多系统GNSS融合精密单点定位模糊度固定方法分析

分析各分析中心提供的精密单点定位模糊度固定产品及其对应方法，结合观测数据进行多系统模糊度固定解算实验。结果表明，各分析中心提供的产品卫星轨道具有高度吻合性，提供了较高精度精密单点定位的基准；多系统GNSS融合可以加快模糊度固定，提高模糊度初始固定时的定位精度。     

顾及不同LEO卫星数量及轨道误差的GPS/LEO联合PPP

为解决现有单系统GPS PPP收敛速度较慢的问题,选取不同卫星数量构成的LEO星座系统,根据观测值仿真原理得到待估点来自低轨卫星的伪距观测值和相位观测值;选取CPVG、WUH2、KOUG、IISC、FUCN测站,利用GPS及仿真附加轨道误差的LEO星座观测数据进行静态精密单点定位,以分析LEO星座的增强效果。结果表明： 1）在原有GPS系统中加入LEO星座后,3种组合场景下平均可见卫星数量分别增加9.7、19.4、31.3颗,PDOP值分别减少0.7、0.9、1.1; 2）收敛时间快速缩短,由单系统GPS卫星的17.1 min分别降至4.7 min、2.1 min、1.5 min,收敛时间分别缩短67.3%、84.4%、89.5%; 3）E方向上的RMS值分别提升34.4%、59.4%、72.9%,N方向上分别提升37.4%、60.3%、67.3%,U方向上分别提升55.9%、71.7%、79.6%。LEO星座对GPS PPP的性能提升巨大,对于指导LEO星座增强GPS系统设计及拓展精密单点定位的应用场景具有一定价值。     

三种多系统开源PPP软件性能比较与分析

为对比PPPH、MG-APP、GAMP三种多系统开源PPP软件的特性,选取6个MGEX测站的观测数据,使用3个PPP软件进行GPS单系统和GRCE多系统精密单点定位解算,分析对比其解算的定位精度、收敛时间和对流层延迟。结果表明,3个软件解算的GRCE多系统的定位精度和收敛时间相比于GPS单系统均有所改善,MG-APP和GAMP解算的定位精度相当而PPPH略差,MG-APP相比于PPPH和GAMP收敛时间更短。3个软件解算的GPS和GRCE静态精密单点定位在平面上优于1 cm,高程上优于2 cm;GPS动态精密单点定位在平面上优于2 cm,高程上优于5 cm;GRCE动态精密单点定位在平面上优于2 cm,高程上优于3 cm。3个软件解算的ZTD与IGS发布的ZTD具有很高的一致性,均能满足ZTD精度要求,GAMP相比于PPPH和MG-APP解算的ZTD稳定性略高。     

信号易遮挡地区GPS/BDS双频单历元短基线解算精度分析

信号易遮挡地区GPS、BDS单系统可见卫星个数少，无法达到相对定位的最低要求。讨论了GPS/BDS组合单历元基线解算模型，在多种模拟环境下将GPS/BDS联合解算结果与GPS和BDS单系统在可见卫星数、模糊度固定成功率、定位精度等方面进行对比分析。结果表明，相对于单系统单历元基线解算，GPS/BDS组合大大增加了可见卫星数，提高了模糊度固定成功率，并在极端的观测条件下有效地改善了定位精度，使信号易遮挡地区双频单历元基线解算精度可以达到cm级甚至mm级。     

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%。     

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。     

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。     

基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法

鉴于传统选星算法不能快速获得理想的卫星空间构型，在讨论定位精度计算模型、多系统融合GDOP值影响因素和分析基于凸包Graham扫描的选星算法原理的基础上，编程实现了基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法，并对该算法的选星效果及定位效率进行仿真实验。结果表明，该算法的选星数能够稳定在8~10颗，其星座GDOP得到明显优化，空间构型得到明显改善；与传统方法相比，X、Y、H方向收敛时间的优化率分别达到40%、20%和7%，且定位精度更高，对于促进模糊度快速固定和改善定位效率有重要意义。     

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。     

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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。     

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。     

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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。     

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