GNSS融合动态精密单点定位性能分析

基于武汉大学PANDA软件生成的GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统精密轨道和钟差产品,采用MGEX跟踪站多模观测数据进行试算,对GPS、GPS/BDS、GPS/GLONASS、GLONASS/BDS、GPS/GLONASS/BDS以及GPS/GLONASS/BDS/Galileo 7种模式的动态精密单点定位的精度和收敛性进行比较。结果表明：1）BDS动态PPP收敛速度较慢,收敛后精度能够达到cm级;2）GPS/BDS融合定位北方向分量精度不如GPS单系统定位,但东方向和高程方向分量收敛速度和定位精度都得到改善;GPS/GLONASS和GLONASS/BDS融合定位提高了东方向、北方向和高程方向分量的收敛速度和定位精度;3）GPS/GLONASS/BDS融合定位20 min即可收敛,收敛后平面精度优于1 cm,高程精度优于3 cm;Galileo的引入对收敛速度和定位精度的改善不明显。     

GNSS多系统组合PPP解算方法与成果分析

研究GPS、GLONASS和BDS三系统组合精密单点定位（PPP），包括函数模型、对流层延迟参数和差分码偏差(DCB)参数的解算方法。利用C++语言编制3系统组合PPP程序，分析MEGX网12个连续跟踪站1周观测数据，结果表明，无电离层组合模型和非组合模型的收敛速度和定位精度相当，同一测站在不同时间的收敛速度无明显差异，但非组合模型采用先验电离层信息约束可提高定位的收敛速度。多系统组合定位能改善PDOP值，提高收敛速度和定位精度；3系统组合PPP的水平坐标精度约3 cm，高程精度约5 cm，优于3个系统单独定位或2个系统组合定位的精度；当卫星遮挡较大时，多系统PPP结果较单系统更为稳定。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位性能分析

在阐述GPS/GLONASS组合精密单点定位（PPP）方法及模型的基础上,利用研发的软件从静动态定位精度和动态定位收敛性方面比较分析了GPS、GLONASS及GPS/GLONASS组合3种方式的精密单点定位结果。结果表明：3种方式都能获得厘米级的静动态定位精度,但组合方式较单一方式有较好的统计精度;在动态定位收敛性方面,组合方式能提高收敛速度,且在GPS卫星较少情形下尤为突出。     

极地地区多模GNSS精密单点定位精度分析

基于多模全球导航卫星系统（GNSS）与精密单点定位(PPP)技术,分析极地多模GNSS精密单点定位策略。通过一天一站解和一天多站解,对11种不同导航卫星系统组合下的精密单点定位结果进行实验分析。结果表明：1）各组合中BDS和Galileo组合的定位结果最差,与平均值相比定位精度的差值范围在0.4~1.3 cm之间;2）极地地区各组合N方向收敛时间的平均值为7~11 min,定位精度的平均值优于1.3 cm,明显优于E方向和U方向;3）相同环境下三系统组合较双系统组合在E、N、U方向的收敛时间分别缩短10.3%、14.1%、7.3%,在定位精度上分别提升9.6%、4.6%、11.7%;四系统组合较三系统组合在E、N、U方向的收敛时间分别缩短6.8%、－2.1%、2.0%,在定位精度上分别提升4.9%、－7.1%、5.3%。研究结果表明,三系统组合的定位性能较双系统组合提升明显,四系统组合较三系统组合定位性能改善不明显。     

川江航道BDS/GNSS船舶精密位速监测性能分析

采用精密单点定位和相位历元间差分法分别评估普通航段和库区航段BDS/GNSS的定位和测速性能。结果表明,在普通航段,BDS-2定位精度为0.1~0.2 m;GPS、BDS-3、BDS全系统的定位精度相对较高,水平方向优于0.07 m,垂直方向优于0.09 m,测速精度相当,均在mm/s级;BDS/GPS、GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合后,定位和测速精度相较于单系统提升约30%。在库区航段,GPS定位精度严重下降,水平方向为0.6 m;BDS-3与BDS全系统定位精度略有下降;多系统组合后,定位和测速精度受周围环境影响程度较低,与普通航段基本相当。     

BDS/GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及性能分析

针对精密单点定位中多系统融合的问题,提出BDS/GPS/GLONASS 组合PPP的函数模型及随机模型,实现了基于扩展卡尔曼滤波的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP。利用实测数据进行静态及静态模拟动态的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP实验,结果表明:1）静态实验中,BDS PPP平均收敛时间约为80 min,水平方向精度优于3 cm,天向精度优于6 cm;GPS PPP与多系统组合PPP定位精度相当,且收敛时间与组合PPP所应用的各系统中收敛较快的单系统PPP的收敛时间相当;2）动态实验中,BDS PPP的平均收敛时间约为105 min,水平方向精度优于7 cm,天向精度优于12 cm;多系统组合PPP的精度要优于单系统PPP,且有效缩短了收敛时间。     

BDS/GNSS精密单点定位性能分析

首先采用国际上通用的德国地学中心（GFZ）与武汉大学（WHU）精密产品,对GNSS精密卫星轨道和精密钟差产品精度进行初步评估;然后基于WHU精密轨道和钟差产品对18个分布于东半球的MGEX地面站进行多系统定位测试,同时也对BDS的B1I/B3I与B1C/B2a两组新、旧频点的精密单点定位性能进行对比分析。结果表明：1）四大导航系统（GPS、GLONASS、BDS、Galileo）的卫星轨道产品精度均在cm级,精密钟差内符合精度均优于0.1 ns,北斗三号（BDS-3）卫星钟精度相比北斗二号（BDS-2）有显著提升。2）亚太地区BDS的定位精度优于其他3个系统;在其他地区,GPS定位精度最优（与Galileo基本相当）,优于BDS和GLONASS的定位结果。3）BDS PPP平均收敛时间静态模式约为50.33 min、动态模式约为77.83 min,收敛速度略低于GPS、Galileo,优于GLONASS。4）B1C/B2a与B1I/B3I双频消电离层组合PPP定位性能基本相当。     

多系统融合精密单点定位性能分析

利用GPS、GLONASS、Beidou和Galileo 四系统的观测数据以及MGEX精密轨道和钟差产品,研究多系统融合精密单点定位的理论模型,并分析其收敛速度和定位精度。结果表明,静态定位时,Beidou系统收敛较慢,收敛后平面精度优于5 cm,高程精度优于8 cm,四系统融合收敛速度最快,定位精度和GPS接近;动态定位时,Beidou平均收敛时间在110 min以上,平面定位精度优于8 cm, 高程精度优于16 cm,四系统融合显著提升了收敛速度,但是定位精度和GPS相比没有明显提升。在截止高度角大于30°条件下,GPS系统定位偏差较大,而多系统依然能够保证足够数量的可见卫星,从而保证可靠的定位精度。     

卫星截止高度角和系统组合对GNSS PPP精度影响研究

为研究卫星截止高度角和GNSS系统组合对PPP精度的影响,对部分MGEX观测站10 d的实测数据分别进行24 h的精密单点定位数据处理,分析了5°~55°不同截止高度角下单系统GPS、BDS、GLONASS、双系统GPS/BDS、GPS/GLONASS、GLONASS/BDS、三系统GPS/BDS/GLONASS组合的可见卫星数以及定位精度。在确定的系统组合情况下,对不同截止高度角的定位精度分析表明,单系统定位的截止高度角应设置在30°以下,双系统应设置在40°以下,多系统应设置在55°以下;所有组合方式的最优截止高度角均在7°~15°;在确定的卫星截止高度角情况下,对不同系统组合的定位精度分析表明,当截止高度角小于40°时,定位精度最高的为GPS/BDS/GLONASS,最低的为BDS,其他系统组合居中;当截止高度角小于25°时,系统组合对定位精度的影响较为明显,随着截止高度角的增大（从25°到40°时）,这种影响逐渐减小,当截止高度角进一步增大至40°时,主要依靠BDS卫星定位,能够进行定位的系统组合定位精度基本相当。     

BDS卫星端差分码偏差对定位的影响及改正模型研究

分析GPS时空参考点下卫星钟差参数改正原理,结合伪距观测方程推导BDS单频及双频消电离层组合在标准单点定位、精密单点定位下的差分码偏差（DCB）改正公式。采用MGEX发布的DCB文件,分别进行多个测站的定位解算。结果表明,BDS伪距B1B2及B1B3双频定位DCB改正前E、N方向精度较单频差,严重影响定位精度,改正后E方向精度提高在dm级,N、U方向提高在m级;精密定位下B1B3组合DCB改正后与B1B2组合定位结果非常吻合,静态及仿动态下精度都有提高。     

附加区域电离层约束的PPP定位收敛性分析

为了改善PPP的定位精度和收敛速度,提出一种有效的解决思路：在非差非组合模型PPP定位的基础上,附加高精度区域电离层先验信息约束,利用美国西海岸CORS网内183个参考站的观测数据进行区域电离层建模,获取高精度电离层延迟信息;通过实验对比分析无电离层组合模型、非差非组合模型和附加电离层约束的非差非组合模型3种算法的PPP定位表现,结果表明,附加电离层约束算法具有更好的模型几何强度,相比于前两种模型,在PPP定位过程前10 min,该算法可以显著提升PPP定位的收敛速度和定位精度。     

基于PPP的iGMAS综合产品应用测试

基于iGMAS产品综合与服务中心（ISC）发布的ISC产品及德国波茨坦地学研究中心（GFZ）发布的GBM产品和GBM钟差重采样后的GBM-300 s产品对MGEX测站进行多系统的精密单点定位（PPP）测试，对2018-01-01～01-15全球15个MGEX测站的定位精度、收敛速度、ZTD求解精度和测站钟差求解精度进行分析。结果表明，在北斗PPP方面，使用ISC产品的3D定位精度和收敛速度优于GBM产品0.89 mm和 24 min，ZTD解算精度和测站钟差求解精度优于GBM产品0.3 mm和0.02 ns；在GPS、GLONASS、Galileo单系统PPP和四系统组合PPP方面，使用ISC产品的ZTD求解精度和测站钟差求解精度同GBM产品互差小于1.5 mm和0.05 ns，两者性能一致，没有明显差别，但使用ISC产品的PPP定位精度在高程方向低于GBM产品2~3 mm，收敛速度慢于GBM产品5~20 min。通过分析iGMAS产品的精度和服务的可靠性，为现阶段iGMAS产品性能的进一步提升给出建议。     

亚太区域不同遮挡情形下多系统组合PPP定位效能分析

利用多测站实测GNSS观测数据，模拟四周遮挡（城市环境）、单侧遮挡（峡谷环境）和顶空遮挡（大型桥梁路基环境）3种遮挡环境，从可用卫星数、PDOP值、可用历元率、定位精度和收敛时间5个方面，综合分析多系统PPP技术的定位服务效能。结果显示，相比GPS单系统PPP定位结果，在无遮挡环境下，四系统融合PPP技术在可用卫星数、PDOP值、可用历元率、定位精度和收敛时间方面分别改进300%、40%、2%、20%和50%；在遮挡环境下，分别改进300%、60%、25%、39%和52%。     

GPS/Galileo实时精密单点定位精度分析

在组合PPP函数模型分析的基础上，采用CNES提供的多系统实时轨道和钟差信息，实现GPS/Galileo组合单双频实时静动态PPP，并选取10个MGEX站10 d的观测数据进行解算分析。结果表明，单双频实时静态PPP中，GPS/Galileo组合的定位精度略优于单纯的GPS；单双频实时动态PPP中，GPS/Galileo组合具有较好的定位效果。相较于单纯的GPS，GPS/Galileo组合单频PPP在E、N、U方向平均精度为10.6 cm、9.8 cm、22.5 cm，分别提高了5.4%、4.9%、10.4%；双频PPP在E、N、U方向平均精度为4.3 cm、2.9 cm、7.0 cm，分别提高了6.5%、6.5%、5.4%。同时，GPS/Galileo组合PPP较GPS在收敛时间方面也有一定的改善。     

顾及接收机UPD的PPP分步模糊度固定方法

提出一种顾及接收机未校准硬件延迟偏差(uncalibrated phase delays,UPD)的PPP分步模糊度固定方法,利用卫星端UPD产品对观测卫星的浮点模糊度进行改正,采用与整数无关的三角函数进行计算,得到接收机端UPD估计值.基于非差法估计接收机端UPD,根据非差窄巷模糊度协方差大小进行分步模糊度固定,并选...     

北斗系统PPP定位精度及收敛速度分析

选取MGEX亚太区域12个测站1周的观测数据,分析比较BDS-2和BDS-2+3的动态PPP性能。结果表明,加入BDS-3能显著提升动态PPP的收敛速度和定位精度,但由于目前BDS-3精密轨道和钟差产品中的卫星数目有限,收敛速度仍比GPS慢。     

基于多GNSS融合的GPS PPP模糊度固定方法

通过BDS/GPS/GLONASS组合的方式加速PPP的收敛,利用整数相位钟法实现GPS PPP模糊度的固定,并通过6个MGEX测站的数据进行PPP动态实验。结果表明,固定解的精度优于浮点解,而基于BDS/GPS/GLONASS融合的PPP固定解定位精度优于单GPS PPP固定解;GPS固定解PPP平均模糊度首次固定时间（TTFF）为46.1 min,而基于BDS/GPS/GLONASS融合的固定解PPP首次固定时间仅为25.8 min,相应的模糊度固定率也由78.6%增加到87.4%。