基于PANDA软件的GPS静态精密单点定位精度分析

基于PANDA软件,测试中国境内静态精密单点定位精度,试验采用IGS站提供的最终星历和钟差与快速星历和钟差对比的方法。数据结果显示,采用IGS中心提供的精密星历、精密钟差及地球自转参数ERP,分析中国境内10个IGS站连续7天的单天解,最终产品和快速产品都实现了1 cm精度的精密单点定位,但最终产品的精度略高于快速产品;此外,最终产品的系统性偏差较快速产品显著减小,可靠性更高。     

基于全球激光观测资料的COMPASS-M1轨道质量评定

介绍了基于全球IGS实时站数据流的广域实时精密定位原型系统的工作流程及关键技术解决方案。原型系统通过接收全球50个左右IGS参考站1s采样间隔的实时观测数据每秒解算的卫星钟差,并将广播星历的轨道与钟差改正数通过无线通信网络发送给双频用户,用户通过实时精密单点定位的方式实现高精度实时定位。原型系统的整个链路时间延迟为4～8s。测试结果表明,实时钟差产品精度优于0.2ns,实时用户定位精度平面为10cm,高程优于20cm。     

实时精密单点定位精度与收敛性分析

介绍了目前国际全球定位系统服务（IGS）组织提供的实时精密轨道和精密钟差改正系数（ROCC）的基本参数以及能够进行实时精密单点定位软件（BNC）（即BKG Ntrip Client,由BKG开发的一款用于实时同步接收、解码及转换的GNSS数据流管理软件）。选取了25个全球IGS跟踪站,并基于BNC软件分析了IGS提供的15种ROCC产品对测站实时精密单点定位精度与收敛性的影响。实验结果表明：采用BNC软件,15种ROCC产品均能在平均15min的时间收敛,并且在N、E方向达到6～8cm,U方向10～20cm的定位精度;且不同ROCC产品其收敛时间和定位精度都存在一定的差异。     

不同解算条件下PANDA软件静态精密单点定位分析

分析了PANDA软件精密单点定位的数据处理策略,并采用SDCORS网 81个测站2012年第一周的GPS观测数据进行静态精密单点定位处理,通过得到的各测站年积日001～007的单天解进行统计分析,验证了该软件在山东区域进行精密单点定位的精度及可靠性。通过对比分析,研究了不同卫星截止高度角、不同对流层映射函数、不同星历钟差产品以及不同观测数据时长对其精密单点定位精度的影响。结果显示,当卫星截止高度角设置为10°、采用GMF对流层映射函数、利用精密星历和钟差、观测数据时长超过18 h时,PANDA软件静态精密单点定位的精度能够达到2 cm.      

基于Waypoint8的GPS精密单点定位研究

介绍了精密单点定位的基本原理,对IGS精密星历进行了研究,利用Waypoint8软件对精密单点定位精度进行了测试与分析。结果表明：GPS精密单点定位在NEU三维分量上的精度约为20cm。     

实时精密单点定位的远海实时GPS潮汐观测

针对IGS实时数据流产品,该文开展了实时精密单点定位技术在远海实时GPS验潮中的应用研究。对RTS改正的实时精密卫星轨道和钟差进行了精度验证和分析,给出了实时精密单点定位的数据处理策略以及实时GPS验潮的基本流程;组织和实施了渤海湾船载GPS验潮试验,以压力式验潮仪数据为参考,对远距离实时GPS潮汐测量结果进行了精度分析。结果表明:以IGS最终卫星轨道和钟差产品为参考,实时数据流产品实时精密卫星轨道在X、Y、Z方向的精度均优于3cm,卫星钟差的精度优于0.15ns;采用傅里叶低通滤波方法,消除波浪对潮汐观测的影响,进一步提取潮位信息。在忽略船体姿态改正的情况下,实时精密单点定位验潮相对于压力式验潮仪结果的最大偏差优于20cm,RMS达到7.5cm。     

精密单点定位方法估计对流层延迟精度分析

在简要描述精密单点定位估计天顶对流层延迟方法的基础上,分别采用IGS事后产品和实时产品处理了若干IGS跟踪站数据,估计出各站天顶对流层延迟,其中,实时精密卫星星历与钟差处理方案采用事后下载实时产品、事后模拟实时处理的方式。与IGS结果相比,利用精密单点定位方法,采用IGS事后精密星历与卫星钟差估计的结果无明显的偏差,其精度优于6 mm;采用实时精密卫星星历与卫星钟差模拟估计的结果精度优于20 mm。     

GAMIT/GLOBK与PANDA GPS精密定位性能比较分析

GAMIT/GLOBK与PANDA都是国际知名的GPS精密数据处理软件。当GAMIT/GLOBK采用精密星历和高精度起算点时,其解算长基线的相对精度能达到10~(-9)量级,解算短基线的精度能优于1 mm;使用PANDA进行北斗卫星精密定轨的径向精度优于10 cm,静态精密单点定位精度达到厘米级、基线相对定位达到毫米级。但两者基于不同的处理方法,GAMIT/GLOBK基于双差模式而PANDA采用非差模式。以IGS公布的周解为真值利用GPS实测数据对两者定位结果和精度予以比较,从而对其定位性能进行分析,实验结果表明:GAMIT/GLOBK与PANDA解算的模式不同,但两者的实际解算精度基本相当,且成果与IGS公布的周解吻合较好,最终解算结果都与IGS公布的坐标吻合较好。     

GPS星历精度对精密单点定位的影响

精密单点定位的实质就是利用精密星历和精密卫星钟改正来实现单机精密定位。本文简要地介绍了精密单点定位的原理及技术关键,在此基础上,分析了IGS目前提供的3种精密星历(IGF、IGR、IGU)的精度和时延性。根据实验数据进一步分析了3种精密星历对精密单点定位精度的影响。通过精度分析,得出利用IGS的超快星历也可以达到厘米级定位精度,为全球厘米级单站RTK提供了有益的参考。     

GPS精密卫星钟差估计与分析

探讨了GPS精密卫星钟差的估计方法,并分析了伪距与相位观测值对估计精度的影响。基于PAN-DA软件,采用全球均匀分布的40个IGS跟踪站的实测数据,对GPS精密钟差进行估计与分析。试验结果表明,目前采用PANDA软件估计的GPS精密卫星钟差与IGS事后精密卫星钟差比较,互差优于0.2 ns,与国际IGS各分析中心估计的卫星钟差精度相当。     

BDS-3实时精密单点定位精度分析

基于武汉大学自主研发的GNSS高精度数据处理软件PANDA,本文采用MGEX网测站BDS-2/BDS-3连续一周的观测数据,通过仿实时处理BDS-3精密轨道与钟差产品进行BDS-3卫星实时精密轨道产品重叠弧段评估,实时轨道径向精度优于10 cm,实时钟差STD优于0.3 ns。在此基础上验证分析了BDS-2、BDS-3及BDS-2+BDS-3融合的实时静态PPP与实时动态PPP定位。试验结果表明：BDS-3静态PPP定位精度水平优于2 cm,高程优于4 cm;BDS-2+BDS-3联合实时动态PPP收敛时间相较BDS-2分别提升了约38.2%、75.0%、49.7%;收敛后E方向精度优于3 cm,N方向精度优于2 cm,平均提升了38.2%,高程方向精度优于6 cm,平均提升了64%。     

精密卫星钟差确定系统的实现与精度分析

针对区域测控网条件下的单颗导航卫星精密定轨问题,提出了用载波相位观测数据进行精密定轨的具体方案,并提出了一种称为O-C法的载波相位周跳探测与修复方法。将该方法用于某在轨系统卫星的定轨数据预处理,并采用单星定轨软件进行定轨处理,定轨弧长3d,定轨结果平均残差18cm,重叠1d的轨道径向和位置互差分别为0.61m和8.09m;在没有考虑与激光系统时刻偏差的情况下,定轨结果激光数据比对残差平均为0.28m;预报24h轨道,与激光比对的残差平均为1.34m;扣除时刻偏差,预报24h轨道平均精度在0.5m。     

北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析

采用IGS、MGEX、北斗地基增强网的实时观测数据,研制北斗广域精密定位服务系统,实时生成北斗高精度轨道、钟差、电离层产品,提供厘米级北斗双频PPP、分米级单频PPP、米级单频伪距定位服务。对实时产品评估分析的结果表明:北斗卫星实时轨道与钟差产品URE统计精度约为2.0cm,实时电离层精度优于4.0TECU。采用全国分布的实时测站动态定位精度(95%置信度)评估分析表明:北斗双频PPP精度存在明显的区域特征,高纬度以及西部边缘地区的定位精度平面约0.2m,高程约0.3m;中部地区定位精度平面优于0.1m,高程优于0.2m,接近GPS实时PPP精度水平;北斗与GPS融合可以提高单北斗、单GPS的定位性能,尤其是显著加快了PPP收敛时间,收敛时间缩短到20min内。另外,除边缘地区外,北斗单频PPP实现平面0.5m,高程1.0m;北斗单频伪距单点定位实现平面2.0m,高程3.0m。     

不同卫星天线参数对BDS定轨定位精度的影响

论证了BDS精密单点定位时卫星天线参数与卫星轨道、钟差产品保持一致的必要性。基于4组不同卫星天线参数BDS精密定轨RTN3方向内符合精度,GEO卫星均在9.3、18.6、11.5cm左右,IGSO卫星均在1.7、4.2、2.7cm左右,MEO卫星均在2.1、5.1、4.8cm左右,在R方向的差异小于5mm,在TN方向的差异最大为2.4cm;定轨结果与GFZ的事后精密产品比较,RTN3方向外符合精度差异较明显,排除GEO卫星因定轨策略与GFZ差异较大的因素,IGSO和MEO外符合精度ESA和WHU相近,RTN3方向均在10cm以内,各分量上优于IGS和EST 1~10cm,其中TN方向差异最显著。在保持BDS PPP使用的卫星天线参数与卫星轨道、钟差产品一致的前提下,4组卫星天线参数定位精度相近,其中静态定位最后一个历元水平和高程方向坐标偏差均在5cm以内,动态定位收敛后坐标偏差RMS水平方向在10cm以内、高程方向在15cm以内;使用ESA和WHU天线参数动态定位平均收敛时间在46min左右,IGS和EST天线参数动态定位平均收敛时间在56min左右,略差于基于GFZ事后产品的收敛时间,其平均收敛时间在34min左右。     

GIOVE-A卫星精密定轨仿真研究

基于GPS系统的实测数据,在极为类似的条件下,仿真研究了GIOVE-A卫星的精密定轨问题。以IGS提供的GPS精密星历为时空基准,利用12个全球分布的跟踪站数据,在精确确定地面站坐标、精密时间同步以及确定对流层参数的基础上,进一步利用单颗GPS卫星仿真GIOVE-A卫星实施了精密轨道确定。结果显示,采用本文方法计算的单颗导航卫星轨道的三维位置精度优于50 cm,径向精度达到了10 cm。     

Improving BeiDou real-time precise point positioning with numerical weather models

Precise positioning with the current Chinese BeiDou Navigation Satellite System is proven to be of comparable accuracy to the Global Positioning System, which is at centimeter level for the horizontal components and sub-decimeter level for the vertical component. But the BeiDou precise point positioning (PPP) shows its limitation in requiring a relatively long convergence time. In this study, we develop a numerical weather model (NWM) augmented PPP processing algorithm to improve BeiDou precise positioning. Tropospheric delay parameters, i.e., zenith delays, mapping functions, and horizontal delay gradients, derived from short-range forecasts from the Global Forecast System of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) are applied into BeiDou real-time PPP. Observational data from stations that are capable of tracking the BeiDou constellation from the International GNSS Service (IGS) Multi-GNSS Experiments network are processed, with the introduced NWM-augmented PPP and the standard PPP processing. The accuracy of tropospheric delays derived from NCEP is assessed against with the IGS final tropospheric delay products. The positioning results show that an improvement in convergence time up to 60.0 and 66.7% for the east and vertical components, respectively, can be achieved with the NWM-augmented PPP solution compared to the standard PPP solutions, while only slight improvement in the solution convergence can be found for the north component. A positioning accuracy of 5.7 and 5.9 cm for the east component is achieved with the standard PPP that estimates gradients and the one that estimates no gradients, respectively, in comparison to 3.5 cm of the NWM-augmented PPP, showing an improvement of 38.6 and 40.1%. Compared to the accuracy of 3.7 and 4.1 cm for the north component derived from the two standard PPP solutions, the one of the NWM-augmented PPP solution is improved to 2.0 cm, by about 45.9 and 51.2%. The positioning accuracy for the up component improves from 11.4 and 13.2 cm with the two standard PPP solutions to 8.0 cm with the NWM-augmented PPP solution, an improvement of 29.8 and 39.4%, respectively.     

非组合与组合PPP模型比较及定位性能分析

使用2011 10 10全球随纬度均匀分布的10个IGS测站的观测数据,分别采用非组合、组合PPP（precise point positioning）模型进行定位解算,详细对比分析了两种PPP模型的静态和动态定位精度和收敛速度,以及ZPD估计精度。实验结果表明,两种PPP模型均可实现水平方向mm~cm级,高程1~3 cm的静态定位精度;水平方向1~3 cm,高程方向4 cm左右的模拟动态定位精度,非组合L1和L2载波相位观测值残差只有传统模型中组合相位观测值残差的1/3~1/5,内符合精度更高。对于30 s采样率的观测数据,组合PPP静态定位平均收敛时间为23 min,动态为38 min;非组合PPP静态定位平均收敛时间为29 min,动态为71 min,后者的收敛时间均普遍长于前者。在ZPD估计方面,两种模型的估计精度相当,均可达6 mm左右。     

PPP估计天顶对流层延迟方法与结果分析

介绍了精密单点定位估计天顶对流层延迟的方法,利用武汉大学研发的TriP软件解算了7个IGS跟踪站的天顶对流层延迟,将其与IGS分析中心提供的天顶对流层延迟数据进行了对比分析。     

均方根信息滤波和平滑及其在低轨卫星星载GPS精密定轨中的应用

从均方根信息滤波和平滑的基本原理出发,结合卫星定轨的实际特征,导出了其在精密定轨软件中实现的详细公式;针对均方根滤波的特点,提出了快速高效地探测和修复GPS观测数据中周跳的新方法。利用实测星载GPS数据验证了基于均方根滤波的质量控制算法的可靠性,得到了有益的结果。