精密单点定位技术的相关理论与应用
当今和未来精密单点定位技术创新应用
当今和未来精密单点定位技术创新应用摘要：精密单点定位技术是当前研究热点。
本文首先介绍国内外精密单点定位测量发展现状；其次对精密单点定位原理和误差来源进行了分析，然后列举精密单点定位技术在具体领域中应用；最后对未来发展做了展望。
关键词：精密单点定位；误差；具体应用0引言GPS精密单点定位一直是一个热门话题，PPP需用户自己设置地面基准站、单机作业、定位不受作用距离的限制、作业机动灵活、成本低。
PPP一般采用非差观测模型，能同时精确估计测站在ITRF框架下的绝对坐标、接收机钟差以及绝对天顶对流层延迟及其水平梯度、信号传播路径上的电离层延迟等参数，与相对定位的双差模型相比，PPP在广域精密定位、地震监测、水汽反演和电离层监测等方面应用具有突出优势。
因此，PPP在低轨卫星定轨、精密授时、大气科学、地球动力学等诸多方面具有独特的应用价值。
1精密单点定位测量发展早在20世纪70年代初，Anderle首次提出利用固定已知的卫星轨道和多普勒卫星观测值信息来确定单站位置，并将这种定位方式命名为 Precise Point Positioning（PPP）。
Kouba利用消电离层组合模型，加入各种误差改正项，获得厘米级的精密单点定位精度。
JPL的Muellerschoen 等提出全球实时动态精密单点定位技术，利用非差双频载波相位观测值，在经过一段时间初始化后进行单历元实时动态精密单点定位。
实验结果表明，平面位置定位精度为10～20cm。
Colombo使用自主研发的PPP软件IT对动态精密单点定位的精度做了详细分析，该软件使用了卡尔曼滤波和平滑技术，获取了静态厘米级和动态优于10cm的定位精度，收敛时间为30min。
NAVCOM的Hatch提出了利用JPL实时定轨软件RTG实现全球RTK计划，其目标是实现水平方向 10cm定位精度的全球实时动态定位。
国内学者对精密单点定位技术也做了比较深入的研究。
武汉大学的叶世荣深入地探讨了非差参数估计模型、非差数据预处理、精密卫星钟差估计等关键问题，并且研发了GPS定位软件，其单天解算精度为纬度方向优于1cm，经度方向优于2cm，高程方向优于3cm；同时利用精密单点定位技术进行动态单点定位，其初始化时间大约是15min，单历元解算精度在3个方向上均优于20cm，大多数解的精度优于10cm；采用GPS精密星历和实时钟差计算出的实时动态精密单点定位的精度为40cm。
单点定位
数据预处理阶段首先进行钟跳探测与修复，避免将接收机钟跳引起的观测值跳变误判为周跳，然后联合使用 GF与MW组合探测周跳。使用扩展卡尔曼滤波（EKF）进行参数估计，并通过对验后残差进行分析，采用改进的 IGGIII抗差估计方案进行质量控制。
BDS/GPS PPP试验及结果分析为了评价BDS PPP的定位性能，选取了March 2015Vol．44No．3AGCS ： ∥xb．sinomaps．com8个测站2013年DOY264—270共7d的BDS/GPS双系统GNSS观测数据，分别进行静态和动态 PPP试验。试验数据来源于IGS的MGEX（muti－GNSS experiment）观测，所选测站信息如表2所示，CUAA、 CUBB以及CUT1－CUT3均分布在Curtin大学里面，GMSD和NNOR分别位于日本和澳大利亚，REUN站位于南非附近。 作为对比，对各测站同时进行GPS PPP解算，并以其静态单天解作为各测站坐标参考真值。
整体上而言，BDS PPP收敛后的定位精度要略低于GPS。这主要是由于当前BDS的MEO卫星数较少，卫星分布 及定位的几何图形结构比GPS差一些，且轨道和钟差产品精度相对较低，导致其PPP定位精度要略低于GPS，动态 精度的差别更为明显，这是因为静态结果统计是对各时段收敛后最后一个历元的定位偏差计算RMS，而动态结果 统计是从各时段的收敛时刻开始对偏差序列计算RMS。
精密单点定位(PPP)技术在实际生产中的应用研究
精密单点定位（PPP）技术在实际生产中的应用研究文章介绍精密单点定位技术的定位原理，结合具体实践，试验分析其可靠性，提出在测量中的具体工程应用方法。
精密单点定位具有传统单点定位的灵活性和相对定位的高精度特点，从而节省了寻找和联测国家等级控制点的大量工作，保证了控制精度，提高了工作效率。
标签：精密单点定位；GPS差分定位；精度1 概述GPS自投入使用以来，其相对定位的定位方法是快速增长，因为第一个代码相对定位RTK和差异的相对定位，GPS相对定位的精度不断提高。
但发展缓慢绝对定位是一个单点定位，PS单点定位是使用传统的G代码伪距观测和测量卫星广播星历的轨道参数和卫星时钟调整的数量。
2 精密单点定位2.1 精密单点定位原理及优势全球定位系统（GPS）的诞生以来，定位技术大致经历了以下几个阶段：静态相对定位，准静态绝对定位，相对定位，动态相对定位和实时动态相对定位（RTK），精密单点定位（PPP）。
在传统的GPS应用程序中，通常使用相对定位的操作模式，消除形式双差观测数据接收机时钟误差、卫星时钟误差的公共和削弱对流层延迟，电离层延迟误差相关性强的影响力达到提高精度的目的。
这种操作方式不考虑复杂的误差模型，计算模型简单、定位精度高的优势[1]。
但也有一些缺点，比如操作需要至少一个接收器在一个已知的现场观察，影响工作效率，增加了运营成本。
此外随着距离的增加，电离层延迟、对流层延迟误差相关性减弱，必须相应地延长时间的观察来达到预期的精度。
精密单点定位（Precise Point Positioning）是一种高精密单点定位技术，它只使用一个双频GPS接收器，结合从IGS站下载精密星历和精密钟差文件，使用观察的伪距和载波相位观测值计算[2]，可以在全球任何地方高精度定位静态或动态的基础上。
与传统的单点定位绝对相比，使用精密单点定位（PPP）不是广播星历，但IGS提供了精确的轨道和卫星时钟误差，它的绝对精度比传统的单点定位精度较高。
精密单点定位技术的相关理论与应用
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工作组（Working Groups）
3.电离层工作组
目的：发展全球性和区域性的电离层延迟图 目前，CODE和NGS发布格式为IONEX的电离层产品。 IONEX格式示例
LATITUDE BAND COVERED MINIMUM LATITUDE (DEGREES) MAXIMUM LATITUDE (DEGREES) ADDITIONAL INFORMATION NUMBER OF CONTRIBUTING STATIONS NUMBER OF CONTRIBUTING SATELLITES ELEVATION CUT-OFF ANGLE (DEGREES) MAXIMUM TEC AND ITS RMS ERROR (TECU) COMMENT / WARNING COEFFICIENTS DEGREE ORDER VALUE (TECU) RMS (TECU) 0 0 12.96054650 0.0340 1 0 -2.68840669 0.0312 1 1 5.01878198 0.0344 1 -1 3.30707632 0.0313 2 0 -3.71365092 0.0321 2 1 -0.68308873 0.0313 2 -1 -0.38465300 0.0293 2 2 1.73454196 0.0329 : : -89.59 89.04
IGS共有7个分析中心：
CODE： 瑞士伯尔尼大学的欧洲定轨中心 (http://www.aiub.unibe.ch) NRCan：加拿大自然资源部的大地资源分局 GFZ： ESA： 德国地学中心 (http://www.gfz-postdam.de) 欧洲空间工作中心(http://nng.esoc.esa.de)
中央局（)
精密单点定位技术的应用研究
＝ ‘ — ，Ｙ—ｎ Ｚ—Ｃ・ ＋厶 ｄ ｍｄ ， ｄ ， 即频率 的时间积分值为相位变化值任 意时刻的 在单 点定位观测值 的电离层延 迟误差 可 卫星信号和接收机信号的相位可以表示为
度进行较快速的静态定位， 精密单点定位技术 以通过不同频率的信号到达接 收机的时间差来
ＧＳ 收 ， 用Ｉ 提 精密 历 卫星 Ｐ接 机 利 Ｇ 供的 星 和 ｓ
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标框架 即 ＩＲ Ｔ Ｆ框架 系列一致，而不是 常用 的 机钟 差；Ｔ为 Ｇ Ｓ卫星 ｉ ｄ Ｐ 的钟 ； 为投影 函 Ｍ 由相位 、 钟差 与频率的关系： 相位偏差为频 ＷＧ 一 ４坐标 系统下的坐标， Ｓ８ 因此 Ｉ Ｓ精密星历 数； ｄ为天顶方向对流层延迟；ｐ 分别为两 率抖动的时间积分，而相位的偏差有等 同于钟 Ｇ ｐ Ｅ、
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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。
BDSGNSS实时精密单点定位算法研究与实现
BDS/GNSS实时精密单点定位算法研究与实现随着GNSS定位技术的不断发展,以及多导航定位系统并存时代的到来,多系统融合精密单点定位逐渐成为研究的重要问题。
实时精密单点定位技术具有定位精度高、定位方便、不受基准站限制等优点,将成为未来高精度导航定位的重要手段。
多系统提供了更多的可见卫星数量及更优的卫星几何结构,有利于提高实时精密单点定位的定位的精度、可靠性及收敛时间。
因此,本文通过对实时多系统精密单点定位的理论和方法进行研究,基于实时的轨道和钟差数据流,以及实时的多系统观测数据流,实现了支持GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的实时单频和双频精密单点定位。
本文的主要研究内容如下:(1)本文对伪距粗差的探测、钟跳的探测与修复方法、以及周跳探测的方法进行了详细的分析。
首先对利用不同伪距间的差值进行伪距粗差探测的有效性进行了分析;然后根据不同的钟跳类型,对基于单个历元观测值的钟跳探测和修复方法进行了分析;最后,根据三频组合观测值的理论,优选了GPS和BDS三频无几何距离周跳探测组合,并根据实例,分析了利用优选的两组BDS线性组合系数进行无几何距离周跳探测的有效性。
(2)本文对不同系统和不同测站系统偏差值的特性进行了分析。
结果表明:系统偏差收敛后的值在一天内保持相对稳定,且系统偏差值的大小表现出与测站相关的特性。
(3)本文利用德国联邦测绘局提供的实时SSR改正数,分析了三系统实时恢复的轨道和钟差的精度。
同时分析了数据龄期和改正数中断对实时精密单点定位的影响,并给出相应的解决方案。
(4)根据实时多系统精密单点定位的理论,基于C++平台,编程实现了支持GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的实时单频和双频精密单点定位。
并进行了双频静态模拟动态、单频静态模拟动态、车载动态试验,分析了软件的定位性能。
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
精密单点定位技术及在工程中的应用概要
GNSS 精密单点定位技术及在工程中的应用常君锋1 庞尚益2（1 中国有色金属工业西安勘察设计研究院 2 国家测绘局大地测量数据处理中心西安710054 西安710054）摘要：详细介绍了GNSS 精密单点定位技术及在工程中的应用情况，供同行们参考。
关键词：GNSS；精密单点定位；控制测量。
0 工程概括中缅油气管道是我国能源进口的西南大通道，由原油和天然气两条管道组成。
工程起自缅甸西海岸的皎漂，从云南省瑞丽市入境，经潞西、龙陵、保山、大理、楚雄、禄丰、曲靖，在贵州安顺油气管道分离，原油管道到达重庆，天然气管道到达广西贵港。
中国有色金属工业西安勘察设计研究院参加中缅油气管道工程云南段隧道、河流穿越测量项目。
本次测量任务的主要目的是为中缅油气管道工程云南段隧道、河流穿越阶段设计提供基础测量资料。
坐标系采用1980西安坐标系，按6°分带。
高程系采用1985国家高程基准。
该项目在云南段长度约1206 Km，共有隧道39座，河流穿越10处，工点间间隔最短距离为26米，最长距离为92.5千米。
由于工点较为分散，坐标高程系统要求采用1980西安坐标系和1985国家高程基准，势必要在每工点处联测国家平面控制点及高程控制点，由于工期要求紧，按照常规控制测量方法无法满足工期要求，本工程采用近年发展起来的先进的GNSS 精密单点技术，较好的完成了本次测量任务。
1 GNSS定义GNSS 是Global Navigation Satellite System的缩写。
中文译名为：全球导航卫星系统。
20世纪90年代中期，国际民航组织、国际移动卫星组织以及欧洲空间局等倡导发展完全由民间控制的全球导航卫星系统，该系统将由多卫星导航系统组成。
1992年5月，在国际民航组织（ICAO）未来空中导航系统（FANS）会议上，全球导航卫星系统（GNSS）被定义为：它是一个全球性的位置和时间测定系统，包括一种或几种卫星星座、机载接收机和系统完备性监视。
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。
精密单点定位技术在位置确定中的应用
精密单点定位技术在位置确定中的应用作者：蒋骏来源：《消费导刊》2017年第08期摘要：本文讨论了精密单点定位的关键技术与实现方法，针对精密单点定位可以采用一台接收机实现的优势，分析其在位置确定过程中的精度和所需要的时间，以指导其在工程的应用。
数据结果表明：随着观测时间的不断增加，精密单点定位对应的精度有所提高，30分钟观测99%的解算在平面和高程方向能达到厘米级别；1小时观测100%的解算能达到厘米级，这对于工程实践具有重要的指导。
关键词：精密单点定位定位精度工程应用前言精密单点定位是采用IGS的最终轨道和钟差，进行单站定位的理论方法，由于受轨道和钟差产品发布时间的限制，一般要延迟13天的时间才能进行数据解算。
自从Zumberge等人1997年提出到现在经过了10多年的发展，解算方法已经比较成熟。
其作业方式简单、独立，可直接得到高精度的测站绝对坐标，因此其在坐标框架维持、地球动力学研究及低轨卫星定轨、导航定位、地震、大气科学、气象研究等领域都有不可估量的应用前景。
国内外学者在该方面进行了许多研究。
本文在基本理论基础上分析传统定位精密单点定位的静态定位精度，相应研究可以更好的指导精密单点定位在测量工程中的应用。
一、数学模型精密单点定位的传统模型，是采用双频GPS伪距和载波相位观测值的无电离层组合来构成观测模型的，该组合消除了电离层延迟一阶项对定位的影响。
则无电离层组合表示如下：二、数据分析为了分析精密单点定位的性能，以及对应的精度以指导其在工程中的应用，在此研究过程中，采用了不同接收机类型、不同观测时间进行静态模式数据处理。
采用的测站坐标及对应信息如下表1：表1.测站信息数据处理过程中，对不同观测时间对应的解算结果进行了统计。
精密单点定位的静态和动态定位精度，相应研究可以更好的指导精密单点定位在过程中的应用。
对2012年第245天观测数据进行了处理。
处理策略有三种，第一种把各个站的24小时观测数据平均分成48个时段；第二种，把各个站的24小时观测数据平均分成24个时段；第三种，把各个站的24小时数据当成一个时段，分别研究对应的结果。
精密单点定位(PPP)原理及其在境外工程项目中的应用
（中交第四航务 工程勘 察设计 院有限公 司 ，广 东 广州５ １ ０ ２ ３ ０）
摘 要 ：Ｇ Ｐ Ｓ 精 密单点定位 （ Ｐ Ｐ Ｐ）方 法采 用单 台双频Ｇ Ｐ Ｓ 接收机进行观测并 解算 获得 毫米级 高精度 的基 于Ｉ Ｔ Ｒ Ｆ 框 架的测 站 坐标 ，因其数据采 集及 数据处理 方便 、简单且 费用低 ，极 具 实用性 。简Ｌ ￣ Ｐ Ｐ Ｐ 的基本 原理及其精度 分析 ，并结合近 几年
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：ＧＰ Ｓ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ
２ ０ １ ３年 ７月
水 运 工程
Ｐ ｏ ｒ ｔ＆ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｗ ａ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
Ｎｏ ．７ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌＮｏ ． ４８ｌ
第 ７期
总第 ４ ８ １ 期
精 密单点定位 （ Ｐ Ｐ Ｐ） 原 理 及 其在 境 外 工程 项 目中的应 用
位 ，是 采 用 单 台 Ｇ Ｐ Ｓ 接 收 机 进 行 观 测 获 得 ＷＧＳ ８ ４
坐标 系中的坐标 ，传统的单点定位一般利用测码
伪 距 观 测值 及 广 播 星历 提 供 的 卫 星 轨 道参 数 及卫
者都在精心研究提高单点定位精度 的方法。国际
Ｇ Ｐ Ｓ Ｈ ￣ 务 组织 （ Ｉ Ｇ Ｓ）的成 立及 运 行 为 高精度 单 点 定 位提 供 了条件 。 美 国推 进 喷气 实验 室 （ Ｊ Ｐ Ｌ）的Ｚ ｕ ｍ ｂ ｅ ｇ ｅ ｒ 等 人 于１ ９ ９ ７ 年研 究 出一 种 精 密单 点 定 位 的 方法 ，其 静 态 内符 合 精 度 在 水平 方 向达 到 毫 米 级 ，高程 方 向 达厘米级 （ 单 天 解 ），在 全 球 范 围 内动态 定 位 的
精密单点定位技术的应用浅析
精密单点定位技术的应用浅析1.前言近年来，我国对于航空动态的测量在GPS定位中主要是通过双差模型进行基于OTF等方法进行动态基线的处理，因此，地面上所设定的GPS基准站主要是能够在进行航空测量时保障动态基线解算可以提供精确性以及可靠性。
我国地区类型复杂且地域辽阔，进行大范围的航空动态测量使得财力、人力、物力等的投入的增大是必然的，而对于地面基准站的建设也是相当有难度的。
随着钟差产品精度以及IGS轨道产品技术的不断提升，精密单点定位技术的应用越来越受关注，为将来航空动态定位提供了新型且有效的解决路径[1]。
2.精密单点定位技术在航空测量中的实例精密单点定位技术中的TriP软件是通过Visual C+ +编程所实现的算法软件，它具有动态定位以及后处理静态定位的功能。
下面将引用TriP软件对格陵兰地区使用航空Lidar测量以及航空重力所收集的关于动态GPS数据进行精密单点定位技术计算的实例进行探讨：首先，于2004年7月1日上午由冰岛飞往苏格兰的航班从上午七点四十分起飞至十一点三十分降落，整个飞行总花时为三个小时五十分钟，两地的距离大概有八百四十公里，飞机上配置了包含备份使用的两套GPS接收机天线，并且安装了航空Lidar测量设备、航空重力仪以及惯性导航设备，而GPS采用1S的数据。
航线的中间以及两端分别设定有3个地面基准站，都是用作双差动态定位的解算，同时，精密动态单点定位技术还使用了卫星钟差产品以及JPL提供的轨道产品。
3.精密动态单点定位的分析参数估计的模型精度以及内符合精度都是根据使用观测值进行验后残差所计算得出的RMS值的大小来评价，若模型精度较高且所对应的残差RMS值较小则表明观测值的验后残差较小。
飞行期间通过精密动态单点定位所计算出观测值的验后残差，而小部分的几颗卫星记录里面的验后残差都超过了5厘米左右，且在对应历元时刻卫星的高度都低于15。
TriP软件的定位解算是根据高角度对观测值进行了加权处理，但事实上高度角卫星的观测值对定位解算的作用其实不大，为此，小部分的卫星的部分历元所产生的验后残差相对来说都比较大，但是根据验后残差所计算得到的每个历元的RMS值均优于大约2厘米左右，同时，内符合精度在使用精密动态单点定位技术的情况下可以达到几个厘米的水平。
03-6.5 精密单点定位技术
单频BDS精密：定位方法
由于双频定位模型的使用并不十分方便 ，考虑单频BDS接收机的码和载波精 密观测模型：
j L1
R
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cdj cdj GD Nhomakorabead j orb
d j rel
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IF
d j ion
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v
j L
1
j L1
R
cd k
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j
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d
M
IF
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差分技术往往需要地面布设有一定密度（30~50km）的GPS基准站，但对于 一些难以到达的地区、根本无法保证足够密度的基准站，甚至找不到近距离的基准 站。同时，传统的标准单点定位技术，尽管只需要一台GPS接收机就可以进行实时 导航定位，但精度低，满足不了许多高精度定位用户的精度要求。
精密单点定位（Precise Point Positioning, PPP）技术集成了标准单点定 位和差分定位优点 ，解决了定位精度与差分方法作用距离的矛盾。
要的卫星精密轨道和钟差。
其提供的服务包括：
高精度的GPS卫星星历； 地球自转参数； IGS跟踪站的坐标和速率； GPS跟踪站的时钟信息； 电离层数据； 对流层数据；
所有GPS卫星的高质量轨 道 （以优于5cm的精度）和预 测轨道（~25cm）； 以RINEX格式提供每个IGS 跟踪站的日和/或小时相位和 伪距观测。
IGS简介 ➢ 不同IGS星历产品的精度
星历类型 广播星历 预报星历(P) 预报星历(O) 快速星历 事后星历
精度 ～200cm / ~7ns
~10cm/ ~5ns 5cm / ~0.2ns 5cm / 0.1ns <5cm / 0.1ns
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。
GPS精密单点定位技术及其应用
GPS精密单点定位技术及其应用*王晓宾,刘 琨,林乐科,赵振维(中国电波传播研究所,山东青岛266107)摘 要:介绍了精密单点定位的基本原理,利用IGS数据和产品验证了对流层天顶延迟和电离层总电子含量的解算正确性,给出了青岛地区对流层折射率和电离层电子密度剖面的探测结果。
实验结果表明:精密单点定位技术应用于空间环境探测是可行的。
关键词:GPS;精密单点定位;环境探测中图分类号:T P79 文献标志码:A 文章编号:1008 9268(2008)06 0017 04引言空间环境影响通信、导航定位、雷达目标探测、航天器的飞行与测控等,与人类的生存和活动密切相关,而空间环境的探测是了解空间物理现象,进行空间科学技术研究应用的基础,研究开发全天候、高精度、高分辨率和低成本的探测技术是满足各种应用要求的一项紧迫任务。
近年来,GPS技术作为一种新型的探测手段越来越多地应用于空间环境的探测中,如对流层的可降水量PWV,电离层的总电子含量T EC。
为了更加准确、快速、方便地获得空间环境的参数,精密单点定位技术(Precise Po int Positioning,PPP)逐渐成为GPS中继双差分技术之后又一个技术研究的前沿和热点。
精密单点定位技术是美国JPL(喷气推进实验室)的Zumbeg er等人于1997年提出的[1],并在GIP SY软件中实现,定位的精度可以得到厘米至毫米级,与双差分技术相当。
其与双差分相比,其优点是不需要设立参考站,减少了通信等系统成本,不再受作业距离的限制,并且处理速度更快,工作效率大大提高。
另外,精密单点定位技术在解算测站的三维坐标之外,还可以得到对流层延迟等参数,因此非常适合应用于空间环境的探测。
GPS除了可以探测空间环境的积分量,还可以进行剖面的探测。
目前基于GPS的大气剖面反演一般利用掩星技术或地基网络层析技术,Low ry等基于精密单点定位方法,利用仰角5 以下的斜路径延迟进行了6km以下对流层折射率剖面的反演探测[2],林乐科等则基于天顶湿延迟进行了相关研究[3]。
GPS精密单点定位相关问题研究的开题报告
GPS精密单点定位相关问题研究的开题报告一、选题背景和意义随着现代化技术的日益普及，全球卫星定位系统（GPS）已经成为许多人日常生活中必不可少的工具，涉及到很多领域，如交通、军事、测量、环保等。
GPS定位技术通过对接收到的卫星信号进行处理，实现了精准定位，提高了定位的精度和准确性。
精密单点定位是GPS定位技术中的一种高级应用，可以在实现精确定位的基础上，进一步提升其定位精度，这对许多领域的科技研究和实际应用有着重要的意义。
二、研究内容和目标本文将通过对GPS精密单点定位技术的研究，探索其相关问题及解决方法。
其中，主要包括以下几个方面：1. GPS精密单点定位的原理及相关技术：介绍GPS定位原理，及其精密单点定位相关技术。
2. GPS定位精度的影响因素：详细分析GPS定位的影响因素，包括卫星几何因素、大气层效应、接收机硬件误差、多径误差等。
3. GPS定位精度的提高方法：针对GPS定位精度的影响因素，分析GPS定位的准确性提高的技术手段，包括多普勒辅助定位、载波相位无模糊技术、差分GPS技术等。
4. GPS精密定位的应用实践：结合实际应用需求，分析GPS精密定位在不同领域中的应用实践，如航空、海洋、能源、交通等。
三、研究方法和步骤本文将采用文献综述与实验数据分析相结合的方法，首先从国内外相关文献中获取GPS定位及精密单点定位技术的相关信息，然后进行实验数据的收集与分析。
具体步骤如下：1. 收集并查阅相关文献，了解GPS定位及精密单点定位的基本原理和技术。
2. 搜集实验数据，从卫星接收机中获取原始数据并进行处理。
3. 利用MATLAB或其他统计分析软件对实验数据进行处理与分析，从而得到GPS精密单点定位的最终结果。
4. 结合实际应用需求，分析GPS精密单点定位在不同领域中的应用实践。
四、预期成果和意义本文将通过对GPS精密单点定位相关问题的研究，能够深入探讨GPS定位技术及其实际应用中存在的问题，为其精度提升提供有益参考，并能够进一步推动GPS技术的发展。
精密单点定位技术的相关理论及其应用
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图1 利用不同类型的卫星星历和钟差进行定位时，在X方向的偏差比较
图2利用不同类型的卫星星历和钟差进行定位时，在Y方向的偏差比较
5. 精密单点定位技术的相关应用
随着精密单点定位技术发展，其应用越来越广泛。其应用主要有几个方面。
5.1 精密单点定位技术在大地测量中的应用
精密单点定位在大地测量中的应用将会逐渐普及，特别是在海上及山区。有图1可看出， 精密单点定位按不同的GPS卫星和钟差其解算结果相差不大，定位精度可达到厘米级。
5.2 精密单点定位技术可以用来监测地球引力异常
GPS卫星轨道高度为20180km，CHAMP卫星是GFZ发射的一颗地球物理，其轨道高 度 为 300-500km 。 CHAMP 是 地 球 物 理 研 究 和 应 用 挑 战 微 型 卫 星 负 荷 (Challenging microsatellite payload for geophysical research and application)的缩写。它除了安装2种磁测仪 器外，还装有新一代的星载GPS接收机，用轨道摄动的数据推算引力异常，用一颗高空卫星 来跟踪低轨卫星来导出地球引力异常。
1. 精密单点定位技术的原理
精密单点定位技术（PPP－Precise Point Positioning)由美国喷气推进实验室( JPL ) 的Zumberge于1997年提出。20世纪90年代末,由于全球GPS跟踪站的数量急剧上升,全球GPS 数据处理工作量不断增加,计算时间呈指数上升[2]。为了解决这个问题,作为国际GPS服务组 织( IGS)的一个数据分析中心, JPL提出了这一方法,用于非核心GPS站的数据处理。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。 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，采用非差模型进行精密单点定位。精密单点定位的优点在于在进行精密单点 定位时，除能解算出测站坐标，同时解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层延迟改 正信息等参数,这些结果可以满足不同层次用户的需要(如研究授时、电离层、接收机钟差、 卫星钟差及地球自转等)。
GPS精密单点定位_PPP_原理_测试及应用(1)
测量与地质GPS精密单点定位(PPP)原理、测试及应用叶达忠(广西水利电力勘测设计研究院,南宁 530023)[摘要] 通过介绍了精密单点定位技术(PP P)发展背景、精密单点定位技术概念及原理,并利用GPS观测站数据进行国内外软件测试计算、对比得出结论,最后通过实际工程验证。
[关键词] 精密单点定位技术;卫星轨道;精密钟差;非差观测方程;参数随机模型[中图分类号] P228.4 [文献标识码] B [文章编号] 1003-1510(2007)01-0024-031 精密单点定位技术的发展背景当今的卫星定位技术正向着实时、高精度、高可靠性的方向发展,网络化、集中式的数据服务(Data Serv ice)是这些技术的典型特征。
定位技术的领域界限逐渐变得模糊,随着理论的不断完善,各种定位方法相互融合,趋向统一。
定位技术的发展越来越多地依赖于计算机、无线通信、网络等的技术发展,它的技术发展呈现出多元化和学科交叉的特点。
2 精密单点定位技术的概念精密单点定位是早在20世纪70年代美国子午卫星时代针对Doppler精密单点定位提出的概念。
利用预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为知坐标起算数据;同时利用某种方式得到的精密卫星钟来替代用户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分米级的精度进行实时动态定位或以厘米级的精度进行较快速的静态定位,这一导航定位方法称为精密单点定位(Precise Po int Position-ing),简称为(PPP)。
3 精密单点定位原理及数学模型[1]在GPS定位中,利用相位组合消除电离层延时的影响后,给定卫星轨道和精密钟差,采用精确的数学模型,单站就可以计算出接收机的精确位置。
GPS接收机量测的相位观测值是接收到的卫星信号相位与接收机本机振荡相位之差。
ij(t r)= ri(t r)- sj(t r)+N+ i j(t r)(1)式中:t r 接收机记录的采样时刻;ri(t r) 时刻测站i本机振荡相位;sj(t r) 时刻测站i接收到卫星j的载波相位;N 时刻测站i卫星j的整周模糊度;ij(t i) 时刻测站i卫星j的观测噪声。
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工作组（Working Groups）
3.电离层工作组
目的：发展全球性和区域性的电离层延迟图 目前，CODE和NGS发布格式为IONEX的电离层产品。 IONEX格式示例
LATITUDE BAND COVERED MINIMUM LATITUDE (DEGREES) MAXIMUM LATITUDE (DEGREES) ADDITIONAL INFORMATION NUMBER OF CONTRIBUTING STATIONS NUMBER OF CONTRIBUTING SATELLITES ELEVATION CUT-OFF ANGLE (DEGREES) MAXIMUM TEC AND ITS RMS ERROR (TECU) COMMENT / WARNING COEFFICIENTS DEGREE ORDER VALUE (TECU) RMS (TECU) 0 0 12.96054650 0.0340 1 0 -2.68840669 0.0312 1 1 5.01878198 0.0344 1 -1 3.30707632 0.0313 2 0 -3.71365092 0.0321 2 1 -0.68308873 0.0313 2 -1 -0.38465300 0.0293 2 2 1.73454196 0.0329 : : -89.59 89.04
管理委员会负责监督管理IGS的各项工作，确定IGS的未来 方向。
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工作组（Working Groups）
1.低轨卫星研究工作组 研究目的：研究利用IGS全球跟踪网进行低轨卫星（LEO）定轨、 掩星技术等方面的研究。 提供高采样率、实时的星载GPS数据。 目前主要研究Oersted，Sunsat，SAC-C，CHAMP，GRACE， GLAS等低轨卫星。 2.GLONASS工作组 研究目的：综合利用GPS/GLONASS卫星数据，进行大地测量 与地球动力学研究。 研究PZ90到ITRF框架的转换 研究GPS和GLONASS之间的系统时间偏差 通过地面GLONASS地面站和SLR站进行G JPL： SIO： 喷气动力实验室 斯克普斯海洋研究所()
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中央局和管理委员会（Central Bureau and Internatational Governing Board)
（5）GPS数据流的描述；
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中央局和管理委员会（Central Bureau and Internatational Governing Board)
（6）最新数据与成果利用率图表； （7）GPS系统现状； （8）IGS邮件与报告文件； （9）通用软件（适用于各种平台和UNIX兼容的压缩/解压缩程）； （10）IGS联合轨道成果文件。
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IGS分析中心（Analysis Centers)
分析中心每天的基本任务是从全球数据中心获取GPS跟踪 站数据，独立进行计算以生成GPS卫星星历、地球自转参数 、卫星钟差、跟踪站的站坐标、站坐标的速率、跟踪站对流 层天顶延迟以及接收机钟差等IGS产品。
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IGS分析中心（Analysis Centers)
精密单点定位技术的相关理 论与应用
主要内容
1 IGS的相关介绍
2
精密单点定位的相关原理
3
精密单点定位技术的应用
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1、IGS介绍
精密单点定位技术（PPP－Precise Point Positioning) 指的是先利用全球若干IGS 跟踪站的GPS观测数据计算
出精密卫星轨道参数和卫星
钟差，然后在此基础上对单 台接收机的载波相位或伪距数 据进行处理，得到一些相关参数，在相关领域进行应用。
中央局（)
主要负责IGS日常工作，包括组织会议，制定标准及出 版相关出版物等，由中央局维护的中央局信息系统CBIS包 括下面内容： （1）IGS机构与运行情况；
（2）全球GPS跟踪网站；
（3）GPS接收机和天线的全部说明； （4）IGS数据中心的数据收集信息和存储资料总览；
IGS共有7个分析中心：
CODE： 瑞士伯尔尼大学的欧洲定轨中心 (http://www.aiub.unibe.ch) NRCan：加拿大自然资源部的大地资源分局 GFZ： ESA： 德国地学中心 (http://www.gfz-postdam.de) 欧洲空间工作中心(http://nng.esoc.esa.de)
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IGS的全球跟踪网（ Network of tracking stations ）
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IGS数据中心（Data Centers)
1.全球数据中心
主要目的：为分析中心及外部用户提供数据服务 包括：CDDIS:Crustal Dynamics Data Information System (数据下载地址：ftp://) SIO:Scripps Institution of Oceanography (数据下载地址：ftp://) IGN:Insititut Geographique National (数据下载地址：ftp://igs.ensg.ign.fr)
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IGS数据中心（Data Centers)
2.区域数据中心
目的：满足本区域的需求，减少数据传输流量，并将数据传输到全球数据 中心。 包括：BKG：Bundesamt fuer Kartographie und Geodaesie (网址：http://www.ifag.de) AUSLIG:Australian Surveying and Land Information Group (网址:.au) NRCAN:Natural Resources of Canada (网址：http://www.nrcan.gc.ca/inter/inter_e.html) GODC:Geoscience Laborotory,NOAA JPL:Jet Propulsion Laboratory (网址：）
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IGS组织结构
国际GPS服务（IGS－International
GPS Service）是国际大地测量协会IAG于1993年创 建的一个为GPS服务提供应用服务的国际组织， 该组织于1994年1月正式运作。 IGS由GPS卫星跟踪网、数据中心、分析中心、 工作组、中央局和管理委员会组成。