非差虚拟观测值的网络RTK实现

网络RTK是利用多基准站观测值实现流动站附近的误差建模,其中包括对流层、电离层延迟和卫星轨道等误差。讨论了利用VRS技术实现网络RTK中的几个关键技术,包括将多基准站插值所得的双差大气延迟添加到非差模式的VRS观测值中,利用IGS的超快速星历中的预报部分改正广播星历误差和利用恒星日滤波改正VRS的伪距多路径效应。24 ...     

大范围网络RTK基准站间整周模糊度实时快速解算

网络RTK是目前实现高精度实时动态定位的重要手段之一,而网络RTK高精度定位的关键问题是基准站间整周模糊度的实时快速准确固定。对于大范围网络RTK,由于基准站间距离的增加,电离层延迟误差、对流层延迟误差和卫星轨道误差相关性降低,导致基准站间整周模糊度不能快速准确地固定,因此本文提出了一种大范围网络RTK基准站间整周模糊度固定算法。该算法首先利用L1、L2载波相位观测值和P1、P2伪距观测值解算基准站间的双差宽巷模糊度;然后采用Saastamoinen模型和Chao映射函数模型相结合解算双差对流层延迟误差,并将双差宽巷模糊度作为L1、L2双差载波相位整周模糊度的约束关系来确定L1、L2双差载波相位整周模糊度;最后采用CORS站的实测数据进行试验,并将本文的试验结果同GAMIT软件的解算结果进行比对,结果表明该算法可以快速准确地实现单历元双差载波相位整周模糊度的固定。     

长距离 GNSS网络 RTK算法研究

由于区域误差的空间相关性随着测站间距离的增加而减弱,所以目前网络RTK系统使用的CORS站间距多在30km~80km,而长距离网络RTK算法可以扩大网络RTK的有效作业距离,降低系统建设和维护成本。本文对长距离网络RTK参考站和流动站的整周模糊度实时解算、流动站用户观测值误差的实时改正等算法进行了研究,并基于本文的算法开发了相关的长距离网络RTK软件,最后利用实测CORS网的数据进行长距离网络RTK算法实验。     

北斗卫星导航系统双差网络RTK方法

针对北斗卫星导航系统常规实时动态差分(RTK)定位中,整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题,该文研究了一种北斗卫星导航系统双频双差网络RTK方法,首先解算参考站网B1、B2载波相位整周模糊度,利用固定的参考站网载波相位整周模糊度计算参考站的观测误差,使用区域误差内插法计算流动站的综合误差影响,改正流动站的观测误差并进行流动站的整周模糊度解算,最后使用实测数据进行算法实验。实验结果表明,该文的方法可以利用北斗卫星导航系统双频观测数据实现网络RTK流动站的厘米级定位。     

基于残差统计的三类北斗卫星随机模型估计与特性分析

基于北斗卫星的几何观测模型,处理3种型号接收机的4组短基线和零长度基线北斗观测数据,通过与MINQUE方法估计的随机模型进行比较,验证直接利用残差估值计算北斗观测值随机模型的可行性;在此基础上分析北斗卫星观测值高度角相关的精度、交叉相关性、空间相关性和时间相关性;结果表明北斗对地静止轨道(GEO)卫星的观测误差、空间相关性、时间相关性均大于倾斜同步轨道(IGSO)卫星和中轨道(MEO)卫星;北斗卫星的同类型观测值之间均具有较强的交叉相关性,不同类型观测值间的交叉相关性较弱,且随机模型的估计结果受接收机的内部误差和测站的外部误差影响.     

长距离网络实时动态对流层延迟误差改正

针对长距离网络RTK的范围较大,造成区域观测误差的相关性降低,影响对流层延迟误差的内插计算和改正这一情况,该文提出了一种改进的对流层延迟误差计算和改正方法。首先利用确定的参考站网整周模糊度和载波相位观测值计算各参考站的天顶对流层延迟,然后将各参考站天顶对流层延迟误差播发给流动站用户,用户根据内插模型内插计算出流动站处的天顶对流层延迟误差,并进行流动站各卫星的对流层延迟误差计算和改正。通过长距离CORS网实测数据的实验证明,该文方法可以取得理想的长距离网络RTK误差改正效果和流动站定位结果。     

地球静止轨道卫星数目对BDS单点定位的影响

针对相同条件下地球静止轨道卫星星历引入的测距误差约为中地球轨道卫星2倍的问题,该文分析了北斗导航系统中地球静止轨道卫星数目对定位的影响。采用实测数据在观测时段内可见的倾斜地球同步轨道、中地球轨道卫星的基础上,逐次增加一颗高度角最大的地球静止轨道卫星参与定位;对比分析了不同数目地球静止轨道卫星参与定位时位置精度因子值的变化,以及在北、东、高方向分量误差及总误差的内外符合精度。数据分析表明,按高度角逐次增加1~4颗地球静止轨道卫星时,系统的位置精度因子值有不同程度的改善,定位精度与增加一颗高度角最大的地球静止轨道卫星时基本相当;对高度角最小的地球静止轨道卫星降权处理,定位精度比未降权时提高。     

一种网络RTK对流层斜延迟的估计方法

针对网络RTK数据处理方法中,卫星高度角较低时湿分量映射函数误差较大所引起的问题,提出了一种直接估计斜方向对流层湿延迟的网络RTK数据处理方法,并通过试验对该方法的效果进行分析.在该方法中,斜方向湿延迟直接作为参数进行估计,通过增加虚拟观测引入不同卫星湿延迟参数间的相关性,通过建立适当的状态转移模型引入同一卫星湿延迟参数历元间的相关性.实验结果表明,该方法能精确估计对流层湿延迟,降低了对流层延迟对模糊度估计的影响,提高了网络RTK数据处理的质量.     

两种VRS伪距观测值模拟方法的比较

VRS技术是目前应用较为广泛的一种网络RTK技术,克服了常规RTK受距离影响较大的缺点,具有覆盖面广、精度高等优点。本文分别采用两种方法对VRS技术的伪距观测值进行了模拟和对比分析,给出了相应的算法和模拟结果。     

GPS/GLONASS/BDS广播星历轨道误差分析

针对GPS、GLONASS、BDS组合定位中观测值定权的问题,利用广播星历计算卫星位置,以IGS提供的精密星历为参考,将卫星坐标的三维均方根误差与附有加权因子的用户等效距离误差作为精度指标,对各系统轨道误差进行对比分析,找寻其规律。对2013、2014、2015各年8月份轨道误差进行分析,结果表明BDS系统在逐步完善,GPS/GLONASS/BDS 3系统轨道误差的权比在3年间显示出5∶2∶1、5∶2∶2、5∶2∶3的变化。以后的组合定位观测值可参考2015年的权比定权。     

Single receiver phase ambiguity resolution with GPS data

Global positioning system (GPS) data processing algorithms typically improve positioning solution accuracy by fixing double-differenced phase bias ambiguities to integer values. These “double-difference ambiguity resolution” methods usually invoke linear combinations of GPS carrier phase bias estimates from pairs of transmitters and pairs of receivers, and traditionally require simultaneous measurements from at least two receivers. However, many GPS users point position a single local receiver, based on publicly available solutions for GPS orbits and clocks. These users cannot form double differences. We present an ambiguity resolution algorithm that improves solution accuracy for single receiver point-positioning users. The algorithm processes dual- frequency GPS data from a single receiver together with wide-lane and phase bias estimates from the global network of GPS receivers that were used to generate the orbit and clock solutions for the GPS satellites. We constrain (rather than fix) linear combinations of local phase biases to improve compatibility with global phase bias estimates. For this precise point positioning, no other receiver data are required. When tested, our algorithm significantly improved repeatability of daily estimates of ground receiver positions, most notably in the east component by approximately 30% with respect to the nominal case wherein the carrier biases are estimated as real values. In this “static” test for terrestrial receiver positions, we achieved daily repeatability of 1.9, 2.1 and 6.0 mm in the east, north and vertical (ENV) components, respectively. For kinematic solutions, ENV repeatability is 7.7, 8.4, and 11.7 mm, respectively, representing improvements of 22, 8, and 14% with respect to the nominal. Results from precise orbit determination of the twin GRACE satellites demonstrated that the inter-satellite baseline accuracy improved by a factor of three, from 6 to 2 mm up to a long-term bias. Jason-2/Ocean Surface Topography Mission precise orbit determination tests results implied radial orbit accuracy significantly below the 10 mm level. Stability of time transfer, in low-Earth orbit, improved from 40 to 7 ps. We produced these results by applying this algorithm within the Jet Propulsion Laboratory’s (JPL’s) GIPSY/OASIS software package and using JPL’s orbit and clock products for the GPS constellation. These products now include a record of the wide-lane and phase bias estimates from the underlying global network of GPS stations. This implies that all GIPSY–OASIS positioning users can now benefit from this capability to perform single-receiver ambiguity resolution.     

基于Bernese软件对卫星定轨实时计算

利用GPS广播星历计算卫星坐标是GPS实时定位中的重要部分,卫星轨道精度对GPS定位结果有很大影响。依据Bernese卫星定轨流程,利用Fortran语言实现了卫星轨道处理程序,并通过实例对计算得到的卫星轨道坐标与Bernese5.0软件处理的广播星历和精密星历得到结果进行比较分析,误差均小于±2.5m,程序定位效果良好,证实了自编程序的可行性。     

BDS-3实时精密产品质量评估及其PPP性能分析

随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,各数据分析中心陆续开始提供北斗三号系统的实时精密产品,使基于北斗三号的实时精密单点定位（PPP）成为可能。实时精密产品质量是影响实时PPP定位性能的重要因素,直接决定了实时PPP的可用性、收敛时间和定位精度。为了促进基于北斗三号的实时PPP的研究和应用发展,本文对现有的北斗三号实时精密产品质量进行了评估,包括数据完整率、钟差精度和轨道精度,并结合全球均匀分布的5个基准站的观测数据,分析了北斗三号的实时PPP性能。试验结果表明,北斗三号实时数据完整率为98.3%,精密钟差和轨道精度分别为0.8 ns、8 cm,加入北斗三号系统后,相比GPS的实时PPP收敛速度提高了30%,定位精度提高了8%。     

BDS卫星实时钟差估计

随着无人驾驶等高新技术的快速发展，实时精密单点定位在GNSS领域中受到越来越多的关注。研究实时卫星钟差的获取和实时定位精度具有较大的现实意义，本文为研究耦合BDS卫星轨道、钟差产品对定位精度的影响，采用不同精度的轨道产品实时获取卫星钟差。分析了卫星钟差误差与轨道误差之间的相关性及钟差对轨道误差的吸收能力，发现卫星钟差能够吸收95%以上的轨道径向误差和部分切线误差，在一定程度上弥补了轨道误差引起的定位误差。采用耦合的卫星轨道、钟差产品，单BDS系统定位精度可达到分米级的定位结果。     

基于单个GPS/BDS信标台增强的实时精密单点定位

随着IGS实时服务的推广,实时轨道、钟差产品可用于实时PPP;然而,在一些通讯条件差的地方,如偏远山区和广袤的海洋,差分信号的播发与接收仍然是实时PPP的障碍。文中提出一种基于单个GPS/BDS信标台的实时PPP定位方法:基站采用广播星历和无电离层伪距、相位观测值,实时估计耦合轨道、钟误差;单向通讯的方式播发给用户端,减小通讯量,提高用户端的定位性能。经过分别距参考站约200km和300km的流动站进行验证,通过约10~12min收敛,GPS/BDS组合可得到水平优于20cm的定位精度。本案验证了采用广播星历进行实时PPP的可行性,为海洋和偏远地区提供一种高精度定位方法。     

北斗卫星导航系统广播星历精度分析

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析结果表明:BDS的MEO和IGSO卫星轨道精度优于GEO卫星结果,且径向精度优于法向和切向精度;BDS搭载的国产星载铷钟卫星钟差序列相对比较稳定,其均方根误差优于4ns;GEO/IGSO卫星的用户距离误差(URE)在6m以内,MEO的URE优于20m。研究结果对北斗系统的建设、后期的发展和用户市场的拓展,都具有重要的参考价值。     

GPS相位测量轨道改进基线定位

利用GPS载波相位观测值进行基线测定具有重要意义。本文讨论了基线测定中卫星星历误差对定位结果的影响,提出了基线上轨道改进的定位方法,编制了基线测定的定位软件,并使用高精度基线上的实际观测资料进行了计算。计算结果表明在基线上用轨道改进定位方法是可行的,可以提高定位精度。     

长基线GLONASS模糊度固定方法及实验分析

格洛纳斯（Global Navigation Satellite System,GLONASS）采用了频分多址技术,接收机在接收不同卫星信号时会产生频间偏差,阻碍了GLONASS长基线模糊度固定,限制了其定位定轨的精度。提出了一种新的GLONASS模糊度固定方法。该方法基于全球电离层格网产品,根据频间偏差率的变化范围,采用搜索的方法和线性模型去除相位频间偏差对宽窄巷模糊度的影响,实现了GLONASS无电离层组合模糊度固定。利用平均基线长度为763 km的全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）服务站实验网数据对该方法进行分析,结果表明:连续30 d内,模糊度固定成功率最高为95.4%,最低为88.8%,平均为93.45%;模糊度固定后,北（north,N）、东（east,E）、高（up,U）各分量重复性和均方根误差（root mean square er-ror,RMSE）值均得到不同程度的改善,E分量重复性和RMSE值分别改善了20%和14%,改善效果最为明显。     

北斗卫星伪距偏差模型估计及其对精密定位的影响

现阶段北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）的同步地球轨道（geostationary orbits,GEO）卫星、中倾斜地球同步轨道（inclined geo-synchronous orbits,IGSO）卫星和中圆地球轨道（medium earth orbit,MEO）卫星均存在伪距偏差,该伪距偏差的存在对精密定位的研究及其应用产生了较大的影响。根据北斗IGSO和MEO卫星的伪距偏差与高度角和频率相关的误差特性,本文分析了测站数目及分布,以及观测时长对建模的影响,选择18个测站2015年全年的数据作为MEO卫星的建模数据,其中可以连续观测到全弧段IGSO卫星的4个测站用于IGSO卫星的建模,采用加权分段线性拟合联合抗差估计的方法建立了北斗卫星伪距偏差改正模型。模型改正后,北斗IGSO和MEO卫星的伪距偏差得到明显的削弱,相比于传统的伪距偏差改正模型,精密单点定位（precise point positioning,PPP）的定位精度和收敛时间均得到提升。     

风云三号D星天基BDS实时定位性能分析

随着北斗三号卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system-3, BDS-3)开始向全球提供导航服务,独立使用BDS为在轨运行的卫星提供全球覆盖、全时段的定位服务成为可能。结合风云三号D星(FengYun-3D, FY-3D)全球卫星导航系统掩星探测仪(global navigation satellite system occultation sounder, GNOS)的真实在轨数据对天基BDS的定位性能进行了详细的分析。首先,使用BDS真实广播星历计算了在不同轨道高度下的可见卫星数和定位精度因子（position dilution of precision, PDOP）,并结合精密星历分析了广播星历的轨道误差、时钟误差及空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)。仿真结果表明,在95%的置信水平下,从地面到2 000 km的轨道高度,BDS在全球范围内最小可见卫星数为6,最大PDOP小于5,星座可用性已经达到100%,全球平均可见卫星数BDS比GPS(global positioning syste...