几种开源精密单点定位软件算法研究与精度分析

从全球范围分布的IGS站中选取7个测站的观测数据,利用RTKLIB、PPPH和GAMP 3种开源精密单点定位软件分别进行静态PPP(precise point positioning)和模拟动态PPP解算,解算的坐标结果与SOPAC进行比较,天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay,ZTD)与利用BERNESE 5.0解算的5 min ZTD进行比较,并分别统计了收敛时间,结果表明:①在静态和动态PPP中,三者水平方向RMS(root mean square)分别均优于2 cm和5 cm,在高程方向精度有一定差异.②利用3种软件进行静态PPP解算均可得到厘米级对流层解算精度,GAMP与RTKLIB的解算结果与BERNESE解算结果差异在1 cm左右,与PPPH的差异在2 cm左右.③三者解算的收敛时间相当,静态PPP中收敛时间在6～56 min之间,动态PPP中收敛时间在9～116 min之间,部分测站PPPH解算的收敛时间较长.     

4种在线PPP服务系统定位精度分析

系统比较了APPS、CSRS-PPP、GAPS、magicGNSS 4种在线PPP服务系统的特性,在此基础上,利用全球分布的5个IGS站,分析了这4种在线PPP服务系统在定位精度、收敛时间、对流层延迟精度3个方面的解算性能。试验结果表明,4种在线PPP服务系统解算的单天站坐标的精度都可达毫米级,其中APPS和CSRS-PPP解算的坐标精度略高于另外两种服务解算的精度。PPP定位坐标在1 h内可收敛至厘米级,在1.5 h时定位精度在0.05 m内。另外,4种在线PPP服务系统解算的对流层天顶延迟ZTD与IGS发布的ZTD也具有较高的一致性。     

一种新的全球对流层天顶延迟模型

利用IGS提供的高精度对流层天顶延迟数据,在全球范围内详细分析对流层延迟在高程及水平方向的变化规律,建立了一种新的全球对流层天顶延迟模型。该模型计算方法简单,只与年积日和位置参数有关,无需气象参数。经检验,新模型的对流层延迟改正精度优于输入标准气象参数的几种常用的对流层延迟模型,满足卫星实时定位和导航的精度要求。     

精密单点定位方法测量对流层天顶延迟的精度改善

研究了非差GPS精密单点测量中几种常用的随机模型,提出了基于卫星低仰角的cosine平方随机模型。对上海IGS站和北京IGS站的观测数据分别进行了处理,结果表明,利用cosine平方随机模型的天顶延迟结果优于传统的随机模型结果。     

基于北斗的精密单点定位估计对流层天顶延迟精度分析

通过全球导航卫星（GNSS）系统获取对流层天顶延迟对于气象和电波折射修正具有重要应用价值。利用自主研发的静态精密单点定位软件CRPPP,基于国际GNSS地球动力学服务局（IGS）发布的北斗系统（BDS）精密星历和精密钟差,给出了BDS估算天顶延迟结果。以IGS发布的全球定位系统（GPS）结果为参考对比,BDS估算天顶延迟结果平均偏差优于5mm,均方根误差（rms）优于2．3cm．同时,给出了西沙地区GPS与BDS估计结果,结果表明：利用北斗系统估计的对流层天顶延迟精度与GPS相当。     

精密单点定位中对流层延迟改正模型分析

在精密单点定位中,通过有效的方法减小对流层误差源对定位精度的影响。其中Saastamoinen模型和Niell模型对减小对流层延迟误差效果较好。重点介绍了这两种模型,并通过实验分析了两种模型在精密单点定位中对对流层延迟误差的改正效果。实验结果以标准偏差和均方根的形式给出,说明了Saastamoinen模型与Niell模型对定位结果都有所改善,但Niell模型结果较好。     

一种改进的全球对流层天顶延迟模型

顾及文献[16]所建立的全球对流层天顶延迟模型GZTD的时间分辨率为24h,为进一步提高GZTD模型的时间分辨率,利用GGOS atmosphere的2002—2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列按照其6h的时间分辨率分别建模,再采用三次样条插值计算任意时刻的天顶对流层延迟估值,由此构建了一种时间分辨率更高(6h)的改进的GZTD模型(GZTD-6h)。经过两种模型内符合检验对比分析表明,GZTD-6h模型内符合精度(bias:0.17cm,RMS:3.9cm)优于GZTD(bias:0.17cm,RMS:4.4cm)。使用全球IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD-6h模型(bias:-0.22cm,RMS:4.05cm)相比GZTD(bias:-0.45cm,RMS:4.51cm)改善明显。     

多系统双频精密单点定位不同模型下性能比较分析

通过2018年1月多全球卫星导航系统（GNSS）实验(MGEX)的十个测站数据,采用无电离层模型和非差非组合模型,对单系统、双系统和四系统精密单点定位（PPP）进行定位性能分析,定位性能包括收敛时间和定位精度. 实验结果表明,两种PPP模型定位性能相当,但优于单频PPP,在E、N和U方向收敛时间缩短20 min左右,定位精度提高1.6 cm左右;联合多系统能够增加卫星数,改善卫星间几何构型,提升PPP的定位性能. 对GLONASS伪距频间偏差（IFB）采用估计每颗GLONASS卫星的伪距IFB模型和伪距IFB为频率二次多项式模型提升PPP的定位性能,结果表明估计每颗GLONASS卫星的伪距IFB模型要优于伪距IFB为频率二次多项式模型,估计伪距IFB相比忽略伪距IFB在PPP定位性能上有不同程度的提升.      

融合对流层模型及其在精密单点定位中的应用

受实测气象参数的限制,使用标准大气参数的传统对流层模型的精度并不高;使用参数估计法的精密对流层模型增加了观测方程的待估参数,影响收敛速度. 针对实测气象参数缺失的情况,提出一种融合对流层模型,使用两种非实测气象参数模型分别计算出平均海平面处和测站处的气象参数,再利用Saastamoinen模型经验公式求解天顶对流层延迟（ZTD）. 利用RTKLIB软件进行精密单点定位（PPP）实验. 提出的融合对流层模型摆脱了实测气象参数的限制,解算结果表明:使用该模型时,在东、北、天方向的定位精度分别比Saastamoinen模型提高16 mm、1 mm、2.2 mm,比MOPS模型提高13.8 mm、0.7 mm、1.6 mm,比GPT/UNB3m+Sa模型提高2.9 mm、0.4 mm、0.7 mm,在天、北方向的定位精度接近参数估计模型,实现了PPP定位精度的提高.      

三频精密单点定位观测模型初探

三频观测值为导航定位提供了更多的观测值组合选择。在利用载波相位三频线性组合消除一阶电离层误差的基础上,对组合模糊度为实数和整数两种情况下的二阶电离层误差及观测噪声水平进行了分析,获得了几种适用于精密单点定位的三频观测值组合。     

GPS精密单点定位静态精度分析

精密单点定位是当前GPS界研究的热点之一,本文在简要介绍了精密单点定位理论技术和P3处理软件的基础上,较为深入地比较了快速星历钟差产品和最终星历钟差产品、卫星钟差采样间隔对精密单点定位精度的影响,通过对静态精密单点定位精度数据分析,得出了相关结论,为工程实际应用提供了有益参考。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位

为了改善传统GPS/GLONASS组合精密单点定位的法方程,推导了一种基于等价消参法的融合法方程。该融合法方程是由GPS系统的法方程和GLONASS系统的法方程进行消除参数叠加得到,既易于实现GPS/GLONASS系统组合单点定位,也便于进行单系统定位的切换。理论证明,基于等价消参法的融合法方程和传统的组合法方程是等价的。程序设计和算例分析显示,基于等价消参法的融合法方程在GPS/GLONASS组合系统精密单点定位和单系统定位转换方面比传统的组合法方程具有更高的效率。最后,利用实测算例分析了GPS/GLONASS组合精密单点定位的定位精度。     

GPS动态精密单点定位与差分定位结果比较

首先简要介绍了精密单点定位和差分定位原理,然后重点结合精度鉴定任务中的航空动态GPS数据,用WayPoint8.5软件分别进行不同星历和钟差产品下的精密单点定位解算和差分定位解算,并比较它们之间的差别.比较结果表明,精密单点定位与差分定位解算结果差别在80 cm以内,可以利用IGU星历产品进行精密单点定位解算,以对测控设备状态进行预估.     

精密单点定位在机载GPS中的应用

推导了精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)的基本原理及其解算流程.为达到分米级甚至厘米级的PPP精度,给出了基于传统模型PPP技术,PPP数据必须处理的几个关键问题.最终,在Matlab程序设计语言软件平台下开发了APTags 1.0软件包,并通过机载GPS动态数据测试得出了如下结论:序列历元的事后动态定位精确度在B,L,H方向优于25 cm(RMS);85%定位结果的精度优于15 cm的动态定位结果.APTags软件包获取的动态精密单点定位结果与传统差分定位结果基本吻合.     

GPS非差相位精密单点定位技术探讨

针对北斗导航卫星系统（BDS）不同类型卫星观测数据的特点,对TurboEdit方法进行改进。在利用M-W组合观测值检测时,使用固定窗口的滑动求解方法代替其原有的递推求解方法。将原有的电离层残差组合检测方法改进为双频电离层残差的相邻历元求差法,并且可以根据不同类型的卫星选择不同的检测参数。改进后的算法对GEO/IGSO/MEO卫星均可达到良好的检测效果。算法验证表明,该算法可以有效检测并修复1周的小周跳,也可以检测修复双频点等周大小的小周跳,修复精度可达到0.1周以内。     

精密单点定位在机载GPS中的应用

推导了精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)的基本原理及其解算流程。为达到分米级甚至厘米级的PPP精度,给出了基于传统模型PPP技术,PPP数据必须处理的几个关键问题。最终,在Matlab程序设计语言软件平台下开发了APTags 1.0软件包,并通过机载GPS动态数据测试得出了如下结论:序列历元的事后动态定位精确度在B,L,H方向优于25 cm(RMS);85%定位结果的精度优于15 cm的动态定位结果。APTags软件包获取的动态精密单点定位结果与传统差分定位结果基本吻合。     

基于GPS非差观测值进行精密单点定位研究

介绍了精密单点定位所用的数学模型及解算方案,着重分析了基于GPS非差双频观测值进行精密单点定位的误差模型、数据质量控制方法、卫星钟差的估算和内插、数据和解的一致性及精密单点定位能达到的精度等问题,并和双差结果作了比较。结果表明,利用精密星历及卫星钟改正参数的精密单点定位可达到cm级精度。     

基于精密单点定位技术的GPS辅助空中三角测量

简要介绍GPS精密单点定位的基本原理,通过对带双频动态GPS数据的1∶2 500~1∶60 000各种摄影比例尺的覆盖多种地形航摄资料的处理,比较了GPS精密单点定位与差分GPS定位所获取摄站坐标的差异,并分析利用两种摄站坐标分别进行GPS辅助光束法区域网平差的精度。试验表明,当区域四角布设四个平高地面控制点时,两者的加密精度是基本一致的,且采用GPS精密单点定位技术进行GPS辅助空中三角测量结果能够满足我国现行航空摄影测量规范的精度要求。     

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。