基于Helmert变换的GPS动力学轨道平滑(英文)

Orbit fitting is used in many GPS applications. For example, in Precise Point Positioning (PPP), GPS orbits (SP3 orbits) are normally retrieved either from IGS or from one of its Analysis Centers (ACs) with 15 minutes’ sampling, which is much bigger than the normal observation sampling. Therefore, algorithms should be derived to fit GPS orbits to the observation time. Many methods based on interpolation were developed. Using these methods the orbits fit well at the sampling points. However, these methods ig...     

基于Helmert变换的GPS动力学轨道平滑

从卫星的运动方程出发,提出了基于Helmert变换的动力学轨道平滑的方法。首先基于卫星运动方程得出在给定初始状态下的动力学积分轨道,然后在精密星历采样时刻建立动力学积分轨道与精密星历之间的Helmert变换模型,从而实现动力学轨道平滑。计算结果表明,该算法得到的动力学平滑轨道具有与IGS精密星历相当的精度。     

GPS非差相位精密单点定位方法与实现

探讨了精密单点定位的基本原理、处理方法、所涉及的误差改正及数据处理中的一些关键技术;采用直接内插IGS卫星精密星历的方法代替利用IGS跟踪站进行轨道精化方法计算卫星轨道参数,对现有精密单点定位计算方法进行了简化,使之更具有实用性。最后利用自主研发的精密非差单点定位软件计算和分析了实测数据。计算结果表明,经过大约15 min的初始化后,非差相位单历元的定位结果精确度在X,Y,Z方向上均优于20 cm。     

低轨卫星精密定轨中重力场模型误差的补偿

分析了不同重力场对低轨卫星运动影响的特征,并基于CHAMP卫星和GRACE卫星的真实轨道,利用轨道积分和轨道拟合的方法,研究了线性分段加速度、周期性分段加速度以及虚拟随机脉冲加速度在精密定轨中对重力场模型误差的补偿效果。     

安卓智能手机的精密单点定位模型研究

针对当前智能手机的全球卫星导航系统(GNSS)原始数据质量不佳导致常规精密单点定位(PPP)模型无法有效利用以及缺少智能手机PPP模型测试分析资料等问题,该文以载波加钟差的改进精密单点定位模型为基础,扩展至相应的载波加钟速模型、UofC模型、无模糊度模型、载波二次差模型及星间差分模型,简述了各个模型的特点,并利用华为P10智能手机的GNSS原始数据,测试并分析了各个模型定位精度情况:星间差分PPP模型在短期内(10 min)定位精度最优,平面中误差在1.8 m左右,高程2.1 m左右;改进模型与载波加钟速模型定位精度相当,UofC模型精度稍差;无模糊度模型与载波二次差模型需在Kalman滤波过程中采用降权方式防止其发散,定位精度取决于前期历元的数据质量。     

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。     

GPS非差相位精密单点定位技术探讨

探讨了精密单点定位的基本原理、处理方法、所涉及的误差改正及数据处理中的一些关键技术;采用直接内插IGS卫星精密星历的方法代替利用IGS跟踪站进行轨道精化方法计算卫星轨道参数,对现有精密单点定位计算方法进行了简化,使之更具有实用性。最后利用自主研发的精密非差单点定位软件计算和分析了实测数据。计算结果表明,经过大约15min的初始化后,非差相位单历元的定位结果精确度在X、Y、Z方向上均优于20cm。     

附加Helmert变换参数的低轨卫星约化动力学精密定轨

在运动学精密定轨以及动力学轨道积分的基础上,提出基于Helmert变换的约化动力学精密定轨模型.该模型对动力积分轨道以及运动学轨道建立Helmert变换,进而修正轨道积分中的卫星初始轨道以及各种动力学参数.应用该模型,文章采用的约化动力学精密定轨包含两个部分:运动学精密定轨以及基于Helmert变换的动力学轨道平滑.对CHAMP、GRACE两个星期的观测数据进行计算,结果显示:在引入Helmert变换平移参数的参数设置下,相对于运动学轨道,约化动力学轨道的精度平均提高了约30%;对于CHAMP卫星,约化动力学轨道与参考轨道差值在XYZ 3个方向RMS的平均值分别为(0.14,0.14,0.16) m,差值3D RMS的平均值为0.26 m;对于GRACE-A卫星,约化动力学轨道与参考轨道差值在XYZ 3个方向RMS的平均值分别为(0.17,0.15,0.13) m,差值3D RMS的平均值为0.26 m.文中还详细讨论和分析了模型中不同参数设置下轨道精度的情况.     

北斗区域导航系统的PPP精度分析

北斗卫星导航系统的开放运行为其在高精度领域的应用提供了可能,系统精密单点定位性能受到了极大关注。本文首先介绍了北斗区域导航系统的星座和BDS/GPS跟踪网,分析了基于国内布站定轨的北斗卫星精密轨道和钟差精度。在此基础上研究了北斗区域导航系统静态、动态精密单点定位精度,并与GPS定位结果进行比较。实测算例表明:北斗精密单点定位可以实现静态厘米级、动态分米级的定位精度,达到目前GPS精密单点定位水平。     

不同时长的北斗精密单点定位精度分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)在南海区域的服务性能问题,该文基于无电离层组合实现了BDS精密单点定位算法。基于在我国西沙采集的BDS观测数据,利用我国iGMAS的北斗轨道和钟差产品,分3个不同时长(0.5、2、24h)对我国北斗卫星导航系统在中国南海区域的定位精度进行了分析。从实验结果可知,利用北斗卫星导航系统已可实现我国南海区域的高精度定位。     

开源精密单点定位软件gLAB定位精度分析

使用gLAB精密单点定位软件对2012年11月30日POL2测站的实测数据进行了静态和静态模拟动态处理,并将实验结果与IGS提供的精密坐标以及在线PPP计算结果进行了比较分析。通过分析可知,gLAB静态解算结果的精度可以达到 cm 至mm 级水平（95％）,动态解算结果的精度可以达到dm至cm级水平（95％）。     

GPS精密单点定位中精密星历和钟差的内插算法选取

利用了IGS中心给出的精密星历,计算了几种插值以及拟合算法,分析和比较了插值与拟合的质量与运算效率,基于精密单点定位软件验证与对比了其精度。     

BDS静态精密单点定位模糊度固定解精度分析

针对BDS单系统未校准相位延迟(UPD)估计以及不同时长精密单点定位(PPP)模糊度固定对定位精度影响的问题,该文选取56个测站估计UPD,利用未参与UPD计算的8个测站进行不同时长BDS静态PPP模糊度固定实验。结果表明:BDS星间单差宽巷和窄巷UPD在连续时段内具有一定的稳定性,其估计精度满足用于PPP模糊度固定要求。时长越短模糊度固定率越低。以IGS周解为参考值,不同时长模糊度固定解较浮点解三维定位精度均提高12%以上,时长越短模糊度固定解精度提高越显著。因此,模糊度固定是提高BDSPPP定位精度的重要手段。     

北斗卫星精密轨道与钟差精度分析

针对北斗卫星导航系统的卫星姿态模型、天线相位中心改正及卫星定轨数据处理策略未统一的现状,该文对比分析了武汉大学和德国地学研究中心提供的北斗事后精密轨道和钟差产品的差异及精度,结合实测数据,通过分析精密单点定位的定位精度来比较两中心精密轨道和钟差的差异。实验结果表明:北斗卫星的精密轨道精度与轨道类型有关,地球静止轨道(GEO)卫星的轨道精度为米级,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的轨道精度为分米级,中地球轨道(MEO)卫星切向、法向和径向的精度分别为10.81、5.41和3.37cm;GEO卫星钟差精度优于0.38ns,IGSO卫星钟差优于0.25ns,MEO卫星钟差优于0.15ns;两家分析中心产品的北斗静态精密单点定位的平面精度相当;北斗静态精密单点定位的RMS统计值平面精度优于3cm,三维精度优于7cm。     

精密单点定位技术在困难地区重力调查中的应用

概述了精密单点定位的原理,结合困难地区重力调查的实际情况详细介绍了利用精密单点定位获取该地区重力测点平面坐标和正常高的技术路线及方法,为精密单点定位应用于重力调查困难地区提供参考。     

精密单点定位在GPS辅助航空摄影测量中的应用

结合一例航测工程实践,从不同的角度对精密单点定位(PPP)应用于GPS辅助航测的可行性进行了分析。结果表明,PPP的动态定位结果同双差解的符合精度达到cm～dm级,而且将PPP的解算结果应用到GPS辅助空中三角测量中,也取得了同双差方法相当的精度。因此,PPP应用于GPS辅助航空摄影测量中切实可行。     

GPS精密单点定位在空中三角测量中的应用

结合一例带有试验性质的GPS辅助空中三角测量的工程实践,从不同的角度和数据处理方案,分析了GPS精密单点定位结果,结果表明采用GPS精密单点定位辅助空中三角测量的方案不仅可行,而且不需要地面基准站支持,提高了摄影测量效率并可降低测量成本.     

基于原始观测值的单频精密单点定位算法

研究了一种基于GPS原始观测值的单频PPP算法。该算法通过增加电离层延迟先验信息、空间和时间约束的虚拟观测方程,将电离层延迟当作未知参数与其他定位参数一并进行估计来高效修正电离层延迟误差。通过使用全球178个IGS站1d的实测数据对本算法的收敛速度、定位精度和电离层VTEC的精度进行检验与分析。结果表明,该算法的收敛速度和稳定性均得到了改善,其静态单频单天PPP解的精度可达2~3cm、模拟动态单频单天PPP解的精度可达2~3dm,并且单频PPP与双频PPP提取的电离层总电子含量平均偏差小于5个TECU,可作为一种附属定位产品使用。     

多模数据融合的单频RTK算法研究与软件实现

收敛速度慢一直是限制精密单点定位（precise point positioning, PPP）发展的重要因素。研究表明,通过高精度电离层延迟改正,进而实现精密单点定位实时动态（PPP-real time kinematic,PPP-RTK）,可显著提升PPP的收敛速度。目前区域PPP-RTK中电离层主要采用单星多项式电离层模型（satellite-based ionospheric model with polynomial function,SIM_POLY）与单星电离层延迟反距离内插模型（satellite-based ionospheric model with inverse distance weight function,SIM_IDW）进行建模。为了检验上述两种模型在不同纬度的建模精度,对中国广东、湖北及河北3个省上空电离层延迟进行建模,并将其应用于单/双系统、浮点解及固定解中,分析其定位性能。实验结果表明,在低纬度区域,SIM_IDW模型表现略优于SIM_POLY模型,中高纬度区域则并无显著差异。浮点解PPP中,将SIM_IDW模型及SIM_POLY模型改正下的结果与无电离层组合PPP（ionosphere-free combination PPP, IFPPP）及欧洲定轨中心（Centre for Orbit Determination in Europe,CODE）的全球电离层格网（global ionospheric map,GIM）改正下的非差非组合结果进行比较,发现区域电离层模型改正下的PPP定位效果更好;与湖北省及广东省定位结果相比,河北省数据收敛速度最快,单GPS解算模式下采用SIM_IDW及SIM_POLY模型改正下的定位精度相较于IFPPP分别提升了43.7%和43.0%。固定解PPP中,河北省GPS+北斗解算模式下SIM_IDW、SIM_POLY模型改正下的PPP-RTK首个历元模糊度固定成功率分别可达86.09%和89.13%,且水平方向定位精度首个历元收敛至5 cm,高程方向定位精度1.5 min内收敛至10 cm;定位精度方面,在引入北斗系统之后,双系统PPP-RTK相较于单GPS有明显提升,河北省GPS+北斗解算模式下SIM_IDW、SIM_POLY模型改正下的PPP-RTK水平及三维定位精度分别为1.3 cm和3.5 cm。通过SIM_IDW及SIM_POLY模型建立区域电离层模型进而实现PPP-RTK,可以显著缩短PPP收敛时间,提高定位精度。     

不同星历对精密单点定位的影响

分析了GNSS卫星星历几种类型的精度,并对精密星历进行了详细分析。将超快星历、快速星历和最终星历对比后得出,快速星历在精度上比较接近最终星历。通过对比常用的几种卫星坐标插值拟合方法,认为采用Chebyshev多项式拟合方法对精密星历进行拟合插值,拟合效果比较好。