精密单点定位快速收敛研究
INS辅助周跳修复以实现精密单点定位瞬时重新收敛
INS辅助周跳修复以实现精密单点定位瞬时重新收敛刘帅;孙付平;张伦东;李海峰;陈坡【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2015(023)005【摘要】GNSS接收机信号极易受外界环境遮挡而完全中断,使得接收机所输出的相位观测值产生周跳,这将引起精密单点定位(PPP)模糊度参数的重新初始化,并需要十几分钟甚至更长时间的重新收敛,限制了PPP的推广应用.针对以上问题,以星间单差PPP/INS紧组合为研究基础,借助INS短期导航精度高的优势,提出一种INS 辅助的周跳修复新方法.该新方法使用星间单差相位新息与星间单差电离层残差作为周跳修复量;为提高周跳修复可靠性,新方法对周跳修复量进行了质量控制并设置了多重修复准则.两组车载组合导航实验表明:与不修复相比,周跳修复后可实现PPP 瞬时重新收敛,定位精度提升至20 cm以内;但需注意,周跳修复成功率会随着GNSS信号中断时间的延长而降低.【总页数】8页(P607-614)【作者】刘帅;孙付平;张伦东;李海峰;陈坡【作者单位】信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州450001;96251部队,洛阳473200【正文语种】中文【中图分类】U666.1【相关文献】1.精密单点定位中周跳探测与修复方法研究 [J], 徐亚楠2.GPS精密单点定位周跳的探测与修复方法 [J], 吕建勋;何威;3.强电离层影响下GPS精密单点定位的周跳实时探测与修复 [J], 陆晨曦;谭云华;朱柏承;周乐柱4.GPS精密单点定位周跳的探测与修复方法 [J], 吕建勋;何威5.精密单点定位中双频GPS数据的周跳探测与修复 [J], 李凯锋;韩建国;欧阳永忠;刘传勇;张志浩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种加快BDS精密单点定位初始化的方法
一种加快BDS精密单点定位初始化的方法杨克凡;柴洪洲;潘宗鹏【摘要】Due to the constellation characteristic of BDS satellite and the influence of satellite orbit and clock error, the traditional ionosphere-free combination precision point positioning (IF-PPP) tends to be longer.As for the problem, the uncombined precise point positioning (UC-PPP) algorithm with additional ionosphere constraints is studied.Firstly, the UC-PPP algorithm is introduced and then the difference between the UC-PPP and the IF-PPP is analyzed.Furthermore, the UC-PPP is constrained with the CODE global ionospheric map (GIM) updated every two hours, and with a regional satellite-specific correction model and a regional ionospheric model established by the low order spherical harmonic function.Finally, the MGEX data calculation shows that, compared to the IF-PPP, the UC-PPP with additional ionospheric constraint can effectively shorten the initialization time and obtain high accuracy of positioning result.%由于BDS卫星的星座特性及卫星的轨道和钟差的精度影响,使得传统消电离层组合精密单点定位(PPP)的初始化时间较长.针对上述问题,文中对附加电离层约束的非组合精密单点定位算法进行研究.首先介绍非组合PPP算法,分析其与传统PPP的差异;其次分别利用CODE电离层格网产品,以反距离加权算法计算的站星电离层延迟、低阶球谐函数建立的区域电离层产品等作为先验信息对非组合PPP进行约束.通过MGEX观测网实测数据静态和仿动态计算表明,相比传统消电离层组合PPP,附加电离层约束的非组合PPP能够有效缩短初始化时间,同时能够获得高精度的定位结果.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2017(026)006【总页数】7页(P18-23,29)【关键词】精密单点定位;区域电离层模型;先验信息;电离层约束;快速收敛【作者】杨克凡;柴洪洲;潘宗鹏【作者单位】信息工程大学,河南郑州 450001;信息工程大学,河南郑州 450001;信息工程大学,河南郑州 450001【正文语种】中文【中图分类】P228随着我国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)的逐步完善和发展，基于BDS的PPP技术吸引了国内外学者的广泛关注。
GPS精密单点定位技术 PPP
5.2 I(Identification)诊断一维模型诊断
构造统计量：tk
T 1 CK VK Vk T 1 CK VK k CK 1 2
T CK 0
0 1 0
0
若������������ > ������������ (0,1 ，则表明相应观测值最可能存在异
常 若认为只有观测模型,则用残差向量来诊断
IGS 是对上述加权平均
8
3.1.1 IGS产品基准统一
卫星星历和卫星钟差共同决定PPP的基准， 而非测站点决定。
广播星历坐标（即通过n文件中参数计算） WGS-84 精密星历（SP3文件 获取） ITRF05 ITRF08
SP3文件:
clk文件:
并且，选取一个处理中心的产品，因为各个中心的处理方式和软件有所不同！
IF
4
2、1卫星信号发射时刻计算
在GPS定位计算中，需要计算卫星在信号发射时刻的位 置，根据信号的接收时刻即观测数据的记录时间，通 过迭代方式计算信号的发射时刻。 信号发射时刻ts与信号的接收时刻tr之间有下列关系：
t s tr X s (ts ) X r (tr ) c
取信号传播时间近似值为0.075s，经过迭代，当差值小 于10−7 ������时结束。 Tion _ trop 30 / (3 108 ) 1107 s 计算时忽略大气延迟，因为
[ X , Y , Z , N1 , N 2 ... N n , trop, c R ]
相应的状态噪声矩阵 状态转移矩阵
0 k 0 0
0
2 trop
0
0 1 k / k 1 0 0 2 clock 0
基于gamp软件的gnss精密单点定位研究
测绘与空间地理信息GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY第43卷第2期2020年2月Vol.43,No.2Feb., 2020基于GAMP 软件的GNSS 精密单点定位研究邰贺（沈阳市勘察测绘研究院仃限公司，辽宁沈阳110004）摘要：研究利用开源的G\SS 数据处理软件（；AVIP 进行精密单点定位解算，阐述了 （；AVIP 软件在精密单点定位中使用的数据预处理方法以及电离层、对流层、频间偏差等误差项的改正方法，设计了精密单点定位的解算策略 并配置了相关的软件关键参数，对IGS 跟踪站jlng 站的实测数据进行了解算，结釆表明，利用GAVIP 软件，利用 适当的解算策咯处理静态数据，约10 min 可收敛至亚米级，3 h 左右可收敛至厘米级，经过全天的解算其最终精 度可达近毫米级.关键词:GAMP ；精密单点定位；G\SS中图分类号：P228.49 文献标识码：A 文章编号：1672-5867 （2020） 02-0124-04Research on GNSS Precise Point Positioning Based on GAMP SoftwareTAI He（Shenyang Surveying and Mapping Research Institute Co., Ltd., Shenyang 110004, China ）Abstract ：This |）；i per sludics 山e solulion （）「［ireci^c single poinl |）（）、ili （）ning,丨）‘ using open 、（川ire G\SS J h I h p roue^iMg soil whit GAMP, expou nds lhe dala preprocessing melhod used by GA MP sol'lware in precise sin gle poinl posilioni ng Hn （l lhe correclion melhodol errors such as ionosphere . Iroposphere and Frequency devialion . designs lhe solulion slralegy ol precise single poinl posilioning and configures the key parameters of the software. The measured data of jfng station of IGS tracking station are also given. The solution is carried （）ul. The results show lhal lhe slalic data can converge lo lhe sub-meler level in about 10 minutes and lo lhe cenlimeler level in about 3 hours by using GAMP software , and the final accuracy can reach the millimeter level after all-day calculation.Key words : G A MP ； precise single point positioning ； G\SS0引言精密单点定位（Precise Poinl Positioning , PPP ）技术是 20世纪70年代美国在Doppler 定位时提出的概念［1］。
精密单点定位技术方法
精密单点定位技术方法首先是全球定位系统（GPS）。
GPS是一种通过接收地球上多颗卫星发射的信号来计算接收器位置的定位技术。
GPS定位系统由一组发射星位于地球轨道上的人造卫星组成，这些卫星将信号发射到地球上的GPS接收器上。
接收器接收到多颗卫星发射的信号后，可以通过测量信号传播时间和卫星位置信息进行计算，从而确定接收器的位置坐标。
其次是惯性导航系统。
惯性导航系统是一种基于惯性测量单元（IMU）的定位技术。
IMU由加速度计和陀螺仪组成，用于测量运动物体的加速度和角速度。
通过对这些测量值进行积分，可以估计出物体的位置和姿态。
惯性导航系统具有高灵敏度、高精度和不受外部环境影响等优点，广泛应用于飞行器、导弹、船舶等领域。
另外一种常用的定位技术方法是激光测距。
激光测距技术利用激光束的传播时间和光速来计算测量目标和测量器之间的距离。
激光测距仪通过发射激光束，当激光束照射到目标上时，会发生反射并返回到测距仪上。
通过测量发射和返回的激光信号的传播时间，并结合光速，可以计算出目标与测距仪之间的距离。
此外，无线定位技术也是一种常用的精密单点定位技术。
无线定位技术利用无线信号的传播特性和接收器之间的信号强度来计算接收器的位置。
无线定位技术可以利用无线基站、Wi-Fi、蓝牙等无线设备发射的信号来进行定位。
通过对接收到的信号强度进行测量和分析，可以计算出接收器所在位置的坐标。
最后是视觉定位技术。
视觉定位技术是一种利用摄像机或摄像头拍摄目标图像，并通过图像处理和计算机视觉算法来提取特征信息，进而确定目标位置的方法。
视觉定位技术可以通过目标的特征提取和匹配，计算出目标在图像上的位置坐标。
视觉定位技术具有非接触式、实时性强、适用于各种环境等优点，并广泛应用于机器人导航、无人驾驶等领域。
总结而言，精密单点定位技术是通过对目标进行连续观测和测量，从而确定目标位置的技术方法。
GPS、惯性导航系统、激光测距、无线定位技术和视觉定位技术都是常用的精密单点定位技术方法，它们在不同的领域和应用中有着各自的优势和适用性。
PPP(精密单点定位)
1、比较单点定位与高精度GPS双差定位的共异性。
2、全面的介绍了国内外精密单点定位的研究现状。
3、详细的阐述了非差相位精密单点定位的观测模型、随机模型和各种误差改正模型。
关键词：精密单点定位 国内外研究现状 非差相位观测 误差改正模型
第一章、绪论
1.2 IGS
自从二十世纪九十年代以来，GPS一直在地学研究领域尤其是在大地测量领域扮演着一个举足轻重的角色。为了加强国际间GPS地学研究合作应用，IAG于1993年成立了IGS组织，于1994年1月正式运作。
IGS组织主要由全球跟踪站网、数据中心、分析中心和协作分析中心、协调分析中心、中心局及发布中心等几部分组成：
下面是差分相位定位的解算流程：
相反的，非差定位模式能利用所有的观测值信息，人们也经常利用非差定位模型进行定位。另外，在某些应用中，如时间传递、精密单点定位等，要求确定卫星钟差或接收机钟差，由于双差相对定位方法在其观测方程中已消除了这些参数项，无法确定这些参数，这时必须采用非差定位方法。非差定位与双差定位相比，具有如下技术难点：
90年代中期，随着IGS向全球提供精密星历和精密卫星种差产品，之后，还根据精度等级不同的事后、快速和预报三类精密星历和相应的15min、5min和30s间隔的精密卫星种差产品，这就为非差相位精密单点定位提供了新的解决思路。（李玮 GPS精密单点定位算法研究与软件实现）
1997年，美国JPL（Jet Propulsion Laboratory，喷气推进实验室 ）的Zumbeger等提出精密单点定位方法，研制了采用平方根滤波估计方法的非差定轨、定位软件GIPSY。利用GIPSY软件和IGS精密星历，同时利用一个GPS跟踪网的数据确定5s间隔的卫星钟差，利用单台双频GPS接收机采集的非差相位数据，进行精密单点定位。其单天解的精度，在水平方向上 ，高程方向上 ，事后单历元动态定位精度达到2.3~3.5dm的实验结果。（Zumberge JF, HeflinMB, Jefferson DC, et al.Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks[J].Journal of Geophysical Research.B,Solid Earth,1997）
GPS动态精密单点定位(PPP)研究
东南大学硕士学位论文GPS动态精密单点定位（PPP）研究姓名：陈安京申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：高成发20070122在广义与狭义相对论的综合影响下，卫星钟的变化频率为Ⅳ２争（Ｉ－釜溉（３．２）式中：ｇ为地面重力加速度；ｃ为光速；ａ－为地球平均半径：Ｒ。
为卫星轨道平均半径。
ＧＰＳ卫星钟的标准频率ｆｏ＝１０．２３Ｍｌｌｚ，可得Ⅳ＝Ｏ．００４５５Ｍｌｌｚ（３．３）在综合影响下，卫星钟比地亟钟走得慢，每秒钟相差约０．４５ｍｓ，为消除这一影响，一般将卫星标准频率减小约０．００４５５姗ｚ。
上述讨论，是基于ＧＰＳ卫星作严格的圆周运行。
实际上，６ＰＳ卫星轨道是一个椭圆，而椭圆轨道各点处的运行速度是不同的，相对论效应频率补偿，就不是一个常数。
频率常数补偿，所导致的补偿残差称为相对论效应误差。
它所引入的ＧＰＳ信号时延为蚝：一垒粤ｓｉｎＥ（３．４）吒式中：ｅ为ＧＰＳ卫星椭圆轨道的偏心率；Ｅ为６ＰＳ］！星的偏近地点角；ａ为ＧＰＳ卫星椭圆轨道的长半轴。
当ｅ＝Ｏ．０１，Ｅ－－－９００，相对论效应误差导致的时延达到最大值，即为２２．８９７ｎｓ，这相当于６．８６ｄｍ的站星距离，在精密单点定位中，必须予以考虑。
３．１．３卫星天线相位中心偏差卫星天线相位中心偏差指卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差，如图３．１所示（Ａｂｄｃｌ．ｓａｌａｍ，Ｍ．，２００５）。
由于卫星定轨所用的轨道力模型参数是相应于其质心，ＩＧＳ精密星历和卫星钟差也是相应于卫星质量中心，而观测值是接收机天线相位中心和卫星天线相位中心。
这样．就必须顾及卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差。
在星固系中卫星相位中心相图３—１天线相位中心偏差对于卫星质心的偏差如表３－１所示。
表３．１星固系中卫星天线相位偏差（ＫｏｕｂａｒａｎｄＨｅｒｏｕｘ，２０００）在星固系中卫星天线相位中心偏差（ｍ）ＸＹＺＢｌｏｃｋＩＩ／ＩＩＡ０．２７９０．０００１．０２３ＢｌｏｃｋＩＩＲ０．００００．００００．０００等聊＝番（ｎ一仍－（１一万ｆ１）ｃ‰，，＋（１一砉）ｃ％Ｊ（３．１４）等ｊＴＥＣ＝—ｆ是，－Ａｔａ一兄ｑ一丢，—‰．ｒ＋ｔｔ一丢，ｅ‰Ｊｃ，∞，－竽ＴＥＣ＝孺ｆ．２（ｍ。
GPS精密单点定位原理及应用
对于传统的伪距单点定位而言， 大气层延迟、 轨道误差 和钟差等误差都大大降低了定位精度， 只能适用于普通的导 航定位以及一些低精度作业 。 而近年来随着载波相位静态 RTK ） 以 定位、 常规实时动态差分定位（ Real Time Kinematic， 及网络 RTK 的逐步实现， 相对定位的技术有了长足的发展 。 但是相对定位技术也有着显著的缺点， 需要架设基站、 作业 半径有限、 野外无网络 RTK 信号覆盖， 这都给油气田及管道 工程的测量工作加大难度 。在油气田及管道测量工作中， 根 据不同需求往往要求达到十几厘米甚至几厘米的定位精度 。 伪距单点定位的定位精度已经无法满足要求， 而相对定位又 有着难以忽视的局限性 。随着 GPS 精密单点定位的发展， 简 单可靠的单点定位测量模式应运而生 。 一、 精密单点定位的原理及数学模型 PPP ） 最早 精密单点定位技术 （ Precise Point Positioning， 由美国喷气推进实验室（ JPL） 的 Zum berge 年提出， 当时这一 非差定位技术采用 JPL 自行研发的 GIPSY 软件可达到亚米 级精度。随着精密星历和钟差成果精度的提高以及对流层 延迟和电离层延迟改正模型的完善， 单点定位的精度也有了 显著提高。其观测方程如下： P IF = ρ － cdT + d trop + d ino， i + ε PIF IF = ρ － cdT + d trop + cf1 N1 － cf2 N2 + d ino， i + ε IF f1 2 － f2 2
表2
星历 / 钟差 精度（ cm / ns） 滞后时间 更新率 采样间隔 星历 广播 钟差 超快速 （ 预测） 超快速 （ 观测） 星历 钟差 星历 钟差 星历 快速 钟差 星历 最终 钟差 ＜ 0． 1 0． 1 ＜5 13 天 1 次 /周 5 分钟 7 10 实时 5 ＜5 3 小时 0． 2 4 次 / 天 15 分钟 4 次 / 天 15 分钟 160 实时 — 1天 点号
GPS精密单点定位的数据处理研究
中南大学
硕士学位论文
GPS精密单点定位的数据处理研究
姓名：韦建超
申请学位级别：硕士
专业：地图制图学与地理信息工程指导教师：刘庆元
20070501
中南大学硕士学位论文第二章精密单点定位的原理以及数学模型
图２－２－１消电离层模型解算的各个ＩＧＳ站的纬度方向残差（ｍ）
图２—２—２消电离层模型解算的各个ＩＧＳ站的经度方向残差（ｍ）
图２－２—３消电离层模型解算的各个ＩＧＳ站的椭球高方向残差（ｍ）相应的，ＵｏｆＣ模型定位残差在纬度，经度和椭球高方向的残差分别如图２－２－４－２－２－６所示：
中南大学硕士学位论文第二章精密单点定位的原理以及数学模型
图２－２－４ＵｏｆＣ模型解算的各个１６Ｓ站的纬度方向残差
图２－２－５ＵｏｆＣ模型解算的各个ＩＧＳ站的经度方向残差
图２－２—６ＵｏｆＣ模型解算的各个ＩＧＳ站的椭球高方向残差
通过表２－２．１和２－２－２的比较，可见ＵｏｆＣ模型比消电离层模型具有更好的收敛性。
由于一天２４小时的观测总共有２８８０个历元，对于表２－２—１中数值为２８８０的地方，表示残差在这一天都不能收敛到相应的水平。
如ＡＭＣ２站的经度方向和椭球商方向都不能收敛到３０ｃｍ以内。
而ＵｏｆＣ模型不存在这种情况，原因正如前面对两种模型的分析时所述．。
精密单点定位技术及其应用
精密单点定位技术及其应用摘要：GPS 精密单点定位技术是目前GPS 研究领域的热点之一。
文中先简要介绍了精密单点定位的数学模型、数据处理总体思路。
探讨了精密单点定位技术的定位原理及误差来源, 并比较了精密单点定位与RTK, 展望了精密单点定位技术在城市建设中的应用。
关键词：精密单点定位；解算过程；误差源；应用1.前言精密单点定位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。
2 精密单点定位基本原理GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 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。
2.1 ITRF 参考框架ITRF 是国际协议地球参考系(ITRS)的具体体现,ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS 和DORIS 等空间大地测量技术和观测数据, 由IERS 中心局IERS CB 分析得到一组全球的站坐标和速度场。
IERS 中心局每年将全球跟踪站的观测数据进行综合处理和分析, 得到一个ITRF 框架,并以IERS 年报和IERS 年报和IERS 技术备忘录的形式发布。
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精密单点定位快速收敛研究
精密单点定位技术(Precise Point Positioning,PPP)被广泛应用于高精度
导航与位置服务、大地测量、低轨卫星精密定轨、航空摄影测量、GPS地震学等
领域。但是目前GNSSPPP存在收敛速度慢的问题,这严重影响了 PPP的实时应用
和市场推广,是目前PPP亟待解决的难点和关键问题。
本文针对目前PPP收敛慢的瓶颈问题,对其原因进行了详细分析,提出了一
些加快PPP收敛的方法,主要包括:GPS伪距GDV(Group Delay Variations)改正,
多系统组合PPP,ELE_MP定权随机模型,高精度对流层先验约束,以及单频伪距
+Uofc+双频载波的PPP模型,对这些方法进行了详细介绍,利用这些方法进行了
PPP收敛验证,分析了各种方法对加快PPP收敛的贡献。本文主要的研究内容和
结论包括:1)利用Warninger等建立的GPS伪距GDV改正模型,进行GPS伪距GDV
改正,用于加快GPSPPP的收敛速度,实验结果表明,该方法对GPSPPP的N方向收
敛速度有小幅度提升,提升了约2.9%,对E、U方向没有提升。
2)使用GPS+BDS+GLONASS的多系统PPP,其相比于单GPSPPP,能明显加快收敛
速度,N、E、U三个方向收敛时间分别由9min、34min、35min提升到 9min、18min、
18min,E、U 方向分别提高了约 47.8%、48.6%。3)提出一种基于高度角和MP(多
径组合观测值)定权的随机模型(ELE_MP模型),该模型同时考虑了 MP(多径组合
观测值)能够反映伪距多路径效应和噪声,同时也顾及了不同高度角下电离层和
对流层误差影响,达到通过ELE__MP模型定权来加快PPP收敛的目的。
算例结果表明,ELE_MP定权相比于高度角定权,能加快单GPSPPP的收敛速度,
但是对多系统的PPP作用不明显。使用ELE_MP定权的GPSPPP相比于使用高度角
定权的GPSPPP,N、E、U三个方向收敛时间,分别由9min、34min、35min提升到
8min、26min、31min,分别提高了约11.1%、23.5%、11.4%;而对于多系统PPP,
只提高了 N方向收敛速度,由原来的9min提升到8min。
4)利用高精度对流层格网产品,作为对流层先验约束信息,加快PPP的收敛。
实验结果表明,高精度对流层先验约束能够明显加快单GPS PPP高程方向的收敛
速度,对多系统PPP高程方向收敛速度只有小幅度提升。
使用高精度格网对流层产品作为先验约束的GPS PPP相比于传统GPS PPP,N
方向收敛速度相当,E、U方向收敛时间分别由34min、35min提升到31min、17min,
分别提高了约8.8%、51.4%;而对于多系统PPP,只提高了 U方向收敛速度,由原
来的18min提升到15min,提高了约16.7%。5)提出了单频伪距+Uofc观测值+双
频载波的PPP定位模型。
实验结果表明,该模型能加快单GPS PPP的收敛速度,但是对加快多系统的
PPP收敛没有作用。相比于传统无电离层组合GPSPPP,N方向收敛时间相同为
9min,E、U方向收敛时间分别由34min、35min提升到27min、34min,分别提高了
约20.6%、2.9%。
6)比较了本文的PPP与在线PPP服务GAPS的PPP结果,同时对比了本文PPP
的收敛时间与RTX的收敛时间。对比结果表明,本文的PPP结果(定位精度和收敛
速度)要明显优于GAPS,收敛速度方面略差于RTX。