WAAS对流层延迟模型及其在网络RTK中的应用

对流层延迟误差是GPS定位中的一项主要误差源,一般可采用模型改正或待定参数的方法进行处理。本文首先介绍如何使用WAAS模型进行对流层延迟改正,然后给出一种网络RTK的对流层延迟误差的处理方法,最后通过对实测数据的处理,证明本文方法可有效地用于网络RTK用户对流层延迟实时改正和分析。     

面向大高差RTK的对流层延迟改正模型及实时差分服务构建

在大高差区域,实时动态定位(real time kinematic, RTK）的站间对流层延迟差异较大,传统的RTK算法忽略站间大气延迟误差,严重影响定位精度。无论是全球还是中国范围,大高差地形都广泛分布,研究大高差RTK十分必要。由于对流层延迟参数与高程参数强相关,RTK中无法实时估计对流层延迟,引入外部模型是大高差RTK中修正对流层延迟误差的唯一手段。分析了大高差RTK对对流层延迟模型的特殊需求,总结了可用的经验对流层延迟模型。为进一步提高大高差RTK的定位精度,提出了基于连续运行参考站和气象站的实时实测对流层延迟模型构建方法。两种方法虽然能够提高RTK精度,但都存在各自的缺陷,未来需要进一步研究。在此基础上,提出了基于因特网航海无线电技术委员会传输协议的小区域大高差RTK服务方法,实现了RTK用户的对流层延迟无感改正。     

顾及大气延迟误差的中长基线RTK算法

针对常规RTK作业距离一般不超过15km的问题,提出了一种顾及大气延迟误差的中长基线RTK的算法,突破了常规RTK作业距离。在中长基线情况下,与大气延迟有关的误差如电离层延迟误差、对流层延迟误差等,随着基线长度的增加,空间相关性大大降低,进而影响整周模糊度的快速解算。基于卡尔曼滤波算法,采用非组合差分定位模型,对于电离层延迟误差采用了电离层加权模型进行估计,对于对流层延迟分别采用了相对对流层延迟参数估计和绝对天顶对流层参数估计。最终通过实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析。试验结果表明:该算法可以实现中长基线RTK的快速解算,并且在估计相对对流层延迟时,绝对天顶对流层参数估计不利于基准站和流动站的对流层延迟分离,一般采用估计流动站上的相对对流层延迟。     

对流层延迟参数与坐标参数的相关性研究

为确定对流层延迟参数与坐标参数的相关性,采用随机卡尔曼滤波进行精密单点定位解算,以静态模式下的参数估值为真值,对动态模式下的坐标垂直分量与对流层天顶湿延迟误差进行相关性分析与回归分析.结果表明二者显著负线性相关,坐标垂直分量误差波动幅度是对流层天顶湿延迟误差波动幅度的4倍左右;卫星截止高度角越低,参数相关性越强.在估计中有效利用这一相关性特点,可以提高参数估计的精度.     

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。     

网络RTK模糊度解算与误差项提取方法研究

提出了一种基于非组合模型的网络RTK参考站间模糊度解算和误差项提取方法。采用模型削弱对流层延迟影响,组成双差观测方程,利用Kalman滤波估计模糊度和电离层参数,固定模糊度后,进一步计算对流层参数。实测数据验证结果表明,该方法固定的双差模糊度是准确、可靠的。     

对流层湿延迟估计方法对PPP数据处理的影响

设计4种实验方案分析了对流层延迟参数估计方法对PPP数据处理的影响。结果表明,采用分段线性方法估计天顶湿延迟比分段常数方法估计得到的天顶湿延迟、定位结果精度略高;静态PPP解算得到的天顶对流层湿延迟优于5 mm,高程方向的定位精度可达1 cm左右;动态PPP定位精度略低,高程方向可达2cm左右。同时,考虑对流层湿延迟水平梯度在一定程度上能改善PPP的处理结果。     

BDS中长距离非差实时动态厘米级定位算法

针对BDS常规实时动态定位(RTK)中,随着流动站与参考站间的距离增加,大气延迟误差的空间相关性大大降低,影响了整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题。该文研究了一种基于非差观测误差的BDS中长距离常规RTK定位算法,采用非差误差改正方法为流动站提供误差改正,利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正。对电离层延迟误差和相对天顶对流层延迟误差进行参数估计,处理电离层延迟误差和对流层延迟误差的影响。最后通过BDS实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析。实验结果表明,该算法可以实现BDS中长距离常规RTK的快速定位,并获得厘米级定位精度。     

估计对流层延迟的单频RTK卡尔曼滤波算法

提出一种对流层估计方法实现单频RTK快速动态定位。用模型改正对流层干延迟,双差对流层湿延迟用测站对流层天顶延迟估计,并与流动站位置及站间单差模糊度组成双差方程进行卡尔曼滤波,得到单差模糊度浮点解及方差阵,通过星间求差得到双差模糊度浮点解及方差阵,结合MLAMBDA方法实时确定模糊度。试验验证单历元平面定位精度优于±3 cm,高程定位精度优于±10 cm。     

大型桥梁桥塔监测的GNSS相对对流层延迟估计

针对大型桥梁桥塔与基站高程差异较大,残余对流层延迟成为影响全球卫星导航系统(GNSS)监测成功率与精度的主要因素之一。该文基于随机过程理论,对桥梁监测GNSS残余对流层湿延迟进行参数估计,有效地提高了桥梁塔顶监测GNSS模糊度固定率。通过采用对流层经验模型改正对流层干延迟,将基准站和塔顶观测站对流层湿延迟组成相对对流层湿延迟,并联合位置参数和模糊度参数建立双差卡尔曼模型,最后利用最小二乘模糊度降低相关平差法(LAMBDA)对双差模糊度进行固定,并估计位置参数与相对对流层延迟参数。实验结果表明,该方法可以有效估计相对对流层延迟,有效提高GNSS模糊度固定率。