精密单点定位
精密单点定位PPP
精密单点定位（precise point positioning，缩写PPP），指的是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。在卫星导航应用之中，GPS作为定位的意义越来越重要，不论是军事上还是工程等方面上，导航定位的研究依然是一个不老的研究主题。精密单点定位更是导航定位中的一个很值得研究的问题。
PPP根本上讲属于单点定位范畴，那么单点定位又是怎样进行测量定位的呢？单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法，其优点：一台接收机单独定位，观测组织和实施方便，数据处理简单；缺点：精度主要受系统性偏差（卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等）的影响，定位精度低。应用领域：低精度导航、资源普查、军事等。对于单点定位的几何描述，三个站星距离，作三个球面三个球面两两相交于两点，如下图所示：
站星距离的测定：保持GPS卫星钟同GPS接收机钟同步；GPS卫星和接收机同时产生相同的信号；采用相关技术获得信号传播时间；GPS卫星钟和GPS接收机钟难以保持严格同步，用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。单点定位虽然是只需要一台接收机即可，但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。PPP针对单点定位中的影响，采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术，如用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内，点位平面位置精度可达1~3cm，高程精度可达2~4cm，实时定位的精度可达分米级。
精密单点定位的数学模型，对于伪距：
222()()()SRiiiiiontropttxXyYzZVVcVcV0()()()SRiiiiitiionitropiitVldXmdYndZcVcVVV误差方程为：
载波相位：
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；在未发生周跳或修复周跳的情况下，整周未知数当作常数处理，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；由于接收机钟较不稳定，且存在着明显的随机抖动，因此将接收机钟差参数当作白噪声处理；而对流层影响变化较为平缓，可以先利用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。的卫星钟差和测站
精密单点定位的最主要的一项就是IGS提供的精密数据改正。IGS提供的产品包括：GPS卫星星历，GLONASS星历，地球自转参数，站坐标和速度，卫星钟和跟踪站原子钟信息，天顶对流层延迟参数，全球电离层变化图。利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致，而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。
进行精密单点定位要解决的问题有，1）对精密星历和卫星钟差进行内插。实时精密星历可采用由IGS所提供的间隔为15 min的精密预报星历，其精度估计约为25-40 cm左右。由于卫星轨道变化较为平缓，故可用高阶的拉格朗日多项式进行内插，求得观测瞬间的卫星位置的预报值。虽然IGS也提供间隔为15
min的卫星钟钟差的预报值，但这些预报值的精度偏低，且在15min的间隔内钟差还存在不规则变化，内插值的精度将进一步下降，从而影响精密单点定位的精度。
2）整周跳变的探测与修复、粗差观测值的检验及剔除、整周模糊度的确定。在双差观测值中，各种误差已经消除，仅包含可认为是白噪声的观测噪声的
影响，因此，其探测和修复周跳比较容易。而精密单点定位中只能利用单站数据
进行周跳的探测和修复，其修复质量的好坏依赖于码观测值质量的好坏。由于精
密单点定位要采用载波相位测量值，模糊度解算就成为一个重点间题。特别是在
精密单点动态定位中难度较大。
3）精确地施加各种必要的改正。由于精密单点定位一般采用非差模型，这样它的数学模型就相对比较复杂，与双差不同，非差定位模式方式无法利用站间差分或星间差分消除观测中的各种误差，如对流层、电离层、接收机钟差及卫星钟差等的影响，定位时必须利用模型估计的方法消除这些误差的影响。
精密单点定位与RTK比较，精密单点定位采用非差观测值模型，可用观测值多，保留了所有观测信息；能直接得到测站坐标；不同测站的观测值不相关，显然误差也不相关，测站与测站之间无距离限制。其不利之处是未知参数多；无法采用站间或星间差分的方法消除误差影响，必须利用完善的改正模型加以改正。整周未知数不具有整数特性。RTK采用双差模型观测模型，其重要优点是消除卫星钟差、接收机钟差的影响。对于短基线情况，可以进一步消除电离层和对流层延迟的影响，整周未知数具有整数特性。缺点是观测值减少且相关必须至222()()()()()SRiiiiiiiionitropittxXyYzZNVVcVcV0()()()SRiiiiitiiionitropitvldXmdYndZNcVcVVV误差方程为：少在一个已知站上进行同步观测才能求解测站坐标。
采用精密单点定位技术，利用单站GPS就可以达到几个厘米的精度，即传统RTK的精度，其作业不受作业距离限制、不需要基准站支持，这无疑大大提高了高精度定位作业的灵活性，降低了作业成本。在RTK作业盲区、精密海洋工程测量、海岸线测量、海洋测量、大面积航空摄影测量、土地测量（开发造地、土地整理）等方面具有较广泛的应用。
参考文献：
[1] 姚敏忠．GPS精密单点定位技术在测量中的应用．[J]．山西建筑，2008,34（22）．
[2] 王浩．精密单点定位技术及其应用．[J]．城市建设理论研究（电子版），2011(21)．
[3] 李征航、黄劲松．GPS原理与数据处理．[M]．武汉：武汉大学出版社，2010．
精密单点定位
GPS/BDS组合精密单点定位的详细算法设计（精确到每个功能函数即可,不限语言），算法设计包括具体的输入和输出函数，每一个执行功能函数，每一个函数的变量定义等;同时，画出具体的算法设计流程图以及每一个函数功能的文字描述
（1） 程序设计的主要模块功能说明
功能模块 包含函数 输入 输出
数据读取模块 读取观测文件 int ReadRinexFile(char obsfilename［]，
Epoch_RinexData EpochRinexData［］,
RinexHead ＆rinexhead) obsfilename观测文件， Epoch_RinexData观测数据，RinexHead文件头数据
读取SP3文件 int ReadSp3cFile（char sp3file［]，
Sp3FileHead ＆sp3head， Sp3XYZTDate
&sp3xyzt) sp3file 精密星历文件 Sp3FileHead
Sp3XYZTDate
星历数据
读取CLK文件 void Read5CLKGNSS（char filename[],
HEAD_ClkDate &headclock，
Epoch_ClkDate clock[］, char flag) filename钟差文件 HEAD_ClkDate，
Epoch_ClkDate
钟差数据
数据预处理 观测数据质量检查 int CheckObsData（Epoch_RinexData
EpochRinexData［], RinexHead
&rinexhead） Epoch_RinexData,
RinexHead
观测数据 EpochRinexData，rinexhead 处理后的观测数据
周跳探测 void Preprocess(Epoch_RinexData
EpochRinexData［］，RinexHead rinexhead，Epoch_log Epochlog［］，int type，int
静态精密单点定位的精度和收敛性分析
第19卷第2期 测 绘 工 程 Vol.19№.22010年4月 ENGINEERINGOFSURVEYINGANDMAPPING Apr.,2010
静态精密单点定位的精度和收敛性分析
梁 寅1,李星星1,畅 毅2,何锡扬1,林晓静1
(1.武汉大学测绘学院,湖北武汉430079;2.东方地球物理公司装备事业部长庆作业部,宁夏银川750006)
摘 要:精密单点定位(PPP)是当前GPS界研究的热点之一。为讨论其精度及收敛性,应用TriP软件处理分析
5min、30min、2h、24h不同时段长度的单站GPS观测值。结果表明,随着观测时间的增加,定位精度不断提高,30min内即可稳定在厘米级,最终实现毫米级精密定位。与此同时定位结果不断收敛,且收敛速度由快变慢,前
15min收敛较快,此后随观测时间的增加收敛速度逐步变慢且逐渐趋于缓和。关键词:精密单点定位;静态;精度;收敛速度中图分类号:P228.4 文献标志码:A 文章编号:100627949(2010)0220032203
Precisionandconvergenceanalysisofstaticprecisepointpositioning
LIANGYin1,LIXing2xing1,CHANGYi2,HEXi2yang1,LINXiao2jing1
(1.SchoolofGeodesyandGeomatics,WuhanUniversity,Wuhan430079,China;2.ChangqingDepartmentofWorkinDivisionofEquipment,EasternGeophysicalCompany,Yinchuan712000,China)
Abstract:Researchontheprecisepointpositioning(PPP)isoneofthehottopicsintheGPSfield.Todis2
cussthepreciseandconvergence,differentsingleGPSobservations,whichareselectedby5minutes’in2
实时精密单点定位研究综述
实时精密单点定位研究综述
摘要：GPS精密单点定位（PPP）是一种利用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差以及双频载波相位观测值，并采用非差模型进行高精度单点定位的方法。实时精密单点定位技术（RT-PPP）已成为当前GNSS领域的研究热点，也将是目前乃至未来实时高精度动态定位的主要技术手段之一。本文对其从研究背景、国内外研究现状，以及发展前景等方面进行了综述。
关键词：GPS；实时精密单点定位；研究背景；发展现状；前景
1 研究背景
全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国从上世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的新一代卫星导航定位系统。目前，GPS以全天候、高精度、自动亿、高效益等显著特点，诸多领域得到了广泛应用。GPS的出现，给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。传统的GPS单点定位是指利用单台接收机的测码伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行定位，因其较低的定位精度已不能满足精密导航、大地测量、变形监测、精密工程测量等的要求。
为了提高精度，出现了GPS相对定位，它是用两台以上接收机同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量。GPS相对定位通过组成差分观测值来消除接收机钟差、卫星钟差等公共钟差以及减弱对流层延迟、电流层延迟等相关性的影响，因此，它是目前GPS定位中精度最好的一种方法。
PPP技术作为一种最近十几年发展起来的一项GPS定位新技术，在低轨卫星精密定轨、高精度坐标框架维持、区域或全球性科学考察、航空动态测量和海洋测绘等方面具有不可估量的应用前景，目前己经成为GPS导航和定位界的研究热点。经过近十几年国内外学者的研究，精密单点定位的事后处理算法及应用已经比较成熟。与相对定位中的实时定位技术RTK相对应，在实时GPS卫星轨道和钟差产品的支持下，精密单点定位的数据处理可以在实时情况下进行，得到实时定位结果，称之为实时PPP技术。实时PPP定位技术与目前已有两种GPS实时定位服务系统（基于单基准站RTK技术系统和基于多基准站的CORS系统）相比具有以下显著优点：
几种精密单点定位方法探讨
几种精密单点定位方法探讨
本文从UofC、基准站改正信息、历元间差分和RTKLIB模型的方法原理出发，探讨了它们在精密单点定位中的应用。结果表明不同模型的精度有明显的差异。因此合理选择模型，对提高定位精度非常重要。
标签：UofC 基准站改正信息 历元间差分 RTKLIB 精密单点定位
0前言
精密单点定位技术是利用IGS提供的精密卫星轨道和精密卫星钟差信息产品削弱轨道误差及卫星钟差影响，同时应用完善的数学改正模型改正定位过程中的各种误差，利用双频相位观测值解算测站三维空间坐标的绝对定位方法[1]。目前在精密单点定位技术的研究中取得了许多的研究成果，本文结合实例，分析探讨几种精密单点定位方法的研究应用。
1基于UofC模型的精密单点定位
1.1 UofC模型
UofC模型是一种采用模糊度伪固定的方法加速模糊度收敛，提高精密单点定位的精度的方法[2]。基于UofC模量精密单点定位算法的公式如下：
1.2 预处理
对模型中能够准确描述的误差源采用精确的模型进行修正；对无法精准确定的模型误差源采用未知参数进行估计修正；对周跳修复则采用电离层残差法和TurboEdit方法进行周跳修正[3]。
1.3 应用实例
收集了某地IGS观测站的车载、般载和机载观测数据，统计分析UcofC模型评估精密单点定位的误差统计结果，见表1。
从表1可以看出，般载数据和机载数据效果良好，均方根误差均小于10cm，而车载数据误差较大，其原因可能与地面物体遮挡有关。
2基于基准站改正信息的精密单点定位
2.1基准站改正信息模型
基准站改正信息的精密单定位方法是通过已知的基准点坐标和观测数据，解算出与流动站共性的误差，并对观测值进行修正，然后对修正后的观测数据进行
双频动态精密单点定位计算[4]。基准站改正信息的精密单点定位模型如下：
2.2处理步骤
（1）模型修正，即对观测值的模型化观测误差进行扣除；
（2）求差，即利用基准站观测值改正信息修正流动站观测值精度；
单点定位
精密单点定位
摘 要
关键词：(GPS、精密单点定位、数学模型、静态精度分析)
单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。
也称为“绝对定位”。
精密单点定位--precise point positioning（PPP）
所谓的精密单点定位指的是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; 用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。
1. 引言
GPS是美国从20 世纪70 年代开始研制的, 于1994 年全面建成, 具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。尤其是经过近几年的研究,GPS 更在测绘、航空遥感和气象等方面有了新的应用, 并以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点, 赢得广大用户的信赖。随着对定位精度要求的不断提高, 人们对GPS卫星星历的精度和实时性提出了越来越高的要求。
卫星的星历, 是描述有关卫星运动轨道的信息。利用GPS进行定位, 就是根据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料, 通过数据处理来确定接收机的位置及其载体的航行速度。所以, 精确的轨道信息是精密定位的基础。GPS 的卫星星历按照精度可分为精密星历和广播星历。精密星历是由国际GPS服务中心( IGS)
精密单点定位技术应用浅述
精密单点定位技术应用浅述
1 引言
随着我国对海洋资源的逐步开发，海洋科研、海洋工程建设等活动日益增加，对海洋定位测量的精度要求也日益提高。传统的标准单点定位尽管只需要一台GPS接收机就可以进行实时的导航定位，且在导航领域具有广泛的应用，但精度低（数米至数十米），满足不了海洋定位测量对精度日益提高的要求。差分GPS定位技术虽然精度高，但是需要布设至少一个基站，精度随着作业距离的增加而降低，受到作业距离的限制，而且仪器成本和劳动成本都相应增加。精密单点定位技术恰好继承了标准单点定位和差分定位的优点，它使用非差相位定位模式，改变了以往只能使用双差相位定位模式才能达到较高定位精度的现状。精密单点定位技术不受作业距离限制，而且能够进行高精度的静态和动态定位，在海洋定位测量中具有更加广阔的应用前景。
2 精密单点定位技术的原理
2.1 基本原理
精密单点定位技术（Precise Point Positioning ， PPP）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迟。利用IGS提供的高精度的GPS精密卫星星历和卫星钟差，以及单台双频GPS接收机采集的载波相位观测值，采用非差相位观测模型进行精密单点定位。其主要计算过程：将精密星历拟合成轨道多项式，对各项误差进行模型改正和参数估计，利用轨道多项式及卫星钟差与用户观测数据一起进行精密单点定位计算。精密单点定位要求卫星轨道精度达到cm级水平，卫星钟差改正精度达到ns级水平。精密单点定位的优点在于解算出测站坐标的同时能够解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层延迟改正信息等参数，这些结果能够满足对以上因素研究的需要。
从上面的计算结果来看，Trip软件解算的精密单点定位的精度和GAMIT软件解算的差分定位的精度基本是一致的，能够实现厘米级甚至毫米级的定位精度，这一技术能够满足精密的海洋划界、精密海洋工程测量、海岛礁定位等海洋定位测量的要求。
精密单点定位精度分析
第１期 ２０１０年２月 矿 山 测 量 ＭＩＮＥ ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２Ｏ１０
３５８Ｘ．２０１０．０１．００８
精密单点定位精度分析
杜玉祥
（甘肃省测绘工程院，甘肃兰州 ７３００００）
摘要：利用武汉大学自主研发的精密单点软件Ｔｒｉｐ对试验区７个像控点，５个国家等级三角点ＧＰＳ
数据进行处理，比较了ＩＧＳ以及ＣＯＤＥ公布的３０ｓ问隔的精密钟差数据处理的结果，同时比较了分
别采用快速星历和最终星历进行数据处理的结果，并将精密单点定位解算结果与差分定位结果、国
家三角点作比较分析。
关键词：ＧＰＳ；精密单点定位；误差；比较
中图分类号：Ｐ２２８．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—３５８Ｘ（２０１０）０１—００２７～０３
自从１９９７年美国喷气推进实验室（ＪＰＬ）的
Ｚｕｍｂｅｒｇｅ提出精密单点定位技术以来，经过近十年
的研究，该技术得到了长足的发展，由于ＩＧＳ产品的
不断更新和进步，使得精密单点定位技术解算得到
很大的提高，应用的范围不断扩大。基于此背景，本
文简单介绍了精密单点定位技术，采用武汉大学的
Ｔｒｉｐ软件解算，对试验区７个像控点，５个国家等级
三角点ＧＰＳ数据进行数据处理，利用高等级的控制
点的成果来评价精密单点定位的精度。
ｌ 精密单点定位技术
ＧＰＳ伪距与载波相位的观测方程式为：
Ｐ。＝Ｐ＋ｃ（ｄ 一ｄＴ）＋ｄ。ｒｈ＋ｄ …＋ｄ．。 ／ｉ＋ （Ｐ，）
（１）
＝Ｐ＋ｃ（ｄ 一ｄＴ）＋ｄ。ｒ｝、＋ｄ…ｍ—ｄ ／ｉ
＋Ａ Ｎ ＋ （ ．） （２）
式中：Ｐ 、 分别为伪距和载波相位观测值；Ｐ
为ＧＰＳ卫星和接收机间的几何距离；ｃ为真空中的
光速；ｄ 为接收机钟差；ｄ 为ＧＰＳ卫星钟差；ｄ 为
ＧＰＳ卫星轨道误差；ｄ…为对流层延迟；ｄ…／ｉ为￡ 频
率（ｉ＝１，２）上的电离层延迟；Ａ。为 ，载波波长；Ｎ
为整周模糊度； （Ｐ．）为伪距观测噪声和多路径误
差；８（ ．）为载波相位观测噪声和多路径误差 。
工程测量中的精密单点定位技术分析
工程测量中的精密单点定位技术分析
摘要：精密单点定位（PPP）是一种可以精确地测定观测点位置的定位方法，在工程测量方面应用比较广泛。本文根据笔者多年工作实践，对控制测量工程中的精密单点定位技术的应用进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：测量工程；精密单点；定位技术
前言
精密单点定位技术较于传统的定位技术灵活及精度高等特点，能够的有效解决首级控制网坐标问题。其原理是应用IGS地面跟踪站的GNSS观测数据计算出卫星轨道和卫星钟差，在卫星定位测量中主要的误差在于轨道误差、卫星钟差和电离层延时，这些误差均可以精确的数学模型进行改正。而IGS目前提供的卫星钟差精度已优于0.02 纳秒，卫星轨道精度可达2～3 cm，此精度的卫星钟差和轨道，可以保证精密单点定位解算获得厘米级精度。
一、精密单点定位技术数据的处理及精度的确定
（1）外业观测
采用单台GNSS双频接收机进行外业观测，选取控制网中一个点进行观测，最少观测一个时段，时段长度可选6～12h，也可与控制网中其它点一起进行同步观测。
（2）数据处理
精密单点定位的数据处理主要有两种方式：一是单机版精密单点定位软件解算；二是网络在线提供PPP定位解算服务。数据处理步骤一般有数据准备观测数据转为Rinex格式，下载精密星历和钟差文件；然后进行数据预处理，包括粗差剔除、周跳的探测及修复、相位平滑伪距、近似位置坐标计算、初始整周模糊度的确定等；并进行各项误差的改正，包括对流层、天线相位中心、相对论效应、固体潮等；观测模型、随机模型的建立，进行参数估计，选择IGS站点解算出观测点的坐标成果。在对数据进行采集与处理时需要注意以下几个方面：
①仪器选取及设置
虽然很多学者专家已经对单频接收机用于精密单点定位测量的精度做了较高的评价，但是在工程运用上，存在着很多不稳定的因素，单频接收机数据解算的精度不是很可靠，一般选用双频且可靠性能比较高的接收机，在高度角、采样率等设置上要根据实际情况而定，一般采用的高度角为100，采样率为1～15s的设置，特别需要注意仪器天线高的设置。
全球定位系统(GPS)技术的最新进展——第四讲 精密单点定位(上)
３４ 测玲信息与工程ＪｏｕｒｎａＩ ｏｆ Ｇｅｏｍａｔｌｃｓ ２００２ ０Ｃｔ；２７（５） 文章编号：１００７—３８ｌ ７（２００２）０５—００３４—０３ 中图分类号：Ｐ２２８．４２ 文献标识码：Ａ
全球定位系统（ＧＰＳ）技术的最新进展 第四讲精密单点定位（上）
李征航 吴秀娟 （武汉大学测绘学院，武汉市珞喻路ｌ２９号，４３００７９）
摘 要 介绍了精密单点定位产生的背景，静态精密单点定位的观测方程，方程中各参数的处理方法，需考虑的各 种改正和数据处理方法，此外还介绍了动态精密单点定位方法的特点及其应用。 关键词 非差观测值；精密单点定位；静态精密单点定位；动态精密单点定位 传统的ＧＰＳ单点定位是利用测码伪距观测值以及由广 播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的。其优 点是数据采集和数据处理较为方便、自由、简单，用户在任一 时刻只需用一台ＧＰＳ接收机就能获得ｗＧＳ一８４坐标系中的 三维坐标。但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米； 用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米，卫 星钟改正数的误差为士２０ ｎｓ左右，只能用于导航及资源调 查、勘探等一些低精度的领域中。 国际ＧＰＳ服务ＩＧＳ是国际大地测量协会ＩＡＧ于１９９３ 年创建的一个为ＧＰＳ提供应用服务的国际组织。目前ＩＧＳ 所提供的精密星历的精度已优于５ ｃｍ，卫星钟改正数的精度 已达０．１ ｎｓ～０．２ ｎｓ。随着接收机性能的不断改善，载波相位 测量的精度也在不断提高。不少接收机的载波相位测量噪声 已小于１ ＩＴｌｍ。大气延迟改正模型和改正方法的研究也在不 断深入。这些都为精密单点定位技术的出现奠定了基础。 １９９７年Ｚｕｍｂｅｇｅｒ Ｊ Ｆ等人提出利用高精度的ＧＰＳ卫 星星历和卫星钟钟差，以及双频载波相位观测值，采用非差 模型进行精密单点定位的方法，其单天解的精度为：水平方 向士１ ｃｍ，高程士２ ｃｍⅢ。．国外其他一些学者，如Ｎｒｃａｎ的 Ｈｅｒｏｕｘ，加拿大Ｃａｌｇａｒｙ大学的Ｇａｏ Ｊ等人也对精密单点定 位方法进行了研究 ］。ＪＰＬ的Ｍｕｅｌｌｅｒｓｃｈｏｅｎ等人则提出利 用非差双频载波相位观测值，在初始化后进行单历元精密单 点定位，以实现全球范围内的实时动态定位。试验结果表明 平面位置的定位精度为士（１Ｏ～２０）ｃｍ。Ｈａｔｃｈ则提出利用 ＪＰＬ实时定轨软件实现全球ＲＴＫ的计划，其目标是平面坐 标精度±１０ ｃｍ。著名的ＧＰＳ数据处理软件Ｂｅｒｎｅｓｅ在４．２版 本中也增加了用非差载波相位观测值进行精密单点定位的 功能。同期国内学者也对精密单点定位技术进行了深入研 究，如武汉大学博士研究生叶世榕利用自己提出的改进模型 及自行研制的定位软件进行了试算。单天解的精度为：Ｂ方 向优于ｌｃｍ，Ｌ方向优于２ ｃｍ，Ｈ方面优于３ ｃｍ。利用单点 定位技术进行动态定位时，初始化时间约为１５ ｍｉｎ，此后单 历元解的精度为：Ｂ、Ｌ、Ⅳ方向均优于２０ ｃｍ，大部分解的精 度优于１０ ｃｍ。利用ＧＰＳ的精密预报星历和实时估计的卫星 钟差进行实时动态定位的精度为４０ ｃｍ左右。上述结果与国 际上同类研究成果基本上是相当的 ］。 １静态精密单点定位 在一个时段的各历元之间测站位置可视为是固定不变 的，因而在进行数据处理时，该时段各历元的站坐标可用同 一组参数（ ．ｙ，ｚ）来表示，这种精密单点定位技术称为静态 精密单点定位技术。因站坐标可反复测量，故精度较高。例如 单天解（２４小时解）的平面坐标精度一般为１ ｃｍ～２ ｃｍ，高 程精度一般为２ ｃｍ～３ ｃｍ。 １．１ 观测方程 载波相位测量的观测方程为： （ｆ，）一ＩＤ／ —ｆＳｔ ＋ｆＳｔ，＋ 诏，。 ＋ 伫。 ＋ ％ ，＋ 依，一Ｎ＋￡ （１） 式中， （ｆ ）为接收机在ｔ，时刻的载波相位观测值，ＩＤ为卫星 至接收机间的几何距离， 为载波的波长，厂为载波的频率， 阮为ｔ 时刻卫星钟的钟差， 为ｔ 时刻接收机钟的钟差， 为由于对流层所引起的相位延迟， 够 为由于电离层所 引起的相位延迟， ‰ ，为由于多路径效应所引起的相位误 差， 僻 ，为由于相对论效应所引起的相位误差，Ⅳ为整周模糊 度，ｅ 为载波相位测量的测量噪声。 类似地，测码伪距的观测方程为： Ｐ（ｆ，）一ＩＤ—ｃ３ｔ ＋ｃ３ｔ ＋ Ｐ ｐ＋ ８Ｐ．吼＋８Ｐ ＋３ＰⅢ＋ Ｐ （２ 式中，Ｐ（ ）为接收机在ｔ，时刻的测码伪距观测值；３Ｐ，ｒｏ 为 由于对流层所引起的距离延迟，３Ｐ 一 。Ｐ；３Ｐ 为由于电 离层所引起的距离延迟， Ｐ ＝一 ３Ｐ一为由于多路径 效应而引起的距离误差；３Ｐ ，为由于相对论效应而引起的距 离误差，３Ｐｒ，ｔ一 ，；ｅＰ为伪距测量的测量噪声。 （１）式和（２）式中卫星至接收机间的几何距离ＩＤ可写为： ＩＤ—Ｉｘ，（ｆ ）一Ｘ，（ｆ，）Ｉ （３） 式中，又 （ ）为信号发射时刻ｔ 卫星在惯性坐标系中的位置 矢量，又，（ｆ，）为信号接收时刻ｔｒ接收机在惯性坐标系中的位 置矢量。 由于ＩＧＳ的精密星历是在地固坐标系ＩＴＲＦ中表示的， 测站坐标也采用ＩＴＲＦ来表示。为方便起见，如果我们直接 在地固坐标系ＩＴＲＦ中来进行解算时，就必须顾及地球自转 的影响。因为信号发射时刻 时的地固坐标系与信号接收时 刻ｔ 时的地固坐标系是不相同的。
改进的精密单点定位方法在航测刺点中的应用
改进的精密单点定位方法在航测刺点中的应用
摘要:在铁路勘测作业中,航测刺点是航测外业中的一项重要内容,随着数码航摄仪的出现及应用,刺点的点间距大为延伸,常规作业模式中,基准站与测站的距离一般不大于10km,这样就带来了频繁的换基站的问题。本文介绍了一种改进的精密单点定位算法,提高了其收敛速度和解算精度,使之能够应用于航测刺点工作,且该方法受距离限制小,能够大大的提高作业效率。
关键词:精密单点定位 PPP 航测刺点
航测刺点是航测外业中的一项重要内容,常规作业模式中,基准站与测站的距离一般不大于10km。随着数码航摄仪的出现及应用,传统的五点法或六点法布点方式不再应用,新的布点法大大延长了待刺点的距离,在地势较为平坦地区,点间距可延长至10km以上,这样,就给外业刺点工作带来了新的问题,即需要频繁的换基站的问题。
精密单点定位(PPP)是近几年的一个热点,与常规的差分方法不同,PPP算法使用模型减弱或消除GPS解算中的各种误差,且不受距离的限制,但正因为如此,其收敛速度慢,即需要更长的观测时间,解算精度相对差分算法也较低。本文介绍了一种改进的PPP算法,提高了常规PPP算法的收敛速度和解算精度,使PPP算法能够应用于航测刺点工作,且该方法受距离限制小,能够大大的提高作业效率。
1 改进的精密单点定位算法 精密单点定位技术是利用IGS精密轨道和精密卫星钟差产品,对单台双频接收机采集的相位和伪距观测值进行非差定位处理,一般采用无电离层组合观测方程,其数学模型如下:
利用上述推导的观测模型,可采用卡尔曼滤波或序贯平差的方法进行非差精密单点定位计算,解算时,位置参数在静态情况下可以作为常未知数处理；在未发生周跳或修复周跳的情况下,整周未知数当作常数处理,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；由于接收机钟较不稳定,存在明显的随机抖动,因此将接收机钟差参数当作白噪声处理；而对流层影响变化较为平缓,先利用Saastamonen或其他模型进行改正,再利用随机游走的方法估计其残余影响。