GPS精密单点定位技术初探
精密单点定位技术的应用研究
精密单点定位技术的应用研究
摘要
精密单点定位技术是一种利用多普勒效应来定位和导航的技术。
它利用一种可靠的接收机，可以在远程接收GPS系统的信号并将其转换为实时位置，从而获得精确的定位和导航信息。
它可以提供更精确的定位和导航信息，为用户提供更精确的定位结果。
本文综述了现代精密单点定位技术在多个领域的应用，这些领域包括：海洋科学/防浪应用、林业应用、军事方面的应用、航空应用以及未来的应用等。
针对这些应用，进行了技术分析和技术发展预测。
本文结合实际情况，探讨了精密单点定位技术的发展趋势，以及如何发挥其在实际应用中的最大价值。
关键词：精密单点定位；多普勒效应；海洋科学；林业；航空
Research on the Application of Precision Single Point Positioning Technology
Abstract。
GPS精密单点定位的数据处理研究的开题报告
GPS精密单点定位的数据处理研究的开题报告
标题：GPS精密单点定位的数据处理研究
摘要：
GPS精密单点定位是现代测量技术中最为重要的定位方式之一。
其原理是通过利用接
收器接收卫星发射的信号，计算出接收器与卫星之间的距离，从而精确地确定接收器
的位置。
本文将研究GPS精密单点定位的数据处理技术，探讨如何提高定位精度，优
化数据处理方法。
首先分析GPS定位过程中的误差来源，包括卫星时钟误差、卫星轨道误差、大气延迟、多路径效应等。
然后介绍常见的GPS数据处理方式，包括单点定位、差分定位、网络RTK定位等。
针对不同的数据处理方式，分析其优缺点，给出相应的改进方案。
为了提高GPS定位精度，需要对接收到的卫星信号进行处理。
本研究将重点探讨载波
相位平滑处理、多普勒频移补偿、周跳防护等技术的应用。
其中，载波相位平滑处理
的主要思想是通过对载波相位进行低通滤波，消除其高频噪声，从而提高定位精度。
多普勒频移补偿能够消除卫星信号在传输过程中的频移，进一步提高定位精度。
周跳
防护技术则能够避免信号在传输过程中被突然中断，从而保证数据处理的连续性和稳
定性。
最后，通过实现GPS精密单点定位实验，对数据处理方法进行验证。
实验结果表明，
本文提出的载波相位平滑处理、多普勒频移补偿、周跳防护等技术能够有效提高单点
定位的精度，为实际测量工作提供了有益的参考和借鉴。
关键词：GPS；精密单点定位；数据处理技术；载波相位平滑处理；多普勒频移补偿；周跳防护。
GPS精密单点定位(PPP)技术精度分析研究
GPS精密单点定位（PPP）技术精度分析研究介绍了精密单点定位技术的定位原理，分析了对其定位精度影响的误差源，应用TriP（1.0）软件对IGS观测站进行数据处理，得出了其定位精度可靠性。
标签：精密单点定位（PPP）原理分析精度可靠性分析1绪论精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）技术由美国喷气推进实验室（JPL）的Zumberge 于1997年提出。
该技术的思路非常简单，在GPS定位中，主要的误差来源于三类，即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。
如果采用双频接收机，可以利用LC相位组合，消除电离层延时的影响。
如果选择地心地固系表示卫星轨道，计算的参考框架同为地心地固系，可以消去观测方程中的地球自转参数。
本文应用武汉大学研制的TriP（1.0）软件，通过对IGS提供的GPS 原始观测数据进行数据处理，解算出时间系列，通过对其进行分析，得出了其定位的精度可靠性。
2精密单点定位技术的定位原理精密单点定位技术（PPP）利用全球若干地面跟踪站的GPS 观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。
利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数。
在精密单点定位中，一般是利用IGS的精密卫星钟差估计值消去卫星钟差项，并且采用双频观测值消除电离层影响，其观测值误差方程如下：式中：A为相应的设计矩阵，L（i）为相应的观测值减去概略理论计算值得到的常数项，X（i）为待估计参数，其中x、y、z为三维位置参数，δt 为接收机钟差参数、δρzd为对流层延迟参数、Nj为整周未知数参数。
利用上述推导的观测模型，即可采用卡尔曼滤波的方法或最小二乘法进行非差精密单点定位计算，在解算时，位置参数在静态情况下可以作为常未知数处理；在发生周跳的情况下，整周未知数当作一个新的常数参数进行处理；对流层影响选用Saastamonen 或其他模型改正，再利用随机游走的方法估计其残余影响。
GPS实时精密单点定位理论研究与测试分析
Ｖｏ １ ． ４ ３
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ＧＰ Ｓ实 时 精 密 单 点 定 位 理 论 研 究 与 测 试 分 析
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ ｏ ｕ ｒｅ ｓｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ．Ｔｈｅ ｎ．ｔ ｈｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｒ ｅ ａ １ ． ｉｍｅ ｔ ＰＰ Ｐ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｒ ｅ １． ａ ｔ ｉ ｍｅ Ｉ ＧＵ ｏ ｒ ｂｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ
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GPS非差相位精密单点定位方法与实现的开题报告
GPS非差相位精密单点定位方法与实现的开题报告一、选题背景及意义全球定位系统（GPS）是利用卫星发射的无线电信号确定地球上的某一特定位置的技术。
随着技术的不断发展，GPS已经广泛应用于民用、军事、航空航天等领域，并成为现代导航、定位、测量等领域中不可或缺的技术手段。
GPS定位技术主要包括单点定位和差分定位两种方法。
其中，单点定位是指仅利用接收机接收到的卫星信号进行定位，通常精度在数米到十米左右，而差分定位则基于多个接收机之间的协同，利用差分信号进行定位，其精度可达到亚米级别。
因此，在实际应用中，差分定位方式更为普遍和实用。
然而，在某些特定应用场景中，单点定位方法仍然具有重要的意义。
例如，当 GPS 接收机不同步进行，但对接收含有相位信息的 GPS 信号进行相对时间延迟的计算时，将得到非差相位观测量。
利用非差相位观测量进行单点定位，不仅能提高定位精度，而且具有成本低、易操作等优点。
因此，非差相位精密单点定位方法的研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容、方法及技术路线本研究旨在研究非差相位精密单点定位方法，主要包括以下内容：1.非差相位观测量的计算原理。
研究非差相位观测量的计算方法，分析其误差来源，并对现有非差相位观测量的计算方法进行分析和改进。
2.精密单点定位算法的研究。
研究精密单点定位算法的原理，包括卫星位置、接收机钟差、大气延迟等误差的处理方法。
对常用的单点定位算法进行比较和改进，提高定位精度。
3.实验验证与评估。
设计实验方案进行验证，评估改进后的非差相位精密单点定位方法的效果，并与其他定位方法进行比较。
本研究将采用数据分析方法，结合Matlab软件，通过对实际场景下得到的GPS信号进行解算和计算，计算非差相位观测量和定位结果，以验证定位方法的精度和有效性。
三、初步预期成果和意义通过本研究，将得到以下预期成果：1.理论成果。
系统研究非差相位精密单点定位方法的计算原理和相关算法，提高其计算精度，扩大其应用领域。
全球定位系统(GPS)技术初探
ｚ 鹚
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探索与交流 ｉ
对建设项目防洪评价的一点体会
分， ２ 由 ４颗卫 星组成 ， 中包括 ３颗 时间基准 。 其 各监测 站和 Ｇ Ｓ卫星 的原 天线处于运动状态。 Ｐ 面 内， 每个 轨道 面上分布有 ４颗卫星 。 出其 间的钟差 ，并把这些钟差信息编 能包括静态定位与动态定位两种方式。
少可 以同时观测到 ４颗卫星 ，加之卫 用备用卫星 以代替失效 的工作卫星 。
效益 。
１按参考点的一同位 置 、 绝 对定 位 （ 或单 点定 位 ）即在地 球 ，
的数据采集 中心 。站 内设有双 频 Ｇ Ｓ 协议坐标 系统 中 ，确定观测 站相 对地球 Ｐ
高精度原子钟 、 计算机各一 台 质一 的位置。这时 ， Ｉ ｉ ， 可认 为参考点与地球 自 １９ 年起 ， ９６ 淮河流域内各测绘 接 收机 、 单位先后 引进 了 Ｇ Ｓ定位设 备 ， Ｐ 并在 和若 干台环境数据传感器 。接 收机对 质心重合。 不断地提高其应用技术 ，扩展应用范 Ｇ Ｓ卫星进行连续观测 ，以采集数据 Ｐ
探索与交流 ｌ
全 球 定位 系统（ Ｓ 技 术初探 ＧＰ ）
杨仰诚
Ｇ Ｓ定位技术 以其 高度 自动化及 收并执行监控站 的控制指令 ；通过 星 Ｐ
杨正 春
冯
松
李剑修
３ 用 户设 备 部 分 、
所 达到的高精 度和具 有的发展潜 力 ， 载的高精度铯钟 和铷钟提供精 密的时
用 户设备 主要 由 Ｇ Ｓ接收 机硬件 、 Ｐ
１ 观 测 站之 间 无 需通 视 、
全球定位系统的空间卫星星座部 传送 到注入站 ；提供全球定位 系统 的 备用卫星 。工作卫星分布在 ６个轨道 子钟均应与 主控站 的原子钟 同步或测 Ｇ Ｓ卫星在空间上 的上述配 置 ，保障 人导航 电文送到 注入站 ；调整偏离轨 Ｐ
GPS精密单点定位技术初探
GPS精密单点定位技术初探摘要：本文简单介绍了GPS精密单点定位的技术原理、定位精度及应用情况，同时对精密单点定位（PPP）和RTK的各项技术参数进行了初步的对比分析。
关键词：GPS；精密单点定位；原理；精度1 引言GPS自投入使用以来，其相对定位方式的研究发展迅速，从最先的码相对定位到现在的RTK，使GPS的定位精度不断升高；而绝对定位(即单点定位)的发展则相对缓慢。
随着我国海洋战略的实施、区域或全球性的科学考察等活动日益增加，对定位的精度也提出了新的要求，往往要求达到十几或几十厘米的定位精度。
采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度；使用RTK技术，作用距离又达不到；对于这部分定位需求，则需要寻求一种新的定位方式或技术。
2 精密单点定位技术2.1 精密单点定位的思路精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)技术由美国喷气推进实验室(JPL) 的Zumberge于1997年提出。
该技术的思路非常简单，在GPS定位中，主要的误差来源于三类，即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。
如果采用双频接收机，可以利用LC相位组合，来消除电离层延时的影响。
只要给定卫星的轨道和精密钟差，采用精密的观测模型，就能像伪距一样，单站计算出接收机的精确位置、模糊度以及对流层延时参数。
2.2 PPP的误差改正有别于双差定位模式，非差观测模型是描述非差观测值与其它物理影响因素的函数关系，因此需要精确估计3类误差源的影响：①与测站相关；②与卫星相关；③与信号传播路径相关。
2.2.1 与测站相关的误差改正①接收机钟差。
以接收机钟差及其变化量作为待定参数，并认为各历元之间是相互独立的，看成一种白噪声，和测站位置、速度一起进行估计计算。
②地球固体潮改正。
地球固体潮改正由和纬度相关的长期项与周期项组成。
PPP利用单天解消除周期性误差后的残差影响在水平方向可达5cm，在垂直方向可达12cm，还需利用模型加以改正。
GPS静态精密单点定位精度分析的开题报告
GPS静态精密单点定位精度分析的开题报告导师评审意见：需要提供更具体的研究目标和方法，以及论文的贡献和实用价值。
一、选题的背景和研究意义全球定位系统（GPS）是一种基于卫星的导航系统，它可以提供高精度的位置和时间信息。
GPS应用广泛，包括导航、地质勘探、城市规划、农业、航空航天等领域。
GPS定位技术的精度是其应用的关键，因此研究GPS定位技术的精度分析具有重要的意义。
静态精密单点定位是GPS定位技术中重要的一部分，它主要用于提供精度高、误差低的位置信息。
静态精密单点定位的精度受到多种因素的影响，包括信号传播环境、接收机性能、大气延迟、卫星轨道误差等等。
因此，在实际应用中，需要进行精度分析，以确定GPS定位的误差范围，从而保证GPS定位的精确度和可靠性。
目前，国内外研究GPS静态精密单点定位精度的文献比较多，但还存在一些问题。
例如，这些研究往往针对特定的环境和条件进行分析，存在一定的局限性；同时，这些研究大多使用传统的统计方法进行精度分析，缺乏定量的分析方法。
因此，本研究着眼于改进GPS静态精密单点定位的精度分析方法，以提高GPS定位精确度和可靠性。
二、研究目标和研究内容本研究的目标是改进GPS静态精密单点定位的精度分析方法，以提高GPS定位的精确度和可靠性。
具体而言，本研究将重点研究以下内容：1.建立GPS静态精密单点定位的误差模型，包括信号传播环境误差、接收机性能误差、大气延迟误差、卫星轨道误差等。
2.分析影响GPS静态精密单点定位精度的主要因素，包括接收机的性能、信号传播环境、大气条件等因素。
3.提出一种基于统计学和机器学习的GPS静态精密单点定位精度分析方法，针对不同的误差来源进行不同的处理，提高GPS定位的精确度和可靠性。
4.设计实验验证所提出的GPS静态精密单点定位精度分析方法的实际效果，并与传统的精度分析方法进行比较和评估。
三、论文的贡献和实用价值本研究的主要贡献如下：的误差来源进行不同的处理，提高GPS定位的精确度和可靠性。
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GPS精密单点定位技术初探
摘要：本文简单介绍了GPS精密单点定位的技术原理、定位精度及应用情况，同时对精密单点定位（PPP）和RTK的各项技术参数进行了初步的对比分析。
关键词：GPS；精密单点定位；原理；精度
1 引言
GPS自投入使用以来，其相对定位方式的研究发展迅速，从最先的码相对定位到现在的RTK，使GPS的定位精度不断升高；而绝对定位(即单点定位)的发展则相对缓慢。
随着我国海洋战略的实施、区域或全球性的科学考察等活动日益增加，对定位的精度也提出了新的要求，往往要求达到十几或几十厘米的定位精度。
采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度；使用RTK技术，作用距离又达不到；对于这部分定位需求，则需要寻求一种新的定位方式或技术。
2 精密单点定位技术
2.1 精密单点定位的思路
精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)技术由美国喷气推进实验室(JPL) 的Zumberge于1997年提出。
该技术的思路非常简单，在GPS定位中，主要的误差来源于三类，即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。
如果采用双频接收机，可以利用LC相位组合，来消除电离层延时的影响。
只要给定卫星的轨道和精密钟差，采用精密的观测模型，就能像伪距一样，单站计算出接收机的精确位置、模糊度以及对流层延时参数。
2.2 PPP的误差改正
有别于双差定位模式，非差观测模型是描述非差观测值与其它物理影响因素的函数关系，因此需要精确估计3类误差源的影响：①与测站相关；②与卫星相关；③与信号传播路径相关。
2.2.1 与测站相关的误差改正
①接收机钟差。
以接收机钟差及其变化量作为待定参数，并认为各历元之间是相互独立的，看成一种白噪声，和测站位置、速度一起进行估计计算。
②地球固体潮改正。
地球固体潮改正由和纬度相关的长期项与周期项组成。
PPP利用单天解消除周期性误差后的残差影响在水平方向可达5cm，在垂直方向可达12cm，还需利用模型加以改正。
③海洋潮汐改正。
当测站离海岸线大于1000km时，其影响可忽略不计；对单历元解的影响可达5cm。
2.2.2 与卫星相关的误差改正
①卫星钟差改正。
可在非差相位精密单点定位基准站上利用相对卫星钟差，基准站数据分析中心将所计算的1s更新率的精密相对卫星钟差传输给用户，用户利用这些数据，计算的定位结果可以满足精度要求。
②卫星轨道误差。
基准站数据分析中心根据IGS实时预报精密星历的轨道误差有25-40cm，可以满足实时PPP的0.5m以内的定位精度要求，而事后精密星历的精度更可以达到3-5cm。
③相对论效应。
由于卫星和接收机所在位置的地球引力位及在惯性空间中的运动速度不同，将导致卫星钟频率产生视漂移。
因此，在GPS卫星发射前，有意将卫星钟基准频率降低0.00455Hz来解决频率偏差，对于非常数部分，则采用数学模型改正。
④卫星天线相位中心偏差。
PPP单点定位需要预先知道卫星天线相位中心改正和改正向量在卫星围绕地球旋转空间中的旋转量。
2.2.3 与信号传播路径相关的误差改正
①对流层延迟。
Niell模型是高精度GPS定位中广泛采用的投影函数。
PPP 单点定位采用Niell模型改正后，一般仍会有数cm的残差，因此还需要一阶高斯马尔可夫过程等方法来进行模拟。
②电离层延迟改正。
对于双频码相位接收机来说，通常利用双频观测值的组合消除电离层影响项。
③多路径效应。
消除此项误差的措施主要有：选择测站位置时注意避开信号反射物；接收机天线配备抑径板或抑径圈。
3 精密单点定位精度分析
根据PPP的技术要求，定位中需要系统提供卫星的精密轨道和钟差，但是IGS及数据分析中心仅提供15min和5min间隔的精密卫星钟差参数，而在实际定位中，GPS接收机的采样率一般为30s、15s，因此，必须采取一定的措施对精密卫星钟差进行内插。
目前最可靠的方法就是利用全球分布的IGS永久站的观测数据估计高采样率卫星钟差参数，不过这种方法的计算量大，而且计算复杂。
另外，在SA政策取消以后，加在卫星钟差上的随机抖动部分也随之被取消，这样，卫星钟差变化趋于平缓，使得卫星钟差的内插成为可能。
据国家自然科学基金资助项目（40074003）对2001年8月6日武汉、上海、
拉萨、乌鲁木齐、昆明5个国内IGS站24h的数据研究试验：在采用差分模式定位时，将武汉作为基准站，PPP和DGPS都采用JPL的精密星历及卫星钟差改正信息，同时利用JPL的5min间隔的精密卫星钟差内插出30s间隔的卫星钟差；在处理精密单点定位和差分定位技术时，都采用消电离层组合L3，以消除电离层影响；两者在处理时都采用相同的初始坐标，把差分定位得到的坐标转换到ITRF2000框架下，得到的计算结果如下表：
测站PPP/DGPS两者差值（cm）
ΔX ΔYΔZ
上海-0.27 -1.98 -1.97
拉萨 2.09 -0.48 2.21
昆明-0.08 -1.68 -0.21
乌鲁木齐-0.98 -2.86 -1.57
4 PPP技术的应用
PPP技术在大地测量中已得到了应用。
美国JPL的GIPSY软件，瑞士的BERNESE软件和德国的EPOS软件都包括了PPP功能。
JPL每日提供的全球IGS 站的对流层延时，就是采用PPP技术计算的结果。
IGS已经决定，各数据分析中心今后提交的对流层延时信息，统一使用PPP技术，替代原有的网解成果，这些都是后处理结果。
5 结束语
借助IGS的精密星历和卫星钟差信息，PPP精密单点定位在定位精度上要优于传统单点定位几十倍，甚至几百倍；与差分GPS比较而言，便于质量控制、节省作业开支、不受距离限制。
由此可知，GPS精密单点定位具有广阔的应用前景，利用单台双频GPS接收机在全球范围内进行静态或动态作业，可直接得到高精度的ITRF框架坐标，在区域高精度坐标框架的维持、海洋战略的实施、区域或全球性的科学考察、高精度动态导航及低轨卫星的定轨等方面都具有不可估量的应用前景。
参考文献
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[5] 刘经南，叶世榕.GPS非差相位精密单点定位技术探讨[J]. 武汉大学学报.信息科学版，2002，27（3）：234-24
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。