实时精密单点定位研究综述
实时精密单点定位研究综述
发表时间：
2016-03-24T12:00:43.883Z 来源：《基层建设》2015年24期供稿 作者： 高乔 肖建东 胡慧娟
[导读] 长安大学 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.
长安大学
陕西西安 710054
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：
1.
系统服务覆盖区域大；
2.
总投资和运营成本低。
2
国内外研究现状与进展
国际GPS服务组织IGS（International GPS Service）是国际大地测量协会IAG（International Association of Geodesy）于1993年创
建的一个为
GPS提供应用服务的国际组织。由于IGS能够提供精密的卫星星历和卫星钟差，因此，就使得单点定位无需差分而获得高精度
成为可能。
JPL的Zumberge等人在1997年就提出了利用双频接收机进行非差单点定位。NRCan（Natural Resources Canada）的Kouba和
Herous
（2000）首先详细地论述了利用双频接收机进行非差单点定位技术。JPL的Muellerschoen（2000）等人提出了全球实时精密单点
定位技术。加拿大
Calgary大学的Gao Y和Shen X（2001）也对此作了详细的论述，同时提出了一种新的观测模型。除了以上的学术研究
机构外，几个大的商业公司对精密单点定位技术也非常关注并且进行了不同程度的研究，如
NAVCOM公司的StarFire和Omnistar-HP系统就
包含有精密单点定位的内容（
Bisnath，2003）。
在国内方面，黄珹等人研究了采用GIPSY软件的精密单点定位方法解算区域基准网问题。武汉大学的时世榕博士对非差相位精密单点
定位技术进行了深入研究，并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。武汉大学的张小红副教授也对
PPP作了深入的
研究，并首次将
PPP技术应用到航空测量和极地科学考查中，并编制了Trip解算软件。
从国内外研究成果的分析来看，目前研究的重点主要集中在PPP定位模型的建立、大气折射的影响分析、软件实现和PPP静态定位精
度分析等方面，对于动态精密单点定位的精度研究还不够深入。与
GPS相对定位技术不同，PPP技术由于采用非差观测值进行数据处理，
破坏了相位模糊度的整周特性，这使得不能进行非差相位模糊度的固定。而相对定位技术由于采用站际星际二次差观测值，
UPD在二次差
过程中被消去，从而使得双差模糊度具有整数特性。因此，要使
PPP能够达到工程上的实时定位要求，就必须开展加快PPP定位收敛速度
的研究。
国际上众多学者尝试进行精密单点定位中相位模糊度固定，并取得了可喜的进展。上述各种精密单点定位整周模糊度固定方法大致可
以分为两类：一类是估计破坏相位模糊度整数特性的硬件延迟非整周部分的方法，简称为
FCB方法；另一类则是不显式估计硬件延迟非整
周部分，而采用卫星钟差参数吸收这些硬件延迟，从而在定位计算中恢复了模糊度整数特性的方法，简称为
IRC方法。Geng等人从理论推
导和算例分析两个方面证明了这两种方法是等价的。为与相对定位模式中的实时动态定位
RTK区别，GPS界将整周模糊度固定的实时精密
单点定位称之为
PPP-RTK。显然，整周模糊度固定的FCB方法和IRC方法均可用于PPP-RTK。
综上所述，当前实时精密单点定位技术得到了广泛的重视和飞速的发展，一方面是实时精密单点定位得到了广泛的应用，出现了多个
成熟的商业系统；另一方面制约精密单点定位技术实时应用的模糊度固定技术取得了重大进展，发展了多种适用于
PPP的整周模糊度固定
方法。可以预见，实时精密单点定位技术将取得重大突破，高精度
GPS定位模式将恢复到最初GPS系统设计者的单点绝对定位模式。
3
发展前景与趋势
由于其硬件构成简便、定位灵活方便、不受作用距离限制等优点，实时精密单点定位技术已经成为当前GNSS界的研究热点之一。和
静态精密单点定位相比，动态精密单点定位在对流层延迟改正、多路径效应等误差改正方面更为复杂，在探测、修复周跳和整周模糊度的
确定方面也更为困难。
但与静态定位相比，动态或实时定位的研究不多。由于将来在GIS数据采集、精密导航、科研考察等领域中需要用到精密的动态定
位，
GPS精密单点定位将会发挥更加重要的作用，动态或实时动态GPS精密单点定位则会更具有实用价质。此外，由于目前单频GPS接收
机价格较双频接收机低很多，基于单频
GPS精密单点定位也是值得研究的一个课题。
另外，开展除GPS之外的其他卫星导航系统，如俄罗斯GLONASS、中国北斗系统COMPASS和欧盟GALILEO系统的精密单点定位研
究以及各系统之间的组合
PPP定位研究，也将是一个值得研究的课题。
参考文献：
[1]
李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M]．武汉：武汉大学出版社，2010．160—162
[2]
叶世榕，刘经南.高精度单点定位方法研究[J].第三届两岸测绘发展研讨会，香港，2000：185-197．
[3]
易重海.实时精密单点定位理论与应用研究[D].中南大学博士学位论文，2011
作者简介：
高乔（1991.12--）男，陕西省西安市人，硕士研究生学历，专业：大地测量学与测量工程。
基于实时SSR数据的LEO卫星精密单点定位研究
ChineseSpaceScienceandTechnology
http:∥zgkj������cast������cn DOI:１０������１６７０８/j������cnki������１０００Ｇ７５８X������２０１９������０００７
Apr������２５ ２０１９ Vol������３９ No������２ ８２Ｇ８９ ISSN １０００Ｇ７５８X CN １１Ｇ１８５９/V
康国华,等:基于实时 SSR数据的 LEO 卫星精密单点定位研究
８３
andcontrollingsupport,highＧprecisionlocationofSSRcouldbeachievedbyhighＧdensityinjection ofinformationflow．Thebackgroundofaugmentationloadforalow orbit microsatellite was applied．TheephemerisandclockdifferenceofadualfrequencyGPSreceiverwerecorrectedwith １０５７and１０５８datainIGS０３products,usingtherecursiveleastsquareestimationandLAMDA fuzzinesstodealwiththecarrierphaseandpseudodistanceinformation．
关键词:SSR 数据流;IGS精密星历;非差精密单点定位;导航定位;低轨卫星
中 图 分 类 号 :P２２８．１ 文 献 标 识 码 :A
PointprecisepositioningforLEOsatellitebasedon realＧtimeSSRdata
精密单点定位技术的应用研究
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公里乃至全球范围内的任意位置都可以 ２ ４ —ｄ 级的精度， 进行实时动态定位或 ２ ４ 级的精 －
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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
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ＧＰ Ｓ实 时 精 密 单 点 定 位 理 论 研 究 与 测 试 分 析
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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。
GPSGalileo非差非组合实时精密单点定位快速收敛与模糊度固定
GPS/Galileo非差非组合实时精密单点定位快速收敛与模糊度固定实时精密单点定位(Real-time Precise Point positioning,简称RT PPP)技术因其精确性与可用性等优势,已成为国内外科研机构与学者的研究热点。
与相对定位不同,PPP无需高密度的架设基准站,利用单台接收机即可获得全球范围内高精度的测站坐标、接收机钟差和大气延迟等多种信息,因此已被广泛应用于精密定位、授时、大气监测等相关地球科学领域中。
传统双频无电离层组合PPP消除了一阶电离层对定位的影响,但由于线性组合减少了观测方程数量且放大了观测值噪声,这将对定位的可靠性与精确性带来一定的不利影响。
然而非差非组合PPP直接利用GNSS的原始观测值,不做任何线性组合,提供了更丰富的测量信息,提高了平差方程的冗余度,并保留了电离层信息,更加适用于未来多频多系统PPP的发展趋势。
国内外许多学者对GNSS非差非组合PPP的定位模型展开了较为系统的深入的研究,但现阶段实时PPP的滤波收敛时间依然长达30分钟或以上,其收敛时间与当前网络RTK(Real-time Kinematic)相比还有一段较长距离,这也是限制实时PPP在某些工程方面应用的主要原因。
在实时PPP模糊度固定解方面,目前CNES 分析中心的CLK 9X挂载点实时播发多频非组合相位小数偏差产品,但现有的国内外文献却很少有对该产品进行清晰的描述,尚未有学者对该产品进行系统性的分析,对该产品应用于三频实时PPP模糊度固定的研究还非常有限。
因此随着实时PPP技术的不断发展,滤波的快速收敛以及多频多系统非差模糊度固定问题仍然是当前研究的一个难题。
针对上述需求和问题,本论文旨在:对GPS/Galileo实时PPP定位理论进行深入地研究,系统地介绍定位的主要误差来源及其处理方法,比较并分析单系统、多系统双频非差非组合PPP浮点解的定位性能。
围绕GPS/Galileo PPP的滤波快速收敛方面,阐述了附加电离层约束的单频、双频实时PPP的数学模型,提出了一种精密确定电离层约束方差的方法,加快滤波收敛速度并提高收敛后定位的可靠性。
GPS精密单点定位和高精度GPS基线网平差研究及其软件实现的开题报告
GPS精密单点定位和高精度GPS基线网平差研究及其软件实现的开题报告一、研究背景随着GPS技术的不断发展，越来越多的领域开始使用GPS进行定位。
GPS定位精度的提高，是现代测绘工作中的一个重要研究方向。
GPS单点定位和高精度GPS基线网平差研究是测绘领域中重要的研究内容。
二、研究内容1. GPS单点定位原理研究GPS单点定位是利用GPS卫星发射的无线电波定位，其基本原理是利用卫星信号的传播时间差计算接收机与卫星的距离，通过多个卫星信号的组合，进一步计算出接收机的位置。
本研究将重点研究GPS单点定位的原理、计算方法和误差来源，并进行实际数据处理和精度分析。
2. 高精度GPS基线网平差方法研究高精度GPS基线网平差是利用GPS测量多个基线的长度和方向，通过平差方法计算出测区内点位的坐标，其精度高于传统的单点定位。
本研究将重点研究高精度GPS基线网平差的理论基础、计算方法和误差分析，并进行实际数据处理和精度分析。
3.软件实现本研究将开发一套可视化的GPS单点定位和高精度GPS基线网平差软件，实现对实测数据的处理和精度分析。
三、研究意义本研究将对GPS定位技术的发展和应用具有重要的参考和推动作用。
GPS单点定位与高精度GPS基线网平差的研究成果，将为测绘、地质、交通等相关领域的实际工作提供可靠的定位技术支持。
四、研究方法本研究将采用实测数据进行分析和实验，结合理论计算模拟，通过软件实现进行精度分析。
五、预期成果本研究将研究GPS单点定位和高精度GPS基线网平差的原理、计算方法和误差来源，并进行实际数据处理和精度分析。
开发可视化的GPS单点定位和高精度GPS基线网平差软件，为实际工作提供定位技术支持。
预计成果将在相关领域得到广泛应用和推广。
GPS精密单点定位的数据处理方法综述
传统 的 ＧＰ Ｓ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［ ， 优点 是 数据 采 集 和数 据 处理 较 为 １其 ］
第 １ ７卷第 ５ 期
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
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ＧＰ Ｓ精 密 单 点 定 位 的数 据 处 理 方 法 综 述
郝 明 ，丁希杰。
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（． １ 中国地震局 第二监测 中心 ， 陕西 西安 ７０ ５ ；． １ ０ ４ ２ 西安科技 大学 测量 工程 系， 陕西 西安 ７ ０ ５ ） １０ ４ 摘 要 ： Ｇ Ｓ精密单点定位数据处理 中， 常采用基于非差观测值的处理方法 。然而精密单点定位也可通过观测 在 Ｐ 通
值不 同差分组合以减少某些未知参数 ， 且在理论 上与非差模 型等价 。文 中介 绍基于非差 和差分模型 的精 密单点定
基于单频GPS精密单点定位算法研究
基于单频GPS精密单点定位算法研究
GPS（全球定位系统）是一种使用卫星信号来确定地球上位置的技术。
单频GPS是指使用单一频率来接收卫星信号，并进行精密单点定位的方法。
本文将围绕单频GPS精密单点定位算法展开研究。
单频GPS定位算法的核心思想是通过接收卫星发射的导航信号，并利
用卫星时钟和接收器时钟的差异，计算出接收器的位置信息。
这种定位方
法在农业、测绘、航空、海洋等众多领域具有广泛的应用。
其次是观测数据处理方法。
单频GPS接收器会收集到卫星的导航信号，并将其转化为接收器时钟的测量值。
通过计算卫星位置和接收器位置之间
的差异，并考虑误差修正项，可以得到接收器的精确位置。
接着是精密单点定位算法的实现。
常用的算法有最小二乘法、迭代法
和Kalman滤波算法等。
最小二乘法是通过最小化观测值和估计值之间的
误差平方和，来求解位置解的方法。
迭代法则是通过多次迭代计算，不断
优化解的精度。
Kalman滤波算法通过对系统动力学和观测模型的建模，
实现对位置解的优化。
此外，还需要考虑数据处理的时间效率和计算资源的要求。
由于单频GPS定位算法需要处理大量的观测数据，并进行复杂的计算，因此需要高
效的算法和硬件支持。
最后需要考虑定位算法的精度评估和验证方法。
通过与其他定位方法
进行对比，比如双频GPS定位算法或者综合导航系统，可以评估单频GPS
定位算法的精度和可靠性。
精密单点定位技术在IMU／GPS辅助航空测量中的应用研究
精密单点定位技术在IMU／GPS辅助航空测量中的应用研究[摘要] 简单的介绍精密单点定位（PPP）和IMU/GPS辅助航空测量技术，并进行了利用精密单点定位技术进行IMU/GPS系统数据处理试验。
分析了精密单点定位技术的定位精度，IMU/PPP联合处理的精度，对结果进行了分析，总结了采用精密单点定位技术进行IMU/GPS辅助航空摄影测量的作业流程、精度情况和相对于常规IMU/DGPS辅助航空摄影测量作业的优点，为IMU/GPS辅助航空测量时外业地面工作提出一种新方案。
[关键词] 精密单点定位技术（PPP）IMU/GPS辅助航空测量精度分析1.引言目前IMU/GPS辅助航空摄影测量技术中，GPS的数据处理主要采用差分GPS（DGPS）方法。
DGPS技术不需要考虑复杂的误差模型，解算模型简单、待估参数少、定位精度高，因此被广泛应用在IMU/GPS辅助航空摄影中。
其不足之处在于：作业时至少一台接收机置于基准站上进行连续观测，不仅影响了作业效率，还增加人力、物力和财力的投入；随着用户与基站距离的增加，对流层延迟、电离层延迟等误差的相关性减弱，其精度降低。
随着IGS精密星历和精密钟差精度的不断提高,近些年发展起来的精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)技术已成为GPS的一个热点。
精密单点定位实现了用户仅使用单台GPS接收机就可以精确确定点位位置，采用该技术可改变传统的GPS静态相对定位作业模式，大大的提高工作效率。
随着接收机性能的不断改善，载波相位精度不断提高，以及大气改正模型和改正方法不断深入，精密单点定位技术的出现，为IMU/GPS辅助航空摄影提供了新的解决方案。
笔者对精密单点定位技术在IMU/GPS辅助航空测量中的应用进行了大量的研究。
通过试验表明，该方法简单高效、精度可靠，无需架设地面基站，作业时不受距离限制，可以大量的节约成本；能够很好的解决IMU/GPS辅助航空摄影作业时费时费力布设地面基站工作这一问题。