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。     

基于北斗3号PPP-B2b信号的精密单点定位精度分析

选取IGMAS中国区域的5个测站2020年年积日(doy)112~116期间的观测数据,分析北斗3号PPP-B2b信号静态、动态精密单点定位（PPP）精度。结果表明,B2b轨道产品R、A、S方向精度分别优于0.07 m、 0.33 m、 0.24 m,钟差STD优于0.08 ns;在中国区域内,利用北斗3号PPP-B2b信号,静态PPP定位N、E、U方向精度RMS分别达到0.8 cm、1.5 cm、1.6 cm,动态PPP定位精度RMS分别达到3.6 cm、 6.0 cm、12.2 cm,可满足导航与位置服务、大地测量等应用服务需求。     

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。     

顾及OSB改正的BDS-3新频点精密单点定位精度分析

基于武汉大学发布的BDS-2/3观测量偏差(OSB)改正产品,采用国内8个iGMAS测站1个月的观测数据,分析OSB改正前后对B1I/B3I旧频点及B1C/B2a新频点2种组合模式下BDS-2/3伪距单点定位(SPP)和精密单点定位(PPP)精度的影响。结果表明,B1I、B3I、B1C和B2a的OSB年均值为-80～70 ns,各频点OSB年稳定性分别为3.41 ns、5.87 ns、2.04 ns和2.32 ns。在BDS-2/3伪距单点定位方面,改正后B1I/B3I组合的3D方向定位精度优于2.53 m, B1C/B2a组合的3D方向定位精度优于3.84 m,二者精度提升均不明显。在BDS-2/3精密单点定位方面,B1I/B3I组合的3D方向定位精度优于7.7 cm,提升约20.6%,收敛时间约为38 min,提升约7.3%;B1C/B2a组合的3D方向定位精度优于3.7 cm,提升约11.9%,收敛时间约为36 min,提升约16.3%。     

BDS全球定位服务能力及天顶对流层延迟估计性能评估

基于自行解算的GPS/BDS精密轨道和钟差产品,选取全球均匀分布的9个MGEX观测站1周的观测数据,使用GAMP软件进行BDS静态精密单点定位（PPP）解算,以评估BDS全星座的全球定位服务能力及天顶对流层延迟（ZTD）的估计性能。实验结果表明,BDS静态PPP解算收敛后水平方向精度优于1 cm,高程方向精度在1 cm左右,定位精度已与GPS相当;其天顶对流层估计精度优于1 cm,与GPS PPP解算的ZTD误差的RMS值相差在1 mm以内。总体来说,BDS全星座已具备与GPS相当的全球定位服务能力和ZTD反演性能。     

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。     

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。     

系统偏差常数弧段估计策略对多系统静态精密单点定位的影响

为探讨系统偏差最优估计策略，利用IGS提供的GPS、BDS、GLONASS和Galileo 四系统的观测数据以及GFZ提供的精密卫星钟差和精密轨道产品，将系统偏差（ISB）按照高斯白噪声、20 min、30 min、1 h、2 h分段常数进行单天静态解，分别获得E、N、U方向上的坐标偏差，分析不同系统偏差求解策略下多系统融合PPP的收敛时间和定位精度。结果表明，在多系统融合静态PPP中，从观测模型强度与定位结果稳定性和可靠性角度综合考虑，对ISB采用20 min分段常数估计策略是最优的，静态PPP收敛时间在30 min左右，收敛后的定位精度E方向优于2 cm、N方向优于1 cm、U方向优于5 cm。     

基于BDS-3 PPP-B2b服务的实时PPP性能分析

基于精密单点定位(PPP)原理及BDS-3 PPP-B2b电文改正模型,分析在使用电文改正信息进行PPP过程中需要注意的2个改正参数间匹配性问题,以及静态、仿动态条件下经过PPP-B2b电文信息改正后B1C+B2a、B1I+B3I模式定位服务性能。结果表明,在静态条件下,2种定位模式水平、高程方向定位精度均优于11 cm;仿动态条件下,水平、高程方向定位精度均优于22 cm,在15 min内均能达到水平、高程方向分别不超过0.3 m、0.6 m的精度要求;B1C+B2a组合在定位精度和收敛速度方面均略优于B1I+B3I。     

TGD改正对BDS-3新频点单点定位的影响分析

为探究BDS-3单、双频SPP TGD改正对定位的影响,选取10个MGEX测站连续30 d的观测数据进行SPP实验。结果表明,BDS-3 DCB产品在1个月内的日解值稳定,未出现明显跳变,月稳定性优于0.2 ns。TGD参数与DCB产品的符合度较高,大部分卫星差异优于2 ns。单、双频SPP经TGD校正后水平和高程方向上的精度均大幅提升,其中单频SPP提升率为17%～70%,双频SPP提升率为66%～90%,可见硬件延迟偏差对单点定位的影响较大,在定位解算中不可忽视。     

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。     

极地地区北斗三号单点定位精度分析

为分析BDS-3在极地地区的定位精度,选取两极地区10个MGEX站连续7 d的观测数据进行SPP和PPP实验。结果表明,BDS-3在两极地区可见卫星数及PDOP基本一致,平均可见卫星数约为9颗,PDOP约为2.3。BDS-3各频点间定位精度相差不大,南极地区SPP定位精度略优于北极,特别是U方向。北极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和5 m,南极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和2 m。BDS-3在两极地区PPP定位精度相当,与GPS定位精度基本一致,各频点组合定位精度在E、N、U方向均优于2 cm。     

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不同截止高度角多模GNSS组合单点定位性能分析

讨论多模GNSS时空统一方法,建立多模单点定位数学模型。采用8个测站的实测数据,对比单GPS与GPS/GLONASS/BDS/Galileo四大GNSS组合多模系统在截止高度角分别为15°、30°、45°时的单点定位性能。结果表明,15°时,多模较单GPS定位精度有一定改善,但效果不明显| 30°、45°时,单GPS不能实现实时定位,多模则能提供稳定可靠的实时定位结果。在北斗卫星导航系统可见卫星数较多的亚太区域,95%以上历元可用,水平方向偏差RMS<8 m,高程方向偏差RMS<20 m,对城市峡谷和密林中导航具有一定的参考价值。     

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。     

单频GPS/GLONASS组合单点定位的精度评估

利用单频伪距观测值和广播星历数据,比较不同观测值权值下GPS/GLONASS组合单点定位的结果,并讨论大气误差对组合单点定位精度的影响。利用最小二乘和卡尔曼滤波两种算法进行单点定位计算,结果表明,组合定位单历元平面位置解精度优于2.5 m,高程方向精度优于4.5 m,24小时解3个坐标分量精度均优于1 m,对于该两种算法,组合定位与单独GPS定位相比精度均有不同程度的提高。     

Galileo广播星历评估及其对定位精度的影响

分析现阶段伽利略空间信号的精度，并评估伽利略广播星历及其对单点定位的影响。统计30 d健康卫星广播星历，结果表明，FOC和IOV两种类型的广播星历卫星轨道误差优于0.8 m，并且径向误差最小，法向误差次之，切向误差最大；伽利略卫星的钟差误差精度达到1.0 ns；从空间信号测距误差对伽利略卫星进行整体分析，广播星历精度优于1.0 m，FOC与IOV卫星精度相当；用广播星历进行事后单点定位的精度可以达到dm级。     

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。