑坡等形变监测领域应用广泛。针对传统监测方法需要架设基准站、导致监测成本增加的问题,提出一种基于虚拟参考站的GNSS变形监测方法,利用连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)观测数据,生成虚拟参考站(virtual reference station,VRS)代替实体参考站,实现高精度变形监测。利用中国云南省屏边苗族自治县约30处滑坡监测点进行实验分析,结果表明,当CORS基准站间距小于40 km时,双差对流层和电离层延迟模型内插精度优于10 mm,利用观测时长大于8 h的数据,可以实现平面精度优于5 mm、高程精度优于10 mm的形变监测。     

鞍山区域电离层模型构建及GNSS应用研究

针对电离层延迟误差目前是GNSS导航定位精度最重要误差源的现状,通过GNSS参考站或跟踪站实测数据计算电子总含量值,建立区域电离层模型,监测区域电离层变化,进而找到削弱或消除电离层延迟误差影响方法。利用曲面拟合实现建模,在模型的建立过程中通过对不同的模型阶数进行设置,对比不同情况下的模型精度,从而确定特定区域内最佳数据采样间隔及阶数设置,并在最佳阶数设置情况下,比较了预报不同时段的精度,进而对延迟量预报问题进行探讨,得出一些有益结论。可以通过该模型单独解算流动站站点的实时电离层延迟信息,这对多基站CORS的站间距离选择和单基站CORS基准站和流动站之间距离设计,尤其对提高单频接收机以及GIS产品用户的定位精度和差分模型的覆盖范围都具有实际参考意义。     

顾及经纬度方向异性的电离层TEC IDW插值及精度分析

反距离加权（inverse distance weighting，IDW）是一种简单实用的插值方法。以全球电离层格网（global ionospheric map，GIM）产品为样本，考虑电离层总电子含量（total electron content，TEC）经纬度方向异性，引入经纬度方向异性调节因子，设计了包含等权在内的6种电离层距离计算方案，分析表明，电离层TEC与经度方向相关性高于纬度方向，不同电离层距离计算方案均能有效提高IDW插值精度。采用最优方案IDW插值分析长期插值精度，结果表明，电离层活动剧烈区域（南北纬度20°）连续12 a“两分两至”日前后全球电离层格网（global ionospheric map，GIM）产品插值，最优方案比普通IDW插值精度提升约25%；2014年太阳活动高年“两分两至”日GIM产品插值，地方时14 h后3~5 h电离层活动剧烈时，最优方案插值精度提升明显，插值均方根误差（root mean square，RMS）最大不超过4.0 TECU。