GPS静态精密单点定位精度实验分析
GPS精密单点定位数据处理分析
GPS精密单点定位数据处理分析在信息技术快速发展的过程中，GPS研究领域中的GPS精密单点定位技术是當前一项研究的热点。
本文就GPS精密单点定位数据处理进行简单分析。
标签：GPS精密单点定位数据处理0前言在过去的GPS应用中，采用都是相对定位的操作方式进行应用。
在使用的过程中通过组成观察两者之间出现的数值，消除各部分之间产生的差值影响，以此来达到高精度的目的。
在使用这种方式的过程中，不会将复杂的误差模型应用在内。
通常指需要采用简单的模型进行精度定位就可以。
但是，相较于目前应用GPS的实际情况来看，依然存在着不少的问题。
在作业的过程中之应用一台接收装置尽心观测，对作业的效率造成影响，同时还使得作业才成本相应增加。
在条件不同的情况，影响也各不相同。
GPS精密单点定位能够有效克服这方面的问题。
同时还能够直接应用，有效解决问题，使得其应用范围前景非常可观。
1 GPS精密单点定位原理与数学模型了解GPS精密单点定位原理与数学模型。
这两方面的认识是开展相关研究活动的前提。
1.1 GPS精密单点定位原理精密单点定位（PrecisePointPositioning）研发的起源是绝对定位思想[1]。
但是精密单点定位相较于常规的绝对定位具有一定的不同之处。
精密单点定位进行定位计算的坐标与钟差主要来源于国际GNSS服务机构IGS提供的相对精度较高的卫星轨道信息与钟差信息。
在使用的过程中出需要应用到观测值，还需要使用载波相位观测值。
与此同时，在误差处理的过程中相较于其他的绝对定位思想存在一定的不同之处。
在误差数据处理的过程中，精密单点定位利用各种模型将观测值进行组合，进而小若或者完善其中产生的误差。
1.2 GPS精密单点定位数学模型首先，传统模型。
在GPS精密单点定位过程中所应用到的传统模型主要采用的载波相位与双频GPS观测点离层，进行组合观测模型。
传统模型组成的共识公示通常是该领域最有名的公式。
将这种模型的公式进行简化如下所示：其次，UofC 模型。
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。
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 EN GIN EERIN G O F SU RV EYIN G AND MA PP IN G 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(PP P)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)022*******Precision and conver gence analysis of static precise point position ingL IAN G Yin 1,L I Xing 2xing 1,C HAN G Y i 2,H E Xi 2yang 1,L IN Xiao 2jing 1(1.Sc hool of G eodesy and G eo matics ,Wuha n Univer sity ,Wuhan 430079,China ;2.Cha ngqing Depart ment of Work in Division of Equipme nt ,E a ste rn G eophysical Company ,Y inchua n 712000,China)Abstract :Research on t he preci se point posi tioning (P PP )is one of t he hot topics in t he GPS fi el d.To di s 2cuss t he precise a nd converge nce ,different single GPS observations ,w hic h a re sel ecte d by 5mi nut es ’i n 2t erval ,30mi nut es ’i nte rval ,2hours ’interval and 24hour s ’i nt erval ,are cal culat ed by t he soft wa re named Tri P.The result s show t hat :t he preci se of PP P i mproves graduall y and t he resul t will be stabl e at cm 2l evel i n t hirt y minut es and i t will achieve mm 2level as ti me i ncrea sed.At t he same time ,t he conver 2gence rat e will be get ting slower wit h t he i ncrea si ng observation ti me ,observations of t he fir st 15minut es ’have a relati ve fa st convergence and t hen it get s slower lit t le by lit t le and achieves a steady rate wi t h t he observat ion time i ncrea si ng.K ey w or ds :precise poi nt positioni ng ;stati c ;p reci sion ;co nvergence 收稿日期22作者简介梁 寅(6),男,硕士研究生 在利用GPS 卫星进行定位时,会受到接收机钟差、卫星钟差、对流层延迟、电离层延迟及其轨道误差等影响,SA 关闭后,传统GPS 单点定位的精度仅能达到10m 左右,很难满足高精度导航和定位的要求。
GPS精密单点定位精度分析
GPS精密单点定位精度分析作者：丁国峰来源：《中国科技博览》2013年第28期[摘要]GPS精密单点定位就是利用精密卫星星历和钟差数据以及单台双频接收机采集的码和相位观测值，采用非差观测模型进行单点定位的最新方法。
本文首先系统的论述GPS精密单点定位技术的原理和方法，进而深入研究GPS静态精密单点定位随机模型，最后重点分析GPS静态精密单点定位精度以及收敛时间的影响因素。
[关键词]GPS精密单点定位精度分析中图分类号：TU274.9 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）28―0557―01随着电子科学技术以及现代卫星技术的迅猛发展，GPS全球定位系统于上个世纪七十年代在美国国防部被成功研制，并于1995年正式投入运行。
该系统是基于卫星的无线电导航定位系统，以全能性、全球性、全天候、连续性和实时性为特点。
现阶段，GPS全球定位系统已涉及军事、交通运输、测绘、高精度时间比对以及资源调查等众多领域，并得到广泛的应用。
传统的GPS单点定位是指利用伪距及广播星历，采用距离交会法解算接受机天线所在点的三维坐标，又称伪距单点定位。
伪距单点定位有着显着的优点，其数据采集和数据处理简便，定位速度快且准确，用户在任何时间任何地点都可以借助GPS接收机确定所在地的三维坐标。
但伪距单点定位的坐标分量精度只能达到十米级，因此其使用范围较小，只能满足资源调查勘探等一些低精度导航定位领域的需求。
一、GPS精密单点定位技术的原理和方法现阶段，科学技术的迅猛发展推动了GPS精密单点定位技术的进一步发展，并引起了国内外相关人士的普遍关注，成为GPS领域的研究热点之一。
GPS精密单点定位技术通过利用精密卫星星历和钟差数据，以及单台双频接收机采集的码和相位观测值，采用非差模型进行单点定位。
非差模型具有明显的优缺点，一方面，其可用观测值较多，保留了所有的观测信息，可以直接测得测站坐标；另一方面，在获得观测值的同时，内部未知参数也较多，因此测量时误差大有存在。
GPS静态测量数据处理精度控制指标分析
GPS静态测量数据处理精度控制指标分析
一基本精度指标
各级GPS网测量精度用相邻点弦长标准差σ表示，固定误差与比例误差见表1，其中公式为：
σ=
式中σ为标准差,mm
a为与接收设备有关的固定误差,mm
b为比例误差,ppm或10-6
d为相邻点间距离,km （GPS网中相邻点间距离见表1）
注：当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm
二基线解算质量控制指标
1 基线本身限制
表2 基线测量限差表
（1）同一时段观测值的数据剔除率应小于10％。
（2）复测基线的长度较差，其值应符合下式：s d≤
（3）同步时段中，一切可能的三边环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差
10-)：
不宜超过表3的规定(1×6
表3 坐标分量闭合差规定表
X Y Z S W W W W ⎫
≤⎪
≤⎪
⎬
≤⎪
⎪
≤⎭
式中n 为闭合环边数，σ为相应级别规定的精度(按实际平均边长计算)。
表4 闭合环或符合路线边数的规定
三 网平差质量控制指标
（1）无约束平差中，基线分量的改正数（V △x ，V △y ，V △z ）绝对值满足下式：
333x y z V V V σσσ∆∆∆⎫
≤⎪
≤⎬
⎪
≤⎭
（2）约束平差中，基线向量的改正数与经过粗剔除后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差的绝对值应满足要求(
2x dV σ
∆≤，2y dV σ∆≤，2z dV σ∆≤)；
（3）最弱边相对中误差精度满足表1中相应要求。
GPS单点定位实验报告
GPS原理与应用实验题目：GPS单点定位专业：测绘工程班级：12-01学号：2012212600姓名：王威指导教师：陶庭叶时间：2014.11目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验内容 (3)四、实验效果图 (9)五、实验总结 (9)一．实验目的1.深入了解单点定位的计算过程；2.加强单点定位基本公式和误差方程式，法线方程式的记忆；3.通过上机调试程序加强动手能力的培养。
二．实验原理一个接收机接受三个火三个以上卫星信号，得出卫星坐标和伪距，利用间接平差计算接收机的坐标。
三．实验内容1.程序流程图2、实验数据3、实验程序代码Private Sub Command1_Click()CommonDialog1.Filter = "TXT files|*.txt|" CommonDialog1.FilterIndex = 1CommonDialog1.ShowOpenOpen monDialog1.FileName For Input As #1 Do While Not EOF(1)Line Input #1, Texttextbuff = textbuff + Text + vbCrLfLoopClose #1kk = MSFlexGrid1.Rows - 1Dim aReDim a(kk - 1)a = Split(textbuff, vbCrLf)For j = 1 To kkMSFlexGrid1.TextMatrix(j, i) = a(j - 1 + 5 * (i - 1)) Next iNext jFor k = 1 To kkMSFlexGrid1.TextMatrix(k, 0) = "第" & k & "个点" Next kMSFlexGrid1.TextMatrix(0, 1) = "X"MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 2) = "Y"MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 3) = "Z"MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 4) = "伪距" MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 5) = "钟差"End SubPrivate Sub Command2_Click()kk = MSFlexGrid1.Rows - 1X0 = 0: Y0 = 0: Z0 = 0c = 299792458Dim a()ReDim a(kk - 1, 3)Dim ll()ReDim ll(kk - 1, 0)For i = 1 To kkl = (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) - X0) / Sqr((MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) - X0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 2) - Y0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) - Z0) ^ 2)m = (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 2) - Y0) / Sqr((MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) - X0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 2) - Y0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) - Z0) ^ 2)n = (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) - Z0) / Sqr((MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) - X0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 2) - Y0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) - Z0) ^ 2)a(i - 1, 0) = la(i - 1, 1) = ma(i - 1, 2) = na(i - 1, 3) = -1lk = MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 4) - Sqr((MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) - X0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 2) - Y0) ^ 2 + (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) - Z0) ^ 2) + c * MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 5)ll(i - 1, 0) = lkNext igzs = xc(qiuni(xc(zz(a), a)), xc(zz(a), ll))X0 = X0 - gzs(0, 0)Y0 = Y0 - gzs(1, 0)Z0 = Z0 - gzs(2, 0)j = j + 1Next iiText2.Text = "X=" & X0 & vbCrLf & vbCrLf & "Y=" & Y0 & vbCrLf & vbCrLf & "Z=" & Z0V = jian(ll, xc(a, gzs))zjl = xc(zz(V), V)σ0 = Sqr(zjl(0, 0)) / (kk - 3)Qx = qiuni(xc(zz(a), a))Text3.Text = "σX=" & σ0 * Sqr(Qx(0, 0)) & vbCrLf & vbCrLf & "σY=" & σ0 * Sqr(Qx(1, 1)) & vbCrLf & vbCrLf & "σZ=" & σ0 * Sqr(Qx(2, 2))End SubPrivate Sub Form_Load()MSFlexGrid1.ColWidth(1) = 1300MSFlexGrid1.ColWidth(2) = 1300MSFlexGrid1.ColWidth(3) = 1300MSFlexGrid1.ColWidth(4) = 1300Text2.Text = ""Text3.Text = ""End SubPublic Function jian(m, n)Dim i, j As IntegerIf UBound(m, 1) <> UBound(n, 1) Or UBound(m, 2) <> UBound(n, 2) Then MsgBox ("请确认输入数组是否可以相减！")ElseDim c()ReDim c(UBound(m, 1), UBound(n, 2))For i = 0 To UBound(c, 1)For j = 0 To UBound(c, 2)c(i, j) = m(i, j) - n(i, j)Next jNext ijian = cEnd IfEnd Function'矩阵的转置Public Function zz(a)Dim i As Integer, j As Integer, t As Integer, b()If UBound(a, 1) = UBound(a, 2) ThenFor i = 0 To UBound(a, 1)For j = 0 To UBound(a, 2)t = a(i, j)a(i, j) = a(j, i)a(j, i) = tEnd IfNext jNext izz = aElseReDim b(UBound(a, 2), UBound(a, 1))For i = 0 To UBound(a, 2)For j = 0 To UBound(a, 1)b(i, j) = a(j, i)Next jNext izz = bEnd IfEnd Function'两矩阵相乘Public Function xc(a, b)Dim i As Integer, j As Integer, k As Integer If UBound(a, 2) <> UBound(b, 1) ThenMsgBox ("这两个矩阵不能够相乘") Exit FunctionEnd IfReDim sd(UBound(a, 1), UBound(b, 2)) For i = 0 To UBound(a, 1)For j = 0 To UBound(b, 2)For k = 0 To UBound(b, 1)sd(i, j) = sd(i, j) + a(i, k) * b(k, j)Next kNext jNext ixc = sdEnd FunctionPublic Function qiuni(a)Dim c, m%, n%, p#, l%, i%, j%, ab#m = UBound(a, 1)n = UBound(a, 2)If m <> n ThenMsgBox ("该矩阵不可逆！！！")Exit FunctionEnd IfReDim c(m, 2 * n + 1)For i = 0 To mFor j = 0 To nc(i, j) = a(i, j)Next jNext iFor i = 0 To mFor j = m + 1 To 2 * m + 1 c(i, j) = 0Next jNext ii = 0For j = m + 1 To 2 * m + 1 c(i, j) = 1i = i + 1Next jFor k = 0 To nIf c(k, k) = 0 ThenFor i = k + 1 To nIf c(i, k) <> 0 ThenGoTo thisEnd IfNext iIf i = n + 1 ThenMsgBox ("该矩阵不可逆!!!") Exit FunctionEnd Ifthis:For j = 0 To 2 * m + 1p = c(k, j)c(k, j) = c(i, j)c(i, j) = pNext jEnd Ifab = 1# / c(k, k)For j = 0 To 2 * m + 1c(k, j) = c(k, j) * abNext jFor i = 0 To nIf i <> k ThenFor j = 0 To 2 * m + 1If j <> k Thenc(i, j) = c(i, j) - c(i, k) * c(k, j)End IfNext jc(i, k) = 0End IfNext iNext kFor i = 0 To mFor j = 0 To ma(i, j) = c(i, j + n + 1) a(i, j) = Round(a(i, j), 4) Next jNext iqiuni = aEnd Function四．实验结果图五．实验总结此次实验让我深入了解单点定位的计算过程，加强了对单点定位基本公式和误差方程式，法线方程式的记忆。
GPS静态精密单点定位精度实验分析
ＧＰ Ｓ静 态 精 密 单 点 定 位 精 度 实 验 分 析
杜 向锋 蒋 利 龙 李 霞 ， ，
（１ ．广 东 工 业 大 学 建设 学 院 ，广 东 广州 ５ ０ ７ ； １ ０ ５ ２．核 工 业 华 南 建设 工 程 集 团公 司 ， 东 广 州 ５０ ０ 广 １８ ０）
Ｌ上Ｊ
一 ｐ ｃ ￡ ＋ （ 一 Ｔ） 口 ＋ ｍ ＋ Ｍ —
＋ｅ
观 测值精 密单 点定 位技 术 ， 简称 Ｐ Ｐ技 术 ， Ｐ 随着该 技术 的 日益 成熟 和完 善 ， ＧＰ 使 Ｓ作 业 更加 方便 ， 数 据 处理更 加简单 ， 用范 围更 加广 泛 ， 可 以大 大 实 它 提 高测量作 业 的效 率 ， 有 广泛 的应 用 前景 ， 具 目前 Ｐ Ｐ已经 成为 ＧＰ Ｐ Ｓ研 究 的新 热点 ， 其 进行 精 度 对 分 析 的文章也 很多 ， 但是作 者发 现这些 文章 都是 从 理论 的角度进行 分 析 ， 实验 的角度对 该技 术 的精 从 度 进行深 入分 析 的文章还 未读 到 ， 以作者从 这 个 所 角度 出发写 了这篇 文章 。
Ｚ — ｌ ｃ ￡ ｄＴ） Ｍ — ｚ ｐ Ｄ （ 一 ＋ ＋ ｐｄ＋ ￣ ｐ
…
ＧＰ Ｋ 方式 ， ＳＲＴ 前者 相对 于 其他 的定 位 模 式 最 大 的特点是 精度 高 ， 过数 十分钟 到数小 时 的观 测 获 通 得 毫米至厘 米 级 精度 ， 目前 ＧＰ 是 Ｓ测 量最 常用 的
式 中 ： 为设 计 矩 阵 ，ｘ 为 待估 参 数 ， 中包 括 测 Ａ 其
站 坐标 、 收机钟 差 、 电离层 组 合 模 糊度 及 对 流 接 无
收 稿 日期 ：０ ７１ — ２ ２ ０ —０ １ ２ ０ ． ／ 球 定 位 系 统 ０８１全
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
将 (1) 式线性化后可得到观测误差方程
V = AδX + W
(3)
式中 : A 为设计矩阵 ,δX 为待估参数 ,其中包括测
站坐标 、接收机钟差 、无电离层组合模糊度及对流
3 收稿日期 :2007210212 2008. 1/ 全球定位系统
·35 ·
层天顶延迟改正参数 。 在 GPS 相对定位中 ,特别在基线比较短的情
( mm) 1
( mm) 466 173
( mm) 367 92
( mm) 733 317
( mm) 266 217
60
102
40
211
21
87
29
120
127
90
79
2
325
45
70
24
165
73
120
108
22
247
38
113
4
51
62
表 1 IGS 武汉站不同日期 、不同观测时段长度 PPP 解算结果与 IGS 提供的坐标互差对比表
观测日期
3 月 20
6 月 20
9 月 20
12 月 20
观测时长 平面互差 高程互差 平面互差 高程互差 平面互差 高程互差 平面互差 高程互差
( mi n) 10 30
( mm) 542 343
我们通过使用武汉大学测绘学院的单点定位 软件 Trip1. 1 对国内多个 I GS 站多天的数据进行 了解算分析 ,然后以 I GS 提供的相应站坐标作为 真值进行了比较 ,通过对 I GS 武汉站和 I GS 北京 房山站 2006 年 3 月 20 日 、6 月 20 日 、9 月 20 日和 12 月 20 日四天的数据进行了解算 。武汉站处理 结果分析见表 1 。
应用精密单点定位获得的高程是椭球高 ,而不 是我们实际工作中使用的正常高或者说海拔高程 。 可以通过以下 3 种方法获取高程 : (1) 常规水准的 方法 。(2) 根据多个平高控制点拟合测区的水准面 进行内插获得 。(3) 如果测区有精密的似大地水准 面模型 ,通过精密单点定位获得的平面坐标内插模 型可以方便地获得测点高程 。
GPS 静态精密单点定位精度实验分析3
杜向锋1 ,蒋利龙1 ,李霞2
( 11 广东工业大学建设学院 , 广东 广州 510075 ;2 1 核工业华南建设工程集团公司 , 广东 广州 510800 )
摘 要 :通过实验分析了静态 GPS 精密单点定位精度 ,提出了应用精密单点定位技术进 行生产作业时应该注意的几点问题 。 关键词 : GPS 精密单点定位 ;定位精度 ;精密星历 中图分类号 : P228 文献标识码 :A 文章编号 :100829268 (2008) 0120035204
可以实现实时的或事后的高精度定位 ,这一定位方 法称为精密单点定位 ( Precise Point Po sitio ning , 简称为 PPP) 。这一概念最初是由 J PL (美国喷气 推动实验室) 的 Zumbeger 等人提出并在他们开发 的数据处理软件 GIPS Y 上予以实现 。在 GPS 定 位中 ,主要的误差来源于轨道误差 、卫星钟差和电 离层延时等 。采用双频接收机 ,可利用 L C 相位组 合 ,消除电离层延时的影响 ,定位误差只有轨道误 差和卫星钟差两类 。再利用 IGS 提供的精密星历 和卫星钟差 ,利用观测得到的相位值 ,就能精确地 计算出接收机位置和对流层延时等信息 。
况下 ,差分组合观测值可以消除许多的共同误差 。 在精密单点定位中 ,必须顾及所有误差来源 ,如固 体潮影响 、海潮影响 、天线相位中心改正 、相对论改 正 、弯曲改正等都需要用精确的数学模型加以改 正 ,从而得到精确的接收机位置 。精密单点定位要 达到厘米级的定位精度有以下两个前提 : (1) 卫星 轨道精度需达到厘米级水平 。(2) 卫星钟差改正精 度需达到亚纳秒量级 。目前 I GS 提供的后处理精 密星历精度已经达到 2～5cm ,精密卫星钟差精度 达到了 0. 1～0. 2ns ,从而保证了精密单点解算可 以获得厘米级精度[2 ] 。
4 作业时应该注意的几个问题
4. 1 根据任务要求确定观测时段的长度 由上图可知 ,精密单点定位的精度随着观测时
间的增加不断提高 ,我们可以根据工程要求的精度 来确定观测时间 ,同时可以降低卫星高度角 (可以 将接收机观测的卫星高度角设到 5°) ,通过增加多 余观测来提高结果的可信度和精度 ,一般 3h 以上 可以达到厘米级的精度水平 ,观测时间不足 3h ,精 度则相应降低 ,但是观测时间超过 6h ,精度提高速 度会越来越慢 ,因而不能通过一味增加观测时长来 期望获得更高的精度 ,那是不经济的 。 4. 2 坐标转换
29
6
20
7
5
960
21
12
62
23
8
16
27
24
1080
29
10
45
30
19
10
37
28
1200
29
12
36
27
35
9
21
11
1320
40
8
34
25
49
3
32
14
1440
38
9
38
20
49
4
33
14
注 :11 观测数据和 IGS 站点坐标均来自 IGS[4] , 21 IGS 站点坐标系统为 ITRF2000 对比时站点坐标均已归算到观测历元 31 坐标互差都使用绝对值
3 精度分析
Zumbeger 利用事先确定的精密卫星星历及精 密卫星钟差 ,与单台双频 GPS 接收机采集的非差 相位数据一起 ,进行单点定位计算其单点解的定位 精度在水平方向达到 1cm ,高程方向达到 2cm[3] ,
Heroux 等人也研究了非差精密单点定位方法 ,他 们处理长时间静态观测数据的结果精度也达到厘 米级 。国内武汉大学 GPS 工程研究中心进行了精 密单点定位技术的研究工作 。使用 IGS 提供的精 密星历和自己计算的精密卫星钟差 ,对位于夏威夷 I GS 站的 KO KB 站的数据进行了分析 ,结果表明 , 经过约 15min 的初始化后 ,单历元的定位结果趋 于稳定 ,定位结果与已知坐标在 X Y Z 方向上的最 大差值分别为 0. 158 ,0. 174 和 0. 167 ,其绝大多数 的中误差小于 15cm ,随着研究的继续深入和数学 模型的精化 ,动态和快速静态的精度将进一步的提 高。
2008. 1/ 全球定位系统
精密单点定位直接获得的是 I TRF2000 框架 下的坐标 ,而我们一般要求的却是北京 54 系或西 安 80 系成果 , 因此需要进 行坐 标转 换 。目 前的 I TRF2000 框架与当前 GPS 系统采用的 W GS - 84 (1150) 的坐标差仅仅为 1cm 内 ,因此我们可以直 接将 I TRF2000 的坐标认为是 GPS 采用的 W GS - 84 (1150) 坐标进行 7 参数转换 ,来获得我们需要 的基准下的坐标 。我们获取 I TRF2000 坐标系坐 标时是不需要任何控制点的参考的 ,但是我们要将 它转换到我们需要的坐标系的时候却需要转换 7 参数 ,由于这些参数对于不同地区是不同的 ,因此 必须自己来求得 。这些参数可以通过其它途径事 先获得 ,也可以自己解算 ,解算方法是 :对测区内的 3 个目标基准下的控制点进行精密单点定位观测 并计算其 ITRF2000 框架下的坐标 ,再利用其已知 坐标就可以获得转换参数 。为使 7 参数的误差尽 可能小的累积到其它点 ,控制点上我们应该适当增 加观测时间 ,提高转换参数精度 ,从而获得较高的 点位平面精度 。 4. 3 获取高程
2 精密单点定位原理[1]
ρ= ( Xs - X r) 2 + ( Ys - Y r) 2 + ( Zs - Zr) 2 (2)
利用 I GS ( Internatio nal GN SS Service) 提供 的或自己计算的 GPS 卫星的精密星历和精密钟 差 ,用户利用单台 GPS 双频双码接收机的观测数 据在数千平方公里乃至全球范围内的任意位置都
在精密单点定位中 ,通常采用双频无电离层组 合观测值组成观测方程 :
lp =ρ+ c ( dt - d T) + M - z p d +εp l< =ρ+ c ( dt - d T) + am d + M - z p d +ε< (1) 式中 : lp为 p1 和 p2 的无电离层伪距组合观测 值 ; l< 为 L1 和 L2 无电离层相位组合观测值 (距 离) ; dt 为地面 GPS 接收机钟差 ; d T 为 GPS 卫星 钟差 ;c 为真空中的光速 ; am d 为无电离层组合相 位观测值 (距离) 的模糊度 (不具有整数特性) ; M 为投影函数 , z p d 为天顶方向对流层延迟改正参 数 ε, p 和ε< 分别为两种组合观测值的观测噪声和 多路径误差 ;ρ为测站 ( X r , Y r , Z r) 和 GPS 卫星 ( X s , Ys , Zs) 间的几何距离 :
1 引 言
GPS 定位具有 : 测 量精 度高 , 测站 间无 需通 视 ,观测时间短 ,仪器操作简便 ,全天候作业等特 点 。它能够提供从毫米级到几十米量级的定位精 度 ,能够满足不同用户对位置精度的要求 。目前 GPS 测量中采用较多的是 GPS 相对定位方式和 GPS R T K 方式 ,前者相对于其他的定位模式最大 的特点是精度高 ,通过数十分钟到数小时的观测获 得毫米至厘米级精度 ,是目前 GPS 测量最常用的 作业模式 。后者在架设好基准站后在半径 10km 左右的施工区数秒时间内就可获得点位厘米级精 度的三维坐标 ,适合于大范围高密度点位测量 ,效 率非常高 ,近几年得到了大量的推广应用 。而近年 来又产生了一种新的 GPS 定位技术 ,它就是非差 观测值精密单点定位技术 ,简称 PPP 技术 ,随着该 技术的日益成熟和完善 ,使 GPS 作业更加方便 ,数 据处理更加简单 ,实用范围更加广泛 ,它可以大大 提高测量作业的效率 ,具有广泛的应用前景 ,目前 PPP 已经成为 GPS 研究的新热点 ,对其进行精度 分析的文章也很多 ,但是作者发现这些文章都是从 理论的角度进行分析 ,从实验的角度对该技术的精 度进行深入分析的文章还未读到 ,所以作者从这个 角度出发写了这篇文章 。