单频到五频多系统GNSS精密单点定位参数估计与应用

全球导航卫星系统(GNSS)已发展至多频多系统时代,特别以我国北斗卫星导航系统(BDS)为代表的四大全球导航卫星系统可全天时、全天候播发十几个频率的伪距、相位和多普勒等观测信息。多频多系统GNSS为用户提供更多的观测数据和组合选择,为精密定位、导航和授时(PNT)应用带来了新的机遇,如高精度位置服务、大地测量、空间天气和灾害监测等。但多频多系统GNSS观测为精密单点定位(PPP)组合模型和系统偏差及大气延迟估计等带来诸多问题和挑战。本文给出了单频到五频多系统GNSS精密单点定位(PPP)模型,估计和评估了单频到五频多系统GNSS PPP定位精度、接收机钟差、对流层延迟、卫星和接收机硬件延迟,以及频间偏差。给出了GNSS PPP最新应用进展,包括GNSS气象学、电离层模拟、时间频率传递、建筑物安全和地震监测及其应用。结果表明,多频多系统极大地提高了GNSS PPP参数估计的精度和可靠性,具有重要的应用价值。最后给出了多频多系统GNSS PPP应用前景与展望。     

北斗单频PPP车道级试验结果分析

精密单点定位技术(Precise Point Positioning,PPP)被广泛应用于高精度导航与位置服务、大地测量、低轨卫星精密定轨、航空摄影测量、GPS地震学等领域.随着我国北斗系统(BDS)的完全部署,其为GNSS系统发展带来了新的机遇和挑战.对GPS、GLONASS的PPP静态、动态事后解算研究已经比较成熟,但实时北斗PPP还处于研究发展阶段,实时北斗PPP的应用场景还不多,针对这一问题,本文旨在对单频北斗实时PPP进行研究.基于BDS系统,本文建立了单频北斗PPP模型,并基于车载动态测试实验,验证本文提出模型的正确性,并得出北斗单频PPP可以实现车道级定位,为北斗的实时应用推广做出一定的探索.     

PPP／INS组合系统研究进展与展望

随着GNSS多系统的建设,精密单点定位(PPP)技术向着实时固定解方向发展,PPP／INS组合系统因无需布设基准站,在导航测绘领域有着广泛应用前景。本文系统总结了GNSS多系统、PPP模糊度固定、INS辅助对PPP／INS组合系统的贡献,以及组合系统在滤波方法、平滑算法、随机模型建立等方面的工作,并展望了PPP／INS组合系统的发展趋势。      

基于GNSS精密单点定位的高精度云平台授时

采用GNSS精密单点定位(PPP)技术和时钟驯服技术,构建了基于PPP的云平台高精度授时方案,研制了搭载多系统GNSS接收机板卡、恒温晶振(OCXO)和数字信号处理器(DSP)的授时原理样机。利用协同精密定位平台分析中心(武汉)提供的5 s间隔卫星轨道和钟差产品,采用PPP技术实时解算授时终端坐标和钟差,通过驯服恒温晶振输出亚纳秒精度的1 PPS,实现了长时间高精度的授时能力。本文通过短基线比较和与UTC绝对时间基准比较,验证了精密单点授时精度(RMS)优于1 ns。     

基于Bernese非差的GNSS大网分布式解算

非差精密单点定位(PPP)是大规模GNSS网络数据处理的主要模式之一。分析了基于Bernese自动处理引擎BPE的非差定位解算流程,通过修改配置文本文件实现BPE功能自动调用。针对单机集中处理模式下解算规模受限、时效性差的问题,采用分布式技术,利用C#编程实现了GNSS精密单点定位的并行处理。采用IGS数据进行实验,算例结果表明:在分布式环境下调用Bernese自动解算功能进行并行数据处理,能够实现快速、准确的GNSS大网高精度PPP定位解算,计算效率明显提高。     

一种非组合Galileo三频精密单点定位方法及精度分析

同时播发多个频段的导航信号已经成为新一代GNSS卫星的显著特征与未来趋势。多频导航信号设计对提升GNSS精密单点定位精度及缩短初始化时间方面尤其具有重大意义。本文提出了一种利用非组合Galileo三频观测数据的PPP定位算法,采用实测Galileo三频数据按照该算法进行了解算,并采用传统双频算法对相同数据进行解算形成参照,结果显示Galileo三频PPP算法在定位精度及收敛速度上均优于传统双频PPP算法,这种优势在观测数据异常时更为显著。     

GNSS多系统动态精密单点定位性能分析

文中在GPS精密单点定位（PPP）理论与方法的基础上,给出了多系统组合的精密单点定位技术观测模型,采用GPS、GLONASS、GALILEO、BDS 四大卫星导航定位系统的实测数据,研究并分析了四系统组合PPP的定位性能。结果表明,多系统PPP精度较单系统有很大提高,GPS+GLONASS+GALILEO+BDS四系统组合动态PPP在三个方向平均偏差约为0.7 cm、0.6 cm和1.7 cm,收敛时间为15～20 min左右,并且多系统PPP在截止高度角增大时,依然有充足的卫星数量,当截止高度角达到30°时,依然能达到cm级定位精度,对机载动态数据进行PPP解算结果显示,四系统组合解算的结果与利用GrafMov的解算结果符合得最好,优于其他双系统和单系统PPP的精度。      

PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较

首先简要回顾了精密单点定位（PPP）技术在最近几年的发展现状,重点总结了高采样率钟差实时快速估计、多系统组合PPP模糊度固定、多频GNSS PPP模型及其模糊度固定、PPP快速初始化、PPP-RTK等若干热点方向的最新研究进展。在此基础上,利用目前四大卫星导航系统（GPS、GLONASS、Galileo、北斗）最新的实际观测数据,全面比较分析了各系统及多系统组合PPP定位性能,重点给出了北斗二号+北斗三号PPP浮点解和固定解的定位精度、收敛时间和首次固定时间。结果表明：我国北斗导航卫星系统已经可以实现与其他导航卫星系统基本相当的PPP定位性能。北斗二号+北斗三号组合PPP的收敛时间/首次固定时间20~30 min;静态解的东、北、天方向定位精度在毫米到厘米级;动态解水平方向约5 cm,高程方向约7 cm;多系统组合可显著提高PPP定位精度、收敛时间和首次固定时间：固定解定位精度比浮点解在东、北、天方向分别提升了14.8%、12.0%和12.8%;相比单GPS,多系统组合PPP浮点解的收敛时间和固定解首次固定时间分别缩短了36.5%和40.4%。     

PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较

首先简要回顾了精密单点定位(PPP)技术在最近几年的发展现状,重点总结了高采样率钟差实时快速估计、多系统组合PPP模糊度固定、多频GNSS PPP模型及其模糊度固定、PPP快速初始化、PPP-RTK等若干热点方向的最新研究进展。在此基础上,利用目前四大卫星导航系统(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)最新的实际观测数据,全面比较分析了各系统及多系统组合PPP定位性能,重点给出了北斗二号+北斗三号PPP浮点解和固定解的定位精度、收敛时间和首次固定时间。结果表明:我国北斗导航卫星系统已经可以实现与其他导航卫星系统基本相当的PPP定位性能。北斗二号+北斗三号组合PPP的收敛时间/首次固定时间20～30 min;静态解的东、北、天方向定位精度在毫米到厘米级;动态解水平方向约5 cm,高程方向约7 cm;多系统组合可显著提高PPP定位精度、收敛时间和首次固定时间:固定解定位精度比浮点解在东、北、天方向分别提升了14.8%、12.0%和12.8%;相比单GPS,多系统组合PPP浮点解的收敛时间和固定解首次固定时间分别缩短了36.5%和40.4%。     

基于GAMP软件的GNSS精密单点定位研究

研究利用开源的GNSS数据处理软件GAMP进行精密单点定位解算,阐述了GAMP软件在精密单点定位中使用的数据预处理方法以及电离层、对流层、频间偏差等误差项的改正方法,设计了精密单点定位的解算策略并配置了相关的软件关键参数,对IGS跟踪站jfng站的实测数据进行了解算。结果表明,利用GAMP软件,利用适当的解算策略处理静态数据,约10 min可收敛至亚米级,3 h左右可收敛至厘米级,经过全天的解算其最终精度可达近毫米级。     

多GNSS系统精密单点定位软件的开发

当前,全球已步入多GNSS系统融合时代,基于多GNSS系统的PPP测量较单一GPS系统具有更高的定位精度和更强的可靠性。针对多GNSS系统融合PPP数据处理问题,该文采用Matlab平台开发了多GNSS系统PPP解算软件,该软件能够对GPS、BDS、Galileo和QZSS系统进行单一系统或多系统融合PPP解算,并利用MGEX数据网的观测数据与产品对开发的软件进行了测试,实验结果与其他机构公布的定位结果精度相当,表明编制的软件达到了开发要求。该软件具有程序开发环境好、使用方便、兼容QZSS系统等优点。     

基于接收机钟差约束的精密单点定位时间传递研究

精密单点定位(PPP)技术起初主要面向定位与导航等位置应用.近年来,PPP技术逐渐成为时间传递等非定位应用的一种重要且有效的手段.如今,具有更高稳定性的氢原子钟也被越来越多的测站用来提供时间频率基准.而传统的PPP时间传递方法通常在数据处理时将接收机钟差参数视为白噪声(WN)参数进行处理,并未充分利用原子钟的高稳定特性...     

Rapid initialization of real-time PPP by resolving undifferenced GPS and GLONASS ambiguities simultaneously

Rapid initialization of real-time precise point positioning (PPP) has constantly been a difficult problem. Recent efforts through multi-GNSS and multi-frequency data, though beneficial indeed, have not proved sufficiently effective in reducing the initialization periods to far less than 10 min. Though this goal can be easily reached by introducing ionosphere corrections as accurate as a few centimeters, a dense reference network is required which is impractical for wi de-area applications. Leveraging the latest development of GLONASS PPP ambiguity resolution (PPP-AR) technique, we propose a composite strategy, where simultaneous GPS and GLONASS dual-frequency PPP-AR is carried out, and herein, the reliability of partial AR improves dramatically. We used 14 days of data from a German network and divided them into hourly data to test this strategy. We found that the initialization periods were shortened drastically from over 25 min when only GPS data were processed to about 6 min when GPS and GLONASS PPP-AR were accomplished simultaneously. More encouragingly, over 50% of real-time PPP solutions could be initialized successfully within 5 min through our strategy, in contrast to only 4% when only GPS data were used. We expect that our strategy can provide a promising route to overcoming the difficulty of achieving PPP initializations within a few minutes.     

动态PPP模糊度固定方法及实验分析

目的 采用CNES发布的整数卫星钟差产品,实现了模糊度固定的动态精密单点定位。分析了全球10个台站的观测数据,结果表明,模糊度固定后动态精密单点定位水平方向精度可达1～2cm,高程精度优于3cm。     

利用高度角与MP组合随机模型提高PPP的收敛速度

在当前科学技术不断创新发展下,很多的技术都被应用到各个领域当中,其中精密单点定位技术(英文简称PPP)便是比较先进的技术,被当前地质勘察和航空测量广泛的应用。此次研究的目的是为了提高PPP收敛速度,这是由于当前PPP存在收敛速度比较慢的问题,不利于该项技术在科技发展领域的推广应用,针对这一问题,本文首先对多路径效应及MP组合观测值进行了实验分析,然后,对基于MP定权的GPS PPP方法进行详细的阐述,最后,通过实验分析,得出利用高度角与MP组合随机模型(ELE_MP模型)提高PPP的收敛速度。     

Modeling tropospheric wet delays with national GNSS reference network in China for BeiDou precise point positioning

During past decades, precise point positioning (PPP) has been proven to be a well-known positioning technique for centimeter or decimeter level accuracy. However, it needs long convergence time to get high-accuracy positioning, which limits the prospects of PPP, especially in real-time applications. It is expected that the PPP convergence time can be reduced by introducing high-quality external information, such as ionospheric or tropospheric corrections. In this study, several methods for tropospheric wet delays modeling over wide areas are investigated. A new, improved model is developed, applicable in real-time applications in China. Based on the GPT2w model, a modified parameter of zenith wet delay exponential decay wrt. height is introduced in the modeling of the real-time tropospheric delay. The accuracy of this tropospheric model and GPT2w model in different seasons is evaluated with cross-validation, the root mean square of the zenith troposphere delay (ZTD) is 1.2 and 3.6 cm on average, respectively. On the other hand, this new model proves to be better than the tropospheric modeling based on water-vapor scale height; it can accurately express tropospheric delays up to 10 km altitude, which potentially has benefits in many real-time applications. With the high-accuracy ZTD model, the augmented PPP convergence performance for BeiDou navigation satellite system (BDS) and GPS is evaluated. It shows that the contribution of the high-quality ZTD model on PPP convergence performance has relation with the constellation geometry. As BDS constellation geometry is poorer than GPS, the improvement for BDS PPP is more significant than that for GPS PPP. Compared with standard real-time PPP, the convergence time is reduced by 2–7 and 20–50% for the augmented BDS PPP, while GPS PPP only improves about 6 and 18% (on average), in horizontal and vertical directions, respectively. When GPS and BDS are combined, the geometry is greatly improved, which is good enough to get a reliable PPP solution, the augmentation PPP improves insignificantly comparing with standard PPP.     

基于不同电离层模型的精密单点定位精度分析

随着PPP的发展与应用,对PPP误差源的研究更加精细、更加科学.电离层折射是高精度PPP的主要误差之一,国内外通用方法是用大气传播理论建立电离层修正模型.本文主要探讨了电离层对精密单点定位影响的基本理论,总结了目前常用方法;研究了Klobuchar模型的改正公式及计算方法;系统地研究了双频观测值建立消电离层延迟模型的理...     

单频北斗手持终端PPP定位与精度分析

传统的无电离层组合精密单点定位技术(PPP)只适用于双频观测值,无法充分利用多频观测值的观测信息,限制了PPP技术的发展.对于GPS、GLONASS的PPP静态、动态事后解算研究已比较成熟,但实时北斗PPP还处于研究阶段.鉴于此,对单频北斗实时PPP进行了研究;基于BDS系统,建立了单频北斗PPP模型;利用定制手机进行...     

InSAR技术在滑坡灾害中的应用研究进展

InSAR技术作为重要的对地观测技术之一,已在城市、矿山、地质灾害等地表形变监测领域得到广泛应用与探索,特别是在滑坡灾害形变监测中具有很强的实用性.为全面、准确及深入认识和梳理InSAR技术在滑坡灾害应用中的前沿科学问题、局限性、面临挑战及未来发展趋势,以期更好地服务于滑坡灾害的防治与监测.以InSAR技术滑坡灾害应用...