基于BDS与GPS精密单点定位的天顶对流层延迟估计比较

在BDS与GPS现有星座条件下,针对若干IGS和MGEX跟踪站的实测数据,利用CODE事后GPS产品与WHIGG计算的BDS精密轨道和钟差,对GPS单系统、BDS单系统及两者组合系统进行精密单点定位（PPP）处理,估计出相应的天顶对流层总延迟量,并进行分析比较。实验表明,与IGS提供的对流层产品相比,利用GPS单系统处理,能较准确地反映出天顶对流层延迟量,其精度为mm级;BDS单系统结果较GPS单系统略差,其精度优于2cm;GPS与BDS组合系统的结果与GPS单系统结果相近。     

天顶对流层延迟计算方法研究

依据精密单点定位（PPP）原理编写天顶对流层延迟估计程序,分别利用所编程序和GAMIT软件进行实测数据解算,将所得数据与IGS网站提供数据进行对比分析,结果显示PPP与双差法估计对流层延迟都有较高精度;但在双差法解算过程中发现,无远距离测站参与解算会影响对流层延迟估计的精度。     

GPS/Galileo实时天顶对流层延迟估计研究

采用14个MGEX测站观测数据,利用实时PPP估计方法计算得到Galileo、GPS和GPS/Galileo组合ZTD估值。14个测站的Galileo和GPS ZTD估值的相关系数绝大多数大于0.9,且Galileo-GPS ZTD差值的RMS为8～16 mm,RMS的平均值为12.3 mm,证明Galileo和GPS解的符合性良好,Galileo实时估计的ZTD精度满足要求。同时,IGS最终ZTD产品被用来评价各解算结果的精度,结果显示,GPS/Galileo联合解算时,相对于GPS单系统精度提高了5%~35%,相对于Galileo 单系统精度提高了25%~51%。     

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...     

基于PPP的对流层延迟估计方法及其影响因素分析

介绍利用精密单点定位（PPP）技术进行天顶对流层延迟（ZPD）估计的方法,从投影函数模型选取、卫星截止高度角设置、精密星历与精密钟差的使用3方面分析了各种因素对天顶对流层延迟估计精度的影响,确定了相对较优的模型和数据处理策略。大量的算例和分析表明：采用NMF与GMF均可获得较高精度的ZPD,二者差异甚小;采用5°~10°的截止高度角更利于得到较好的ZPD结果;采用快速精密星历和钟差、实时观测精密星历和快速精密钟差解算的ZPD结果与采用事后精密星历和钟差的精度是相当的,而采用外推超快精密星历和快速精密钟差解算测站ZPD值的结果精度稍有下降,但仍具较高的精度。     

沿海GPS/GLONASS提取天顶对流层延迟方法研究

基于中国沿海GNSS观测网20个测站31 d的数据,从数据处理模式、系统组合和卫星截止高度角等方面研究沿海地区GPS/GLONASS数据提取天顶对流层延迟的方法,以CODE提供的对流层产品和探空数据资料作为标准值来评价对流层延迟的精度。结果表明,截止高度角为10°时,采用双差网解GPS/GLONASS组合系统提取的天顶对流层延迟精度略优于双差网解GPS单系统和精密单点定位GPS/GLONASS组合系统,各方法提取结果不存在明显的系统偏差;截止高度角设置对天顶对流层精度影响较大,截止高度角为30°时,采用双差网解GPS单系统提取的结果精度最优,但其精度较低截止高度角时明显降低。     

雾霾对GPS天顶对流层延迟与精密单点定位影响研究

通过计算对流层延迟和精密单点定位的点位坐标,研究雾霾天气对GPS天顶对流层延迟和精密单点定位精度的影响。结果表明,当空气质量持续良好、没有雾霾发生时,空气质量指数(air quality index, AQI)与对流层延迟的相关性很小;当重度雾霾天气持续发生时,雾霾会对天顶对流层延迟产生40~60 mm的影响。但在精密单点定位中,通过对对流层延迟进行参数估计的方法可以消除绝大部分雾霾对定位精度的影响,因此无论重度雾霾天气是否发生,AQI指数与精密单点定位精度的相关性很小。     

基于垂直剖面函数的天顶对流层延迟插值算法

通过分析由ERA-Interim气象再分析资料积分方法得到的天顶对流层总延迟随高程变化的规律,提出一种基于垂直剖面函数的天顶对流层延迟(ZTD)插值算法。该算法以ZTD的垂直分布规律为基础,通过垂直剖面函数实现ZTD在高程方向上的精准投影延拓,可以避免因高差较大造成的空间内插结构畸形。采用IGS站提供的高精度对流层产品进行实验验证表明,该算法相对于传统算法能够有效提高ZTD改正值的精度,尤其在高差超过1 km的情况下,相对于反距离加权法精度提升了96%,相对于空间回归法精度提升了79%。     

一种区域精密天顶对流层延迟组合预报模型

针对现有区域天顶对流层延迟(ZTD)模型属于函数或格网型,参数固定,且难以表达ZTD时空快速变化特性等问题,提出一种基于小波变换、傅里叶级数拟合、自回归(AR)、支持向量回归(SVR)的组合预报新模型构建方法。该模型在时域内对ZTD序列进行小波变换,分解出低频和高频序列。低频序列采用傅里叶级数拟合成时间函数,高频序列则由AR进行预报。在空间域内利用SVR建立位置参数向傅里叶级数参数的映射。在该模型中输入时间与位置信息即可获取ZTD预报值。利用94个GNSS基站2 a的ZTD数据进行建模,24个GNSS基站1 a的ZTD数据进行预测对比。结果表明,实测值与模型预报值之间的平均偏差为-2.02 mm,均方根误差为3.07 cm,优于大部分区域ZTD模型。在伪距单点定位测试中,该模型能够显著提高定位精度。实验表明,该组合模型具有较高的预报精度和可靠性,具有一定的应用价值。     

高阶电离层改正对PPP对流层估计的影响

对观测量进行高阶电离层改正,利用改正后的观测量求解卫星轨道和卫星钟差,根据所得的卫星轨道和卫星钟差来计算其余测站的对流层。结果显示,二阶电离层在低纬度地区很容易达到1 cm,可使对流层引起2～3 mm的误差。而三阶电离层在低纬度地区一般不超过5 mm,对对流层的影响不会超过0.5 mm。数据测试表明,要获取1 mm精度的对流层,中低纬度地区的二阶电离层必须进行改正,而三阶电离层可以忽略不计。     

对流层模型评估及其在GNSS精密单点定位中的应用

以水汽辐射计（WVR）精确测定的天顶方向延迟值作为参考,评估Saastamoinen、GPT2、EGNOS、UNB3M四种常用对流层模型在上海地区的改正精度;并将WVR观测值及以上4种对流层模型计算的对流层延迟值作为真值应用到GNSS精密单点定位（PPP）中,评估其对定位精度的影响。比较发现,GPT2模型的对流层改正精度比其余3种要好,其天顶干延迟（ZHD）的偏差均值与中误差分别为-0.11 cm、±0.75 cm,天顶湿延迟（ZWD）的平均偏差与中误差分别为-2.34 cm、±7.67 cm;和传统的PPP结果相比,采用WVR对流层观测值的定位精度提高了16%。     

区域对流层延迟水平变化对GPS测量精度的影响

在局部地区或更小的区域中,不同位置存在一定的气象差异,这导致对流层延迟无法通过差分完全消除.为分析这种气象差异带来的残余对流层延迟对GPS测量精度的影响,对长度不同且高差较小的基线在不同气象条件下进行了解算分析.结果表明:当基线大于15 km时,残余对流层延迟是影响GPS高程测量精度的主要误差来源,且随着基线长度的增大残余对流层延迟误差越大;当基线长度接近或超过30 km时,残余对流层延迟常使基线解算失败;潮湿而炎热的气象条件下,对流层延迟水平变化较大,残余对流层延迟影响更大.     

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。     

对流层延迟对高差较大GPS测站短基线时间序列的影响分析

选择5对IGS测站短基线作为研究对象,使用两种不同的基线解算方案进行数据处理,基于小波分析方法研究对流层延迟估计对高差较大GPS测站短基线时间序列的影响。结果表明,对于高差大于100 m的短基线,不估计对流层延迟会使高程方向时间序列出现虚假的季节性变化,周年振幅影响最大可达17.7 mm,估计对流层延迟后该季节信号显著减弱;此外,还发现不估计对流层延迟时,测站间天顶总延迟差异与基线高程方向产生的偏差具有一定的相关性。     

不同对流层天顶延迟模型在陕西地区的精度及适用性分析

利用MATLAB实现UNB3m、GPT2w+Hopfield、GPT2w+Saastamoinen、GPT3+Hopfield、GPT3+Saastamoinen等5种模型，分析它们在陕西地区的适用性。结果表明，5种模型结果普遍偏小。GPT2w+Saastamoinen和GPT3+Saastamoinen模型整体精度相当，且优于其他3种模型，bias为1.41 cm，RMS分别为4.68 cm和4.67 cm，且随着高程增加精度越来越高。5种策略精度均随季节变化而变化，其中UNB3m变化最为明显，夏冬2季bias差达到7.92 cm，RMS差达到7.67 cm。更高精度计算时，秋季应使用GPT3，而春夏2季时使用GPT2w效果更好。选用同样的气象参数模型时，Saastamoinen模型比Hopfield模型更适用于陕西地区，并且陕北地区精度最好。对比最新的全球气压温度模型GPT3与GPT2w发现，2种模型算得的地面气压P、地面温度T、地面水汽压e、大气加权平均温度Tm等4种气象参数均相差细微，所以在陕西地区利用GPT2w或GPT3分别算得的对流层总延迟ZTD和对流层干延迟ZHD相差很小，通过对流层湿延迟ZWD算得的PWV也几乎相当。     

基于再分析资料ERA5的对流层延迟估计方法及精度评估

提出基于再分析资料ERA5的天顶对流层延迟计算方法,使用中国大陆构造环境监测网络提供的26个GNSS测站2017年全年数据,评估由该方法计算的天顶对流层延迟的精度,并与前一代再分析资料ERA-Interim的计算结果进行对比分析。结果显示,ERA5计算的天顶对流层延迟均方根误差比ERA-Interim计算结果低,表明新一代产品的精度有明显提升。     

电离层延迟参数随机建模对GPS非组合精密单点定位的影响分析

提出顾及电离层延迟历元间变化的随机游走模型,利用全球分布的170个IGS测站2016-07观测数据,采用静态和仿动态PPP解算模式,分析3种随机模型对PPP收敛时间和定位精度的影响。结果表明,该随机游走模型在收敛时间上不受随机游走模型谱密度的影响,且在较小谱密度时收敛效果明显优于传统随机游走模型;从定位精度来看,该模型与白噪声模型结果相当,静态模式下平均RMS约为5 cm,动态模式下平均RMS约为8 cm。     

不同时空条件下RTKLib与在线PPP解算系统的ZTD精度评估

基于精密单点定位(PPP)技术,分析RTKLib、CSRS-PPP、MagicGNSS和CGline四类PPP软件在不同时空条件下的对流层延迟ZTD精度。结果表明：1)4类PPP软件的ZTD精度由高到低依次为CSRS-PPP、MagicGNSS、RTKLib和CGline; 2)不同地理位置下4类PPP软件的ZTD精度由高到低均为北半球、南半球和赤道;3)RTKLib-ZTD受季节影响较大,精度由高到低依次为夏季、春季、秋季和冬季,季节因素对其他在线解算系统的ZTD精度影响较小。总体而言,4类PPP软件的ZTD平均精度均优于1 cm,满足当前GNSS气象学的后处理及实时应用需求。     

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%。