PPP高精度单点定位 篇1
精密单点定位技术（Precise point positioning;PPP）只需要利用单台GPS双频双码接收器就能够在全世界范围实现mm-cm等级的静态定位与cm-dm级的动态定位。与以往的精密相对定位具有一定局限性的情况下，PPP技术能够充分利用IGSS (International GNSS Service）的数据产品可以直接获取载体的精确坐标。随着我国科学技术的不断发展，我国的航空测量、海洋测量等领域已经广泛使用到精密单点定位技术。目前，我国对该技术仍然处于精密定位的热点，并且在全球范围内已经获得了一定的成就。
1 双频精密单点定位数学模型
1.1 观测方程
就全球范围来看，国内外有关专家学者经过长时间的研究与发展，已经总结出多个双频精密单点定位观测模型。其主要类别有非差性模型、UfC模型、phase-connect-ed模型等。
非差性定位模型能够将所有的观测值信息进行全面的利用。但是精密单点定位在非差性模型下比双差定位模型更加复杂，其除了需要对参数解算策略进行考虑之外，还要对误差更正模型进行各项复杂的考虑。非差性定位模型与双差定位模型存在一定的差异性，其在利用站间差或星间差消除误差中有一定的局限性[1]。例如其对于流层、电离层、卫星中差的影响等。本文就非差性无电离层组合模型为例，研究其观测方程式：
在公式中，lp、l准为无电离层组合伪距以及载波相位观测量。ρ就是卫星到单台接收器的几何距离。dt为接收机钟差。M为映射函数。dzwd为对流层天顶延迟湿分量。N为无电离层组合模糊度。εp为组合观测量对应的观测噪声。ε准为其他为纠正的误差。
1.2 数据预处理
数据预处理的主要目的就是对数据中所出现的粗差以及周跳进行探测。若出现粗差的数据就及时进行剔除，对于出现周跳现象的就尽可能进行修复。由于对周跳进行修复的难度较高，一般软件中往往只标记出周跳出现的位置，再在进行参数估计时增加模糊度参数。数据预处理的质量高低与参数估计的质量之间存在十分紧密的联系[2]。目前，对周跳进行探测的方式还存在一定的缺陷，无法彻底探测出所有的周跳与粗差，所以在进行参数估计时需要加强对其的质量控制。
1.3 误差改正
在对精密单点定位中对于误差的改正主要可以分为两种方法： (1) 对于模型能够将误差进行精确表现的误差源，一般使用模型进行处理。例如由于卫星的态势所引起的误差、地球形变等。 (2) 对于模型无法将其误差源无法进行明确表现的，例如对流层延迟湿分量等。在模型没有误差的基础上精密单点定位的精准程度与IGS的精密星历、精密钟差呈现正比例关系。精密单位定点所实现的坐标也是有其星历、钟差所构建的ITRF模式下的绝对位置。由此可见，需要提高精密单点的精度程度，就应该保持精密单点定位中所有的误差模型要与IGS产品的模型保证其一致度，否则就会造成精密单点定位不精确等后果。
2 解算策略
使用具有静态、动态双频精密单点定位处理能力的GPS-PPP软件。
2.1 待估参数
在精密单点定位中的待估参数分别有接收机钟差、对流层天顶延迟湿分量、接收机位置、组合模糊度四种。其中接收机钟差以及对流层天顶延迟湿分量是进行随机参数处理，接收机位置以及模糊度都能够被当做常量处理。需要特别指出的是，模糊度在静态时是处于常量，但是动态时即为随机参数处理。
2.2 参数估计
在对参数进行估计的过程中，由于周跳现象的发生以及卫星随时发生的变化就会导致准确参数存在一定的浮动性。使用GPS-PPP软件中的扩展kalman滤波、平方根信息滤波以及平滑算法等。
2.3 解算流程
GPS-PPP软件在处理精密单点定位数据的解算流程主要有数据输入、数据预处理、误差修正、参数估计等几个步骤。
3 定位结果与精度分析
3.1 数据准备
将全球的15个IGS观测站中2008-8-01至2008-8-15中的观测数据为资料，使用GPS-PPP软件对数据资料进行定位分析。
3.2 分析方案
利用GPS-PPP软件对数据进行独立静态定位解算。每一个监测站能够得出15个检测结果，将得出的结果与“真值”进行比较，进而得出N、E、U三个方向上15个观测站的RMS与MAX值。
3.3 静态试验
通过对全球的监测站资料进行分析后发现（详情见表1与表2），在N、E方向上的RMS精度都小于10mm, MAX小于15mm。在U方向观测情况中，绝大多数的MAX值都保持在30mm以内。由此可以发现，绝大多数的观测站N、E方向上的RMS都保持在15mm之内，MAX值保持在25mm之内[3]。U方向上的RMS值保持在25mm之内，MAX值保持在35mm之内。从以上数据可以看出，利用双频精密单点定位能够在全世界区域内使用1day观测实现20-35mm之间的静态定位。
4 结束语
精密单点定位能够使用单频或者双频接收器对观测值进行接收。使用双频接收机能够较单频接收机更为优质的接收数据。通过试验结果可以明确，目前所推广实行的参数估计方法可以被当做一种递推估计法，协方差矩阵所得出的参数估值往往存在一定误差，可能会高于世纪参数精度。并且，GPS-PPP软件能够实现cm等级的静态定位。
摘要：随着我国社会经济不断发展, 人民群众的生活水平不断提高, 科学技术的发展也逐渐应用到各行各业的各领域中。企业在激烈的市场竞争中也迎来了新的挑战与发展机遇。其中, 在我国的GPS领域中, 精密单点的定位是一个受到广泛关注的热点。本文从双频精密单点定位数学模型入手, 研究其一系列的解算策略, 具体对定位结果与精度进行分析。通过对静态精度定位分析, 总结出科学的结论, 为工程实际应用提供准确的资料与参考。
关键词：GPS,精密单点定位,精度分析
参考文献
[1]叶世榕.GPS非差相位精密单点定位理论与实现[D][博士论文].武汉:武汉大学, 2011:2-6.
[2]楼益栋, 刘万科, 张小红.GPS卫星星历的精度分析[J].测绘信息与工程, 2008, 28 (6) :4-6.
PPP高精度单点定位 篇2
提高GPS单点定位精度的算法研究
简要分析了GPS伪距单点定位的误差以及多普勒观测值的误差,研究确定了利用多普勒观测值提高定位精度的`可能性,建立了利用多普勒观测值来提高伪距单点定位精度的数学模型,并使用单纯形法对用户接收机的位置最优值进行搜索,从而给出有较高精度的定位数据.建立GPS仿真系统并进行了数值仿真,结果表明,该算法可以有效提高GPS单点定位精度.
作 者：宫景丰 许家栋 彭京晶 GONG Jing-feng XU Jia-dong PENG Jing-jing 作者单位：西北工业大学电子信息学院・陕西西安・710072刊 名：飞行器测控学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF SPACECRAFT TT & C TECHNOLOGY年，卷(期)：200827(2)分类号：P228.4关键词：GPS 单点定位 多普勒 单纯形法