不同星历误差对静态单点定位精度的影响与分析
不同GPS星历的差异性分析
不同GPS星历的差异性分析摘要：本文分别从获取方法和实际应用两方面对比分析广播星历、最终精密星历IGS、快速星历IGR以及超快速星历IGU之间的差异性。
关键词：广播星历；精密星历；快速星历；超快速星历1、引言自上个世纪90代以来，GPS观测技术一直在地学研究领域尤其是在大地测量领域发挥着重要的作用[1]。
因此，国际大地测量学协会为了加强国际间GPS地学研究应用，于1993年成立了国际GPS地球动力学服务（IGS）组织[2]。
把通过全球测站获取的测量数据发送到IGS数据分析与处理中心，该中心统一解算出GPS 卫星星历，进而推出了最终精密星历IGS、快速星历IGR以及超快速星历IGU三种星历产品，目的在于全方面满足全球用户对精密星历在时延性和精度上的不同需求。
2、GPS星历获取方法与应用广播星历（预报星历）实质为依靠GPS的地面监控站供给和明确的，全球用户通过接收机获取到的GPS定位卫星公开发射的无线电信号上载有预报一定时间内卫星根数的含有轨道信息的导航电文信息，地面控制部分经解码后获取到的卫星星历可以演算获取卫星的位置。
广播星历是经由卫星导航系统的测轨分系统外推轨道得到的，它通常包括必要的轨道摄动改正项参数以及以参考历元获取的轨道参数。
因此在经过一段时间的影响下，预报轨道与实际轨道会有所偏差，导航和定位的精度将有所下降，为此只能确保一定时间段内的轨道精度要求[3]。
描述卫星轨道信息的导航电文无法达到精密定位的要求，却能够实时获得，因此精度较差。
因此，如今其主要应用于全球范围内实时导航定位以及低等级短基线的工程测绘。
IGS具有380多个GPS跟踪站和许多GLONASS跟踪站，这些测站遍布在全球的各地。
IGS的7个全球分析中心（MIT、GFZ、CODE、ESA、SIO、NGS、JPL）分别对分布在全球的测站获取的数据进行统一收集整理解算，对GPS卫星进行连续跟踪观测，对获得的成果展开归纳和分析，然后将所得数据进行加权平均从而获得最终精密星历，由于其解算过程过于复杂，所以观测结果一般延迟两个星期才能得到。
GPS卫星星历对测站及基线精度的影响
GPS卫星星历对测站及基线精度的影响张清志;唐文清;李军【期刊名称】《沉积与特提斯地质》【年(卷),期】2012(032)003【摘要】通过采用高精度的数据处理软件gamit/globk对观测数据的认真分析处理,对比广播星历与精密星历对测站LC相位残差的影响,认为在相同条件下同一测站相同时间的广播星历轨道误差比采用精密星历时要大1.5～27.2mm,这一差值与测站含有短基线数目及短基线的长度有一定的关系；同时通过采用双频差分技术处理数据后,对于长度在300km以内的基线,采用广播星历时的基线误差在5～8mm 之间,采用精密星历时基线误差在3.2～ 6.8mm之间,基线误差互差在1.2 ～1.8mm之间.通过实例分析后认为基线长度在300km范围内广播星历与精密星历具有相当的解算效果.较前人[1～6]提出的100km适用基线长度大幅度提高,究其原因主要是选用了高精度的数据处理分析软件,同时采用了较高精度的初始坐标、合适的约束条件、观测数据有效组合和各项误差改正模型.%The present paper focuses on the analysis and processing of the observational data by using the high-precision processing software gamit/globk, and the contrast of the effects of broadcast ephemeris and precise ephemeris on the LC phase residuals of GPS monitoring stations. Under the same conditions, the orbital errors by using the broadcast ephemeris tend to be 1.5 to 27. 2 mm greater than those by using the precise ephemeris. These differences have something to do with the number and length of the short baselines in the stations. Through the data processing by using the dual-frequencydifferential analysis, for the baselines with the length of 300 km or less, the baseline errors generally range between 5 and 8 mm as using the broadcast ephemeris while the baseline errors vary from 3.2 to 6. 8 mm as using the precise ephemeris; the differences of the baseline errors range between 1. 2 and 1.8 mm. It can be seen from the algorithm case study in the text that both the broadcast ephemeris and precise ephemeris are well solvable when the baselines lengths come up to 300 km or less,which have increased by a big margin than the baseline length of 100 km proposed by the previous research workers. The authors in this study owe all the progress to the application of the high-precision software gamit/globk and initial coordinates, suitable constracts, effective use of the observational data and processing models.【总页数】7页(P106-112)【作者】张清志;唐文清;李军【作者单位】成都地质矿产研究所,四川成都 610081;成都地质矿产研究所,四川成都 610081;成都地质矿产研究所,四川成都 610081【正文语种】中文【中图分类】P236【相关文献】1.卫星星历误差对GPS定位精度的影响与分析 [J], 焦海松;王红芳;姚飞娟2.卫星星历残存误差对差分GPS精度影响的分析 [J], 庄铭杰3.对流层延迟对高差较大GPS测站短基线时间序列的影响分析 [J], 王巍4.测站间高差对短时段GPS基线解算的影响 [J], 安向东;杨登科5.提高GPS基线解算固定测站坐标精度的方法 [J], 曹玉明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
精密单点定位中卫星钟差影响分析
文献标志码 : A
精密单点定位中卫星钟差影响分析
汪志明1
(1 (2
花向红1
刘炎炎2
武汉大学测绘学院 , 武汉市珞喻路 129 号 , 430079)
武汉大学卫星导航定位技术研究中心, 武汉市珞喻路 129 号 , 430079)
摘
要 : 分别 采用 IGS 提供的 5 min 和 30 s 采样间隔的精密卫星钟差进行静态和 动态精密单 点定位实 验 , 分
。精密单点定位参
表 1 估计参数及其估计 策略 T ab. 1 Estimated Par ameters and T heir Estiamtion Str ategy
估计参数 测站坐标 接收机钟差 对流层天顶延迟 模糊度 估计策略 估计 , 先验约束 100 m, 100 m , 100 m 估计 , 白噪声 , 先验约束 300 km 估计 , 投影函 数为 N M F, 随机 游走 , 20 cm + 2 cm / h 估计 , 常数处理 , 周跳 发生后重 置参数 , 先 验约束 20 000 k m
2. 3 动态实验 精密单点定位除了用于高精度的静态控制测 量, 还广泛用于动态精密监测、 动态载体定位。因 此, 本文还对 ALGO 、 FAIR、 YELL 三个 IGS 跟踪 站 2008 年年积日 141~ 143 30 s 采样的观测数据 分别采用两种方案进行动态精密单点定位模式处 理: 采用 IGS 事后精密星历和 30 s 采样间隔精 密卫星钟差, 对每个测站每天的数据进行动态精密 单点定位处理。 ! 采用 IGS 事后精 密星历和 5 min 采样间隔精密卫星钟差, 卫星钟差采用契比雪 夫多项式内插方法内插成 30 s 钟差, 对每个测站每 天的数据进行动态精密单点定位处理。 表 3 为采用两种方案处理的各测站动态解与 参考值比较的平均偏差及其 RM S, 参考值为各站 坐标三天静态解的平均值。分析表 3 可知, 方案 的定位结果优于方案 ! 的定位结果, 说明采用
基于CNES实时星历的精密单点定位精度分析
Ｃ Ｎ Ｅ Ｓ 实时星历的静态和动态（ 航空 ） 精密单点定位精
度分析 。
２ 原 理
实时 Ｇ Ｐ Ｓ精密单 点 定位 采用 非差 Ｐ Ｐ Ｐ数 学模 型 ，
度略差 ， 已达 到 ４ ０ ｃ ｍ。Ｓ ｔ ｕ ｒ ｚ ｅ等使用 ６个 Ｉ Ｇ Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ Ｐ
机构 的单 天 解 收 敛 后 水 平 方 向 精 度 近 似 ４ ｃ ｍ～
讨会上确定 了实时服务 的发展框架。Ｇ ａ ｏ 和Ｃ ｈ ｅ ｎ利
用喷气 推 进实 验室 （ Ｊ Ｐ Ｌ ） 提供 的实 时卫 星轨 道 参数 和
钟差改正产品进行 了静态和动态精密单点实验 ， 并将 该结果与 Ｉ Ｇ Ｓ的最终卫星轨道参数和时钟产 品计算结 果进 行 比较 ｊ 。２ ０ ０ ７年 Ｉ Ｇ Ｓ启 动 实 时试 点 项 目（ Ｒ Ｔ —
厘米级精度＿ ９ ｊ 。赖允斌等分别利用超快速外推星历和 钟差 以及基于广播星历 的实时 Ｓ Ｓ Ｒ改正 的精密星历 和钟差进行实 时精密单 点定位 ， 结果表 明 ， 利用 Ｓ Ｓ Ｒ 改正信息 的实时精密单点定位精度更高¨ 。刘志强
等利 用 Ｉ Ｇ Ｓ分 析 中心 提 供 的 实 时 Ｎ Ｔ Ｒ Ｉ Ｐ数 据 流 Ｓ Ｓ Ｒ 改正信 息 ， 基 于广播 星历 改 正 Ｒ Ｔ Ｐ Ｐ Ｐ模 型 实 现 了实 时
Ｐ Ｐ） ， 该 项 目是 全球 范 围的基 础上采 集实 时 Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ数 据 流， 其 中共 同参 与项 目机 构 提 供 了 一些 实 时 卫 星 星 历
静态 和动 态 精 密 单 点 定 位 ， 并 分 别 进 行 了精 度 分
析Ｈ 。然而将 Ｃ Ｎ Ｅ Ｓ实 时 星 历 应 用 于航 空 的实 时 动 态 精密 定位 的 应 用 较 少 ， 本文 在该背景下 ， 研 究 基 于
采用超快星历中实测钟差进行精密单点定位精度分析
采用超快星历中实测钟差进行精密单点定位精度分析李夫鹏;张超【摘要】超快星历是国际GNSS服务（IGS）发布的一种精密星历文件。
它不仅含有精度不低于5 cm的卫星轨道数据，而且包含了24 h的实测钟差数据以及24 h的预报钟差数据，其中实测钟差数据的精度约为0.15 ns ．实验结果表明：若采用超快星历中实测钟差进行精密单点定位，当观测数据观测时段为1h时，定位误差小于0.96m ；当采用2h观测数据时，定位精度优于0.18m ；若观测数据时间长度增加到4h，能进行不低于8cm的精密单点定位。
%Ultrafast ephemeris is a precision ephemeris file International GNSS Service (Internati onal GNSS service ,IGS ) provided .It not only contains the satellite orbital data accuracy no less th an as 5 cm ,and contains measurement clock difference data at 24 h and forecast clock difference data at 24 h ,in which the accuracy of the measured data clock difference of about 0.15 ns .A large number of experimental results show that if Precise Point Positioning using the measured clock dif ference in ultrafast ephemeris , w hen the length of observation data is 1 h ,it can decimeter level po sitioning .When using 2 h obser‐vational data ,excellent positioning accuracy to 0.2 m .If the data observation time length add to 4 h ,you can centimeter precise point positioning .【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P64-67)【关键词】精密单点定位;超快星历;钟差;插值【作者】李夫鹏;张超【作者单位】信息工程大学导航与空天目标工程学院，郑州450052;信息工程大学导航与空天目标工程学院，郑州450052【正文语种】中文【中图分类】P228.4GPS精密单点定位技术(PPP)是指在高精度卫星钟差和卫星星历等IGS产品的支持下,对单个测站的非差伪距或载波相位观测值进行处理,获得厘米级甚至毫米级定位结果的一种GPS定位技术[1]。
使用不同类型星历的PPP定位结果比较分析
二 ， Ｓ所 提供 的超快 速产 品 每天 发 布 ４次 ， 次解 算 Ｉ Ｇ 此 超快 速结果所 使用 的均 是所选 时段 当天 ０ ：０发布 的 ０Ｏ 数据 ； 三 ， 第 由于 ＩＳ所提供 的超 快速产 品中没有 像 快 Ｇ
本 次解 算 主要 利用 Ｉ Ｓ跟踪 站 的观 测数 据 和 ＩＳ Ｇ Ｇ 所 提供 的三种 不 同类 型 的星历 进 行 结算 ， 最后 将 解算
结果 与欧 洲定 轨 中心 （ Ｏ Ｅ） Ｉ Ｓ跟踪 站 的周 解算 ＣＤ 对 Ｇ 结 果进行 对 比分 析 ， 而得 出不 同类 型 星历 对 Ｐ Ｐ定 从 Ｐ 位 结果 的影 响。
卫 星钟 差信息 ， 然后 经多 项式 内插 ， 终手 动生成 所 需 最
的卫 星钟差 ．ｌ 件 。 ｃ ｋ文
２ ２ 数 据解算 过程 ．
在 Ｂ ｒｅｅ 件 中 ， 们 是 通 过 项 目（ ａ ａ ｎ ｅｎｓ 软 我 Ｃｍｐｉ ） ｇ
２ 使用不同类型星历的 Ｐ Ｐ定位结果比较分析 Ｐ
速产 品和最终 产 品 中那样 的独 立 的卫 星 钟差 ． ｌ ｃｋ文 件 ， 以必须 从下 载 的 相应 的超 快速 精 密 星历 中提 取 所
有 广播 星 历 和 精 密 星历 ， 精 密 单 点 定 位 主 要 使 用 而 ＩＳ等 机构所 提供 的精 密星历来 进行 定位 。 Ｇ
精 密星历进行 精密单点 定位 ， 对所得 结果进行 比较 和分析 ， 结果表 明最 终精 密星历精 度 最 高， 快速 精 密星历其 次 ，
超快速精 密星历精 度最低 ， 但在一 定范 围内使用快速精 密星历代替最 终精 密星历进行 精 密单点定位 仍可获得 较好
GPS广播星历误差及对单点定位的影响
ｐ ｉｔｐ ｓｔ ｎｎ ｓａ ａｙ ｅ ． ｏｎ ｏ ｉｉ ｉｇ ｉ ｎ ｌｚ ｄ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｂ ｏ ｄ ａ ｔｅ ｈ ｍ ｅ ｉ ｉｉｎ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｃ ｓ ｐ ｅ ｒ ｒｏ ；ｐ ｅ ｉ ｅ ｈ ｍ ｒｓ ｏ ｎ ｓｔ ｉ ｇ ａ ｓ ｅ ｐ ｏ
孙 正 明 ， 井祥 ， 高 王 坚
（ 国矿 业 大 学 环 境 与测 绘 学 院 ， 苏 徐 州 ２ １０ ） 中 江 ２ ０ ８
摘
要： 利用 国际 ６ Ｓ／ Ｐ ｇ球动力学服务 （ｎｅ ａｉ ａ Ｇ Ｓｓｒｉ Ｉ Ｓ ｆｒ ｅｄ ｎｍｉ ） Ｉｔ ｎ ｔ ｎｌ Ｐ ｖ ｅ（Ｇ ）ｏ ｏ ｙａ ｅ 提供的广播 星历和精密星历 ｒ ｏ ｅ ｃ ｇ ｓ
（ ｈｏ ｆ ｎ ｉ ｎ ｎ ｃ ｎ ｅ ｎ ｐｔ ｎ ｒ ａｉ ，ｈｎ ｉ ｒｉ ｆ ｎｎ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｘ ｚｏ ２ ０ ８Ｃ ｉａ ｃ Ｓ ｏｌ ｖｒ ｍｅ ｔ ｉ ｃ ｄＳ ａｉ Ｉｆ ｍ ｔ ｓＣ ｉａ ｏＥ ｏ Ｓｅ ａ ｌ ａ ｏ ｃ Ｕｎｖ ｓ ｙｏ ｉ ａ ｅｈｏｏ ， ｕｈｕ２ １０ ， ｈｎ ） ｅ ｔ Ｍｉ ｇ ｎ ｇ Ａｂ ｔａ ｔＵｓｎ ｈ ｒ ａ ｃ ｓ ｐ ｅ ｒ ｎ ｒｃｓ ｐ ｅ ｒ ｒｖｄ ｄ ｂ ｈ ｎ ｅｎ ｔ ｎ ｌＧＰ ｒ ｉｅ ｆｒ ｓｒ ｃ： ｉｇ ｔ ｅ ｂ ｏ ｄ ａ ｔｅ ｈ ｍｅ ｉ ａ ｄ ｐ ｅ ｉ ｅ ｈ ｍｅ ｉ ｐｏ ｉｅ ｙ ｔ ｅ ｉｔｒ ａｉ ａ ｓ ｅ ｓ ｏ Ｓ ｓ ｖｃ ｏ ｅ
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第 １ 卷第 ６期 ６
２０ ０ ７年 １ ２月
测
绘
工
程
Ｖｌ ． ６ Ｎ ． Ｏ １ ｏ ６ １ Ｄｅ ． ２ ０ ｅ 。０ ７
Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＯＦ ＵＲＶＥＹＩ Ｓ ＮＧ ＡＮＤ Ⅳ【 Ｐ Ｎ Ｇ Ｐ Ｉ
GPS广播星历误差及对单点定位的影响
GPS广播星历误差及对单点定位的影响
孙正明;高井祥;王坚
【期刊名称】《测绘工程》
【年(卷),期】2007(16)6
【摘要】利用国际GPS地球动力学服务(International GPS service(IGS)for geodynamics)提供的广播星历和精密星历数据,分析GPS广播星历的轨道精度及变化规律.广播星历的轨道精度一般在5 m左右,且明显表现出周期性变化规律.另外,从单点定位的原理出发分析了GPS广播星历误差对单点定位精度的影响.
【总页数】3页(P16-18)
【作者】孙正明;高井祥;王坚
【作者单位】中国矿业大学,环境与测绘学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,环境与测绘学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,环境与测绘学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.浅谈GPS广播星历误差及其对定位结果的影响 [J], 赵立坤
2.浅谈GPS建立精密工程控制网、广播星历误差对相对定位精度的影响 [J], 孙国强;张娜;冯振东
3.GPS广播星历误差及其对导航定位精度的影响 [J], 帅平;陈定昌;江涌
4.GPS与北斗广播星历TGD参数对单点定位影响比较分析 [J], 吴静;段志强
5.GPS天线相位转绕误差及其对GPS精密单点定位的精度影响分析 [J], 许承权;范千;杜刚
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各种星历在相位平滑伪距单点定位中的对比分析
传 统 的 Ｇ Ｓ单 点 定位 是 指 利 用 伪 距 及 广 播 星 Ｐ
历 的卫 星 轨 道 参 数 和 卫 星 钟 差 改 正 进 行 的 定 位 。
Ｇ Ｓ广 播 星历 是 通 过 卫 星 发 射 的 含 有 轨 道 信 Ｐ 息 的导 航 电文 ， 户 接 收机 接 收 到 这 些 信 号 ， 过 用 经
解 码 便 可 以获 得 所 需 要 的卫 星 星 历 。 目前 广 播 星
由于 Ｃ Ａ码 的测 距 精 度 仅 为 ３１ 左 右 （ 码 约 为 ／ Ｉ Ｔ Ｐ
３ ｍ） 观 测 噪 声 至 少 也 有 ３ ｍ， 播 星 历 的 轨 ０ｃ ， ０ｃ 广
道精 度 为 米 级 ［ ， 星 钟 差 的 改 正 精 度 为 几 纳 秒 ， １卫 ］ 因此 单 点 定 位 的坐 标 分 量 精度 只能 达 到 ５ １ 。 ～ ０ｒ ｎ 而 由于 整 周 模 糊 度 的存 在 ， 纯 的 载 波 相 位 观 测 单 量无 法 进 行 单点 定 位 。 载 波 相 位 平 滑 伪 距 利 用 伪 距 无 整 周 模糊 度 的特 点 与 载 波 相 位 观 测 量 相 结 合 进行 单 点 定 位 ， 滑 后 的 伪 距 精 度 约 为 ３ 平 Ｏ～ ６ ｍ，ＧＳ最终 精 密 星 历 的 轨道 精 度 可 达 ２ ５ｃ Ｏｃ Ｉ ． ｍ， 卫 星 钟 差 精度 可 达 ７ ｓ 由于其 实 时 性 不 能得 到 ５ｐ 。 满 足 ，ＧＵ 星历 被 推 出 ， 预 测 部 分 的 轨 道 精 度 可 Ｉ 其 达 ５ｃ 卫 星 钟 差 精 度 可 达 ５ ｎ ， 此 如 果 采 用 ｍ， ｓ因 Ｉ ＧＵ，ＧＳ星 历 并 且 周 跳 修 复 和 粗 差 剔 除 正 确 ， Ｉ 平 差 模 型 合 理 ， 定 位 精 度 会 得 到 很 大 提 高 。基 于 其 此 ， 文 根 据 载 波相 位 平 滑 伪 距 的特 点 ， 出 了探 本 给
星历精度对GPS单点定位的影响
服 务 中心 通过互 联 网发 布 ， 的 轨 道精 度 可 满 足 精 它
密定 位 的需要 ； 播 星 历是 一 种 预 报 星 历 ， 施 Ｓ 广 实 Ａ 政策 时广 播 星历 的精 度 在 ±１０ Ｓ ０ ｍ， Ａ政 策 取 消 后 ， 定位 精度 为 ２ ４ ｍ， ０～ ０ 无法 满 足许 多 Ｇ Ｓ用 户应 用 Ｐ 的需求 。精 密星 历按更 新 周期及 时延 性可 分 为超快 速精 密星历 （Ｇ 、 速精密 星历 （Ｇ 和最 终精 密 Ｉ Ｕ） 快 ＩＲ）
精密星历 （Ｇ ＩＵ和 Ｉ Ｆ 对单点定位精度的影响 ， 过实验数 据分析 ， 出在 准实时 的高精 度解算 中， 以利用 Ｉ Ｒ、Ｇ Ｇ） 通 得 可 快速星历代替最终星历进行解算 。 关键词 ： 全球定 位系统 ； 广播星历 ； 精密 星历 ； 传统单点定位 ； 密单 点定 位 ； 精 星历精度
星历 （Ｇ ） 目前 ＩＳ所 提供 的精 密 星历 的精度 约 ＩＦ 。 Ｇ 为 ２～ ｅ ， ５ｒ 卫星钟差 改正数精 度约 为 ０２～ ．ｎ， ａ ． ０３ ｓ只
需 一 台双频 Ｇ Ｓ 收机 ， 可 以 实现 在 全 球 范 围 内 Ｐ接 就 进 行定 位 。因此 ， 本文 针 对 Ｉ Ｓ 国 际 Ｇ Ｓ Ｇ（ Ｎ Ｓ服 务 组 织） 提供 的 ３种 精 密 星历 （Ｇ Ｉ Ｕ和 Ｉ Ｆ 和 广 播 Ｉ Ｒ、Ｇ Ｇ ） 星历 对单 点定 位 的影 响进 行 展 开 ， 讨 了传 统 Ｇ Ｓ 探 Ｐ 单点 定 位 （ Ｐ 与 精 密 单 点 定 位 （ Ｐ 的 精 度 差 Ｓ Ｐ） Ｐ Ｐ）
中图 分 类 号 ： ２ ７ Ｐ ２ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ６ １ ０ ４ ２ １ ）４０ ５ —３ １７ — ４ （０ ０ ０ —０７ ０ ３
GPS定位的误差来源
GPS定位的误差来源GPS定位的误差来源GPS在实际⽣活中为我们带来许多便利，其最主要的功能来⾃于本⾝的精准定位。
⽆论是车载导航仪为我们指路导航，还是⼿持机为我们提供精确的经纬度⽤来指明⽅向，以及GPS产品在⼯业上、物流业中甚⾄诸多⾏业中带来实际应⽤效果，都证明了GPS产品的定位精准性是其应⽤⼴泛的重要⽀柱。
但是在实际使⽤当中，GPS的定位精度未必会让我们满意，GPS产⽣位置漂移和位置偏差现象的原因是什么？GPS定位的误差来源有哪些呢？在什么情况下能避免此类现象的发⽣呢？下⾯, 简单介绍GPS测量的误差来源及处理⽅法。
在利⽤GPS进⾏定位时，GPS定位结果的精度受到诸多因素的影响，如所⽤的观测量类型、定位的⽅式、卫星的⼏何分布、数据处理⽅法、美国政府政策的限制等。
在GPS测量中, 影响测量精度的主要误差来源可分为三类：与GPS卫星有关的误差、与信号有关的误差、与接收设备有关的误差。
如果根据误差的性质分类，可分为系统误差和偶然误差两种。
其中, 偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差；系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及⼤⽓层折射的误差等。
系统误差⼀般可以通过某些措施予以减弱和修正，常见的⽅法有：( 1)引⼊相应的未知参数, 在数据处理中连同其他未知参数⼀起解算；( 2)建⽴系统误差模型，对观测值加以修改；( 3)将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差，以减弱或消除系统误差的影响； ( 4)简单地忽略某些系统误差的影响。
⼀、与GPS卫星有关的因素⼴播星历误差( 轨道误差)是当前GPS 定位的重要误差来源之⼀。
卫星星历是GPS 卫星定位中的重要数据。
由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。
GPS 卫星的⼴播星历是由全球定位系统的地⾯控制部分所确定和提供的, 经GPS 卫星向全球所有⽤户公开播发的⼀种预报星历, 其精度较差。
SA 政策取消后, ⼴播星历所给出的卫星的点位中误差为5~ 7m。
基于不同星历对GPS解算结果的影响分析
１卫星墨历类型及其精度
Ｇ Ｐ Ｓ 卫星星历依据精度 等级可分为精密 星历和广播星历 。 广播 星历是 由全球定位系统的地面控制部分提供和确定 ， 经Ｇ Ｐ Ｓ 卫 星向 全球所有用户公开播发的一种预报星历 ， 广播 星历是通过接 收机接 收卫星发射的含有轨道信息的导航 电文， 经过船码获得的卫 星星历 推算得到卫星位置 ， 广播 星历描述卫 星轨道信息达不到精密 定位 的 要求， 故其精度较差 。 目前其主要应用于导航定位和低等级和短基 线的工程测量【 ｌ Ｊ 。 精密星历是 由国际Ｇ Ｐ Ｓ Ｊ Ｊ ［ ￣ 务（ Ｉ Ｇ Ｓ ） 机构提供 的。 Ｉ Ｇ Ｓ 的精密 星历 是通过７ 个国际数据处理分析中心所得到的结果进行加权平均得 到 的， 主要分为３ 种类型 ： 最 终星历 （ Ｉ ＧＦ ） 、 快速星历（ Ｉ Ｇ Ｒ） 和预报 星历 （ Ｉ Ｇ Ｕ） 。 广播 星历和精密星历 的相 关信息如表 １ 所示 。 表１ Ｉ ＧＳ提供 的 ＧＰ Ｓ卫星星历及其相关信息
长， ｓ ｓ 。 为星历误差， ｐ 为接收机到卫星的距离。 系数÷～ 的具体
取值取决于基线 向量的位置和方 向、 观测 时段 的长短 、 观测的卫星 数量及其几 何分布等 因素［ ５ １ 。 依据上 式计算可得 ， 当Ｓ Ｓ ’ ＝ ２ ． ６ ｍ， 相 当 于广播星历精度 ， Ｐ ＝ ２ ２ ０ ０ ０ ｋ ｍ时 ， 对于短基 线而言 ， ￣ Ｈ ｂ ＝ ３ ｋ ｍ， 则最 大 定位误 差 △ｂ ＝０ ． ０ ８ ８ ６ ａｍ ， ｒ 可 见对于短 基线 影响较 小 ； 但 当 ｂ ＝ ４ ０ ｋ ｍ时 ， 则最大定位误差 Ａｂ ＝１ ． １ ８ ａｍ， ｒ 对应高精度定位而言 ， 其影响不容 忽视 。 结合表 １ 可针对不 同工程控制 网精度要求， 应该选 择不 同星历解算Ｇ Ｐ Ｓ 数据 ， 对于规模较大 、 精度要求较高的控制 网必 须采用精密 星历计算 。
不同卫星星历和钟差对精密单点定位影响研究
不同卫星星历和钟差对精密单点定位影响研究秦世民;姜友谊【摘要】为研究不同星历类型和采样率的钟差产品对精密单点定位的影响,本文利用bjfs站2018年5月6日-12日连续一周的观测数据,采用RTKLIB软件分别进行静态PPP和静态模拟动态PPP解算.研究结果表明,不论是静态PPP还是动态PPP,IGS和IGR精密星历定位结果精度相当,IGU星历精度稍差,需要时可以使用IGR星历代替IGS星历.此外,高采样率的钟差产品对静态PPP定位精度的改善并不明显.动态PPP试验中,采用5s和30s采样率钟差产品的定位精度明显优于300s 采样率的钟差产品,说明适当提高钟差采样率可以提高动态PPP的定位精度.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2018(034)024【总页数】4页(P12-15)【关键词】精密单点定位;RTKLIB;静态PPP;动态PPP;精度分析【作者】秦世民;姜友谊【作者单位】西安科技大学,测绘科学与技术学院,陕西西安710054;西安科技大学,测绘科学与技术学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P228.4精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）是指利用精密卫星星历和钟差产品，综合考虑各项误差模型的精确改正，利用伪距与载波相位观测值在全球范围内实现单机高精度绝对定位的方法[1]。
PPP技术集成了标准单点定位和相对定位的优点，可直接获得与国际地球参考框架（ITRF）一致的高精度坐标，实现了厘米级至毫米级的静态定位和分米级至厘米级的动态定位，在低轨卫星定轨、航空测量、海洋测绘等方面得到了广泛的应用[2]。
精密单点定位的结果受到卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟及多路径效应等诸多因素的影响，其中星历和钟差产品的精度和时延是决定PPP性能的关键[3]。
因此研究不同卫星星历和钟差产品对PPP 的影响，对PPP的研究和应用有着重要的意义。
本文以RTKLIB软件为平台，分别进行静态PPP和静态模拟动态PPP试验，研究不同类型的星历和不同采样率的钟差产品对精密单点定位精度的影响。
GPS广播星历误差及其对导航定位精度的影响
GPS广播星历误差及其对导航定位精度的影响
GPS广播星历误差及其对导航定位精度的影响
利用国际GPS地球动力学服务(International GPS service (IGS) for geodynamics)提供的广播星历和精密星历数据,全面分析GPS卫星轨道及其钟差修正量误差的变化规律.前者具有6 h的短周期正弦波动和1个GPS周的长周期线性递增特性;后者以12 h为周期作正弦波动变化,这对用户导航定位精度将产生周期性影响.若使用IGS预报星历代替广播星历数据进行导航定位计算,可以使定位精度提高5 m.
作者：帅平陈定昌江涌作者单位：帅平(中国航天科技集团第五研究院,北京,100086)
陈定昌,江涌(中国航天科工集团第二研究院,北京,100854)
刊名：数据采集与处理ISTIC PKU 英文刊名：JOURNAL OF DATA ACQUISITION & PROCESSING 年，卷(期)： 2004 19(1) 分类号： V249.3 V474.25 P228 关键词：全球定位系统导航定位精度广播星历精密星历。
精密单点定位中卫星星历影响分析
关键 词 ： 密单 点定位 精 密 星历 精 度 精 中 图分 类 号 ： ７ Ｐ 文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ：０７９ １ （０ １ｌ。１６０ １０ ．４ ６２ １）２０ ９ —２
精 密单点定位（Ｐ ） Ｐ Ｐ 技术 由于其可 单机作业 ， 动灵活 ， 机 低成 本、 高效率 ， 可直接获得Ｉ ＲＦ Ｔ 框架下的三维坐标等优点＿ 在低轨卫 １ 】 ， 星精密定轨、 海洋测绘 、 航空测量 等领域得到了广泛的应用＿ 精密 ２ １ 。 单点定位 的实质就是利用精密卫星轨道和精密卫星钟差， 同时应用 比较完整 的物理改正模型改正定位过程 中的各种误差 ， 来实现单站 的绝对定位【］因此 ， ３。 ， ４ 精密轨道和精密卫星钟差在精密单点定位过
表 １ ＧＳ精 密卫星轨道 和钟差产 品 （ＧＳ。２ １ Ｉ Ｉ ０ １）
Ｔａ ． ｒ ｃｓ ａ ｅ ｌｅ ｏ ｂ ｔ ｎ ｌｃ ｒｏ ｓ ｐｒ ｄｕ ｔ ｆ ＧＳ ｂ １ ｐ ｅ ｉｅ ｓ ｔ ｌ ｒ ｉ ａ ｄ ｃ ｏ ｋ ｅ ｒ ｒ ｏ ｃ ｓ ｏ ｉ ｔ Ｉ
程 中起 着 至关 重 要 的作 用 。 目前 ， 精 密 单 点 定 位 中 一般 采用 国 际 在 Ｇ Ｓ Ｐ 服务（ Ｓ提供 的精密轨道及钟 差产品『 ＩＳ Ｉ ） Ｇ ５ Ｇ 分析 中心提供 的 ］ 。 精密轨道及钟差产品按其精度 、 时延性、 更新时间、 采样 间隔可分为 超快 速产品Ｉ Ｕ、 速产品ＩＲ、 Ｇ 快 Ｇ 最终产 品Ｉ Ｓ１ １ 出了各种产 Ｇ ［表 给 ６ 。 品的信息 。 不同的精密星历的精度及时延各不相同 ， 在实际应用 中应综合 考虑这两方面的因素进行选择 。 Ｓ Ｉ 最终 星历的标称精度最高 ， Ｇ 但是 其时延很长 （２ ８ ）这在对 时延要求较高的定位 中是无法使用 １ ～１天 ， 的 ， Ｇ 快速星历 的标称精度虽较最终星历稍差 ， 而ＩＳ 但是其时延较短
北斗卫星导航系统静态精密单点定位精度分析——以我国南部地区为例
doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2022.09.010Sep.,2022Vol.20,No.9地理空间信息GEOSPATIAL INFORMATION2022年9月第20卷第9期我国自主建设、独立运行的北斗导航卫星系统（BDS）已于2020年7月31号正式运行，并向全球用户提供服务[1]。
目前已形成美国GPS、俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）、欧洲伽利略卫星导航系统（Galil⁃eo）和中国BDS四大全球导航卫星系统（GNSS）共存的局面。
相对于GPS、GLONASS和Galileo，BDS由地球静止轨道（GEO）卫星、倾斜地球同步轨道（IG⁃SO）卫星和地球中轨道（MEO）卫星3种混合星座构成。
BDS独特的星座结构设计，使其同时具备导航和通信功能，且可显著增强我国尤其是南部地区的定位能力。
随着港珠澳大桥、粤港澳大湾区等重大国家工程或战略的实施，我国南部地区对卫星导航系统的服务需求日益增长。
GNSS系统，尤其是BDS，将在大型基础设施变形监测、地理信息应用、海洋开发、石油探测[2-4]等方面发挥重要作用。
精密单点定位（PPP）具有全球无缝导航、应用成本相对低廉等显著优势。
在南北极、海洋、沙漠、高原等特定区域，PPP更是控制测量、冰盖运动监测等应用的重要可选手段[5]。
相对于双差处理模式（GAMIT软件采用该模式），非差数据处理模式具有处理速度快[6]、无需分网解算等优势，且具有一定的精度保证。
Bernese、GIPSY、PANDA等GNSS数据处理软件均支持非差数据解算[7]。
已有大量文献对GPS与BDS的PPP模型和算法进行了研究和分析[8-10]；但鲜有文献从实际应用的角度对GPS与BDS的PPP进行分析和比较，尤其是针对我国南部地区GPS、BDS的PPP北斗卫星导航系统静态精密单点定位精度分析——以我国南部地区为例（1.广州市城市道路养护管理中心，广东广州510030；2.武汉大学卫星导航定位技术研究中心，湖北武汉430079）摘要：北斗卫星导航系统（BDS）在我国南部地区具有独特优势，对满足南部地区卫星导航定位日益增长的需求具有重要作用。
GPS与北斗广播星历TGD参数对单点定位影响比较分析
GPS与北斗广播星历TGD参数对单点定位影响比较分析吴静;段志强【摘要】卫星群延时间参数(Timing Group Delay,TGD)表征了卫星不同频率信号通道之间的延迟偏差,一般作为重要的信息在卫星导航系统的广播星历中播发给用户.由于不同卫星导航系统广播星历中的钟差定义的不同,卫星TGD参数的含义也有所差异,用户在利用广播星历进行定位授时中必须正确理解并使用广播星历卫星钟差与各个频率信号的TGD改正参数.本文针对GPS和北斗卫星导航系统(BDS),分别使用无电离层组合和单频观测对TGD参数在定位中的影响进行计算和分析,通过比较分析指出了目前北斗广播星历中的TGD可能存在一些问题需要进一步调查.【期刊名称】《湖北民族学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(033)001【总页数】6页(P109-113,116)【关键词】TGD;北斗系统;广播星历频间偏差【作者】吴静;段志强【作者单位】广东轻工职业技术学院数学教研室,广东广州510300;湖北省基础地理信息中心,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】P182;P183为了消除电离层对导航卫星测距的影响，卫星导航系统信号通常设计为多个频率，如GPS 和GLONASS在设计之初都采用了两个频率，我国的北斗卫星导航系统(BDS)更是设计了三个频率(B1、B2 和B3)，GPS现代化中也增加了第三个频率L5．由于卫星在发射信号的时候存在信号通道延迟，不同频率信号的通道延迟存在差异，称为卫星信号频间偏差［1］．正是因为信号通道延迟差异的存在，卫星信号在离开卫星发射天线的时间也是不同的，因此对于不同频率信号，卫星钟差改正理论上也不同．通常广播星历中播发的卫星钟差参数是定义在特定频率信号上或者特定组合上的，比如GPS 广播星历中的卫星钟差是由P1 和P2 组成的无电离层组合观测解算获得的，也就是将L1 和L2 频率上的信号通道延迟的无电离层组合吸收到卫星钟差中［1］．用户在使用广播星历进行定位授时时，如果不是使用双频无电离层组合，就需要进行卫星信号频间偏差改正，这项改正在广播星历中给出，称为信号群延(TGD)．而对于北斗卫星导航系统，卫星钟差是定义在B3 频率上的，也就是将B3 频率通道的延迟吸收到卫星钟差参数中，北斗广播星历中给出了B1 和B2 频率相对于B3 频率的TGD 改正参数［2］．本文针对GPS 和北斗系统，分别使用广播星历播发的卫星钟差和对应的TGD 参数进行伪距单点定位，对比分析TGD 参数对定位结果的影响．第1 部分首先介绍了目前GPS 的TGD 估算策略，第2 部分介绍了算例设计及解算策略，第3 部分对解算结果进行对比分析．1 TGD 解算原理目前GPS 的TGD 参数是解算电离层产品的衍生产品，即将TGD 与电离层总电子含量TEC(Total Electron Content)同时求解．通常对TEC 采区域多项式、区域三角函数及全球球谐函数等模型建模，将TGD 作为常数分离出来［3－6］．可以将卫星伪距观测值表示为:其中表示卫星s 和接收机r 之间k 频率上的伪距观测值表示卫星与接收机间的几何距离和δtrop分别表示接收机钟差、卫星钟差和对流层延迟;c 表示光速．TEC 为总电子含量;fk 为信号频率．分别表示k 频率信号在接收机端和卫星端的通道延迟;表示未模型化误差和噪声．将L1 和L2 频率的上的伪距观测值进行无几何距离组合可得:其中，利用式(2)就可以将分离出来进而求解TGD 参数．而对于北斗系统，则分别将B1 和B3，B2 和B3 进行无几何距离组合求解出对应的TGD 参数．2 算例设计针对同一测站(GPS/BDS 双模接收机)的数据，分别单独使用GPS 卫星和单独使用BDS 卫星，对基于PC 组合和P1 伪距单点定位的结果进行统计．对于PC 组合观测值，电离层延迟被消去．对于P1 观测值则使用CODE(Center for Orbit Determination in Europe)发布的全球格网电离层产品(GIM)，通过插值求得相应电离层延迟改正．对流程改正采用萨斯塔莫宁模型，基于NMF 投影函数．选取了2012 年DOY175 和DOY176 两天的CENT、CHDU、DHAB 和HKTU 四个站的数据，采样间隔为30 s．分别单独使用GPS 卫星和BDS 卫星，基于PC 组合观测值和P1 观测值(进行和不进行TGD 改正)进行伪距单点定位单天解算，将定位结果与真值(长时间的精密测量获得的站坐标)进行比较，统计X、Y、Z 三个方向的偏差和单点定位解算得到的单位权中误差，表1 给出了设计的算例及其描述．表1 算例说明Tab．1 Instructions of this example方案测站时间观测值类型Case1a DOY175GPS Case1b CENT BDS Case1c DOY176 GPS Case1d BDS Case2a DOY175GPS Case2b CHDU BDS Case2c DOY176 GPS Case2d BDSCase3a DOY175GPS Case3b DHAB BDS Case3c DOY176 GPS Case3d BDS Case4a DOY175 GPS Case4b HKTU BDS Case4c DOY176 GPS Case4d BDS3 结果分析3．1 CENT 站结果图1～4 表示CENT 站的解算结果，图1 中PC 表示采用无电离层组合定位结果(红色线)，P1 表示采用L1 或者B1 单频伪距定位且进行了TGD 改正(蓝色线)，P1_TGD 表示单频伪距定位且未进行TGD 改正(黄色线)．从图中容易看出对于单独使用GPS 定位结果，使用PC 组合的定位结果无论是外符合还是内符合精度都是最好的，其次是P1 结果，而未做TGD 改正的单频定位结果存在较为明显的偏差．而对于单独使用BDS 的定位结果，整体上看PC 组合的外符合精度最好，但是未作TGD 改正的单频定位的内符合精度反而最好．3．2 CHDU 站结果图5～8 表示CHDU 站的解算结果，PC、P1 和P1_TGD 的含义同上．从图5 中容易看出对于单独使用GPS 定位结果，PC 组合和进行了TGD 改正的P1 定位结果总体趋势基本一致，但是PC 的噪声较P1 大，这与组合观测的噪声被放大一致．而对于单独使用BDS 的定位结果，整体上看同样PC 组合的外符合精度最好，但是未作TGD 改正的单频定位的内符合精度反而最好．图1 Case1a，CENT 站，DOY175(GPS)Fig．1 Case1a，CENT station，DOY175 (GPS)图2 Case1b，CENT 站，DOY175(BDS)Fig．2 Case1b，CENT station，DOY175(BDS)图3 Case1c，CENT 站，DOY176(GPS)Fig．3 Case1c，CENT station，DOY176(GPS)图4 Case1d，CENT 站，DOY176(BDS)Fig．4 Case1d，CENT station，3．3 DHAB 站结果图9～12 表示DHAB 站的解算结果，PC、P1 和P1_TGD 的含义同上．从图9 中同样可以看出对于单独使用GPS 定位结果，PC 组合和进行了TGD 改正的P1 定位结果总体趋势基本一致，但是PC 的噪声较P1 大．而对于单独使用BDS 的定位结果，整体上看同样PC 组合的外符合精度最好，但噪声同样比单频的要高，而对于内符合精度未作TGD 改正的单频定位反而最好．3．4 HKTU 站结果图13～16 表示HKTU 站两天的解算结果，PC、P1 和P1_TGD 的含义同上．对于单独使用GPS 的定位结果表现出和其他几个站同样的现象，即PC 定位结果的偏差最小，但是噪声要大于单频定位结果，未进行TGD 改正的单频定位结果存在较为明显的偏差．对于单独使用BDS 的定位结果，PC 组合的外符合精度最好，但是未进行TGD 改正的单频定位结果反而最好．图5 Case2a，CHDU 站，DOY175(GPS)Fig．5 Case2a，CHDU station，DOY175(GPS)图6 Case2b，CHDU 站，DOY175(BDS)Fig．6 Case2b，CHDU station，DOY175(BDS)图7 Case2c，CHDU 站，DOY176(GPS)Fig．7 Case2c，CHDU station，DOY176(GPS)图8 Case2d，CHDU 站，DOY176(BDS)Fig．8 Case2d，CHDU station，DOY176(BDS)图9 Case3a，DHAB 站，DOY175(GPS)Fig．9 Case3a，DHAB station，DOY175(GPS)图10 Case3b，DHAB 站，DOY175(BDS)Fig．10 Case3b，DHAB station，图11 Case3c，DHAB 站，DOY176(GPS)Fig．11 Case3c，DHAB station，DOY176(GPS)图12 Case3d，DHAB 站，DOY176(BDS)Fig．12 Case3d，DHAB station，DOY176(BDS)图13 Case4a，HKTU 站，DOY175(GPS)Fig．13 Case4a，HKTU station，DOY175(GPS)图14 Case4b，HKTU 站，DOY175(BDS)Fig．14 Case4b，HKTU station，DOY175(BDS)图15 Case4c，HKTU 站，DOY176(GPS)Fig．15 Case4c，HKTU station，DOY176(GPS)图16 Case4d，HKTU 站，DOY176(BDS)Fig．16 Case4d，HKTU station，DOY176(BDS)4 结论从上面的结果可以看出，对基于GPS 广播星历的定位结果，使用PC 组合观测值与使用P1 观测值结果基本一致，PC 组合的噪声被放大，这与理论相符合．而未做TGD 改正的P1_TGD 存在一个较为明显的偏差．而对基于BDS 广播星历的定位结果，使用3 种观测值获得的结果差异较为明显，对于外符合精度，总体上看PC 是最优的，而P1 与P1_TGD 结果在三个方向上存在较为明显的系统性偏差．但对于内符合精度，却表现出P1_TGD 最好，P1 其次，而PC 最差的现象．这可能是因为BDS 的钟差是定义在第三个频率上的，而不同于GPS 将钟差定义在PC 组合上的原因．而P1_TGD 的内符合精度最好可能表明目前北斗广播星历中的TGD 改正参数还存在一些问题，这需要进一步的研究分析．参考文献:［1］ Matsakis，Demetrios．The Time Group Delay (TGD)Correction and GPS Timing Biases［C］//Proceedings of the 63rd Annual Meeting of the Institute of Navigation，2007:49－54．［2］北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(公开服务信号2．0 版)［S］．中国卫星导航系统管理办公室，2013．［3］樊家琛，吴晓莉，李宇翔，等．基于三频数据的北斗卫星导航系统DCB 参数精度评估方法［J］．中国空间科学技术，2013(4):62－70．［4］常青，张东和，萧佐，等．GPS 系统硬件延迟后计方法及其在TEC 计算中的应用［J］．地球物理学报，2001，44(5):596－601．［5］李强，冯曼，张东和，等．基于单纯GPS 数据在GPS 系统硬件延延计算方法及结果比较［J］．北京大学学报:自然科学版，2008，44(1):149－155．［6］宋小勇，杨志强，焦文海，等．GPS 接收机码间偏差(DCB)的确定［J］．大地测量与地球动力学，2009，29(1):127－131．。
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第19卷第3期测绘工程Vol.19l .32010年6月ENGINEERING OF SU RVEYING AND MA PPINGJun.,2010不同星历误差对静态单点定位精度的影响与分析李勇军,丁士俊(武汉大学测绘学院,湖北武汉430079)摘要:在单点定位中,卫星星历误差对解算结果影响较大。
文中介绍普通单点定位及精密单点定位的数学模型,通过广播星历及精密星历数据的解算,分析星历精度对单点定位的影响。
计算结果表明,使用超快星历代替最终精密进行精密单点定位是可行的。
关键词:GPS;卫星星历;单点定位;精度分析中图分类号:P 228.4文献标志码:A文章编号:100627949(2010)0320017203Accuracy analysis of the effect of GPS satelliteephemeris to static point positioningLI Yong 2jun,DING Shi 2jun(School of Geodesy and Geomatics ,Wuhan Univer sity,Wuhan 430079,China)Abstr act:Ephemeris of GPS satellite is one of the main factors that affects on the accuracy of single point positioning.T his paper intr oduces the mathematical models of common single 2point positioning and pr ecise point positioning.T he accuracy of the point positioning and the precise positioning with the broadcast e 2phemer is and the precise ephemeris ar e analyzed by using actual data.T he results show the feasibility of u 2sing ultra 2precision ephemeris instead of the final ephemeris to achieve the requir ements of precise point position is obtained.Key words:GPS;ephemer is;point positioning;precision analysis收稿日期基金项目国家自然科学基金资助项目(6)作者简介李勇军(),男,硕士研究生单点定位,也称为绝对定位,是根据卫星星历以及1台GPS 接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中的绝对坐标的方法。
优点是只需1台接收机即可独立定位,外业观测的组织和实施较为方便自由,数据处理也比较简单。
但单点定位的结果受卫星的星历误差、卫星的钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著,故在传统中伪距单点定位精度一般较差。
近年来出现的精密单点定位技术(Precise Point Position,简称PPP)在卫星定轨、高精度测量和动态高精度导航与定位等领域有很好的应用前景[1]。
本文将采用广播星历进行普通的单点定位,然后再采用超快星历、快速星历以及最终星历进行精密单点定位并分析各种星历误差对定位精度的影响。
1单点定位理论1.1用测距码伪距观测值进行单点定位传统的GPS 单点定位是利用测距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进行的。
伪距观测的观测方程的使用形式如下:Q~i =(X i -X )2+(Y i -Y )2+(Z i -Z)2-cV t R +cV t S i-(V i on )i -(V tr o p )i .(1)式中:Q~i 为第i 颗卫星到测站的距离,(X i,Y i,Z i)为在t 时刻第i 颗卫星的坐标,(X,Y,Z)为测站的坐标,V t R 为t 时刻接收机的钟差,V t S i 为t 时刻第i 颗卫星的钟差,V i on 为由于电离层所引起的距离延迟,V t ro p 为由于对流层所引起的距离延迟,c 为光在真空中的传播速度。
若测站的近似坐标为(X 0,Y 0,Z 0),将式(1)在(X ,Y ,Z )处用泰勒级数展开后可得线性化的观:2009208218:4004001:1984-.000测方程如下:Q~i=Q0i-X i-X0Q0iV X-Yi-Y0Q0iV Y-Zi-Z0Q0iV Z-cV tR +cV t Si-(V i on)i-(V trop)i.(2)式中:Q0i为测站的近似位置至第i颗卫星间的距离。
当卫星星历有误差就会影响Q0i的值。
1.2精密单点定位精密单点定位指的是利用载波相位观测值以及IGS等组织提供的高精度的卫星星历及钟差,使用单台GPS双频双码接收机的观测数据在全球范围内的任意位置都可以实现实时的或事后的高精度定位的方法[1]。
通常采用双频无电离层组合观测值组成的观测方程[225]l P=Q+c(dt-dT)+M#zp d+E P,(3) l5=Q+c(dt-dT)+amb+M#zpd+E P.(4)式中:l P为P1和P2的无电离层伪距组合观测值, l5为L1和L2无电离层相位组合观测值,dt为地面GPS接收机钟差,dT为GPS卫星钟差,c为真空中的光速,a mb为无电离层组合相位观测值的模糊度, M为投影函数,z pd为天定方向对流层延迟改正参数,E P和E5分别为两种组合观测值的观测噪声和多路径差,Q为测站(X r,Y r,Z r)和GPS卫星(X S,Y S, Z S)间的几何距离Q=(X S-X r)2+(Y S-Y r)2+(Z S-Z r)2.(5)将式(5)线性化后可得到观测误差方程V=AD X+W.(6)式中:A为设计矩阵,D X为待估参数,包括钟差、无电离层组合模糊度及对流层天顶延迟改正。
由上面的模型可知,精密单点定位是利用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差,以及双频载波相位观测值,采用非差模型进行高精度单点定位的方法。
因此,高精度的后处理星历以及钟差对提高精密单点的精度有重要的影响。
但是为了达到分米级甚至厘米级的定位精度,精密单点定位有如下关键之处[1,7]:在定位过程中需要同时采用相位和伪距观测值;需要有更高精度的卫星星历及钟差信息;整周跳变的探测与修复,粗差观测值的检验与剔除,整周模糊度的确定;准确地施加各种必要的改正,如卫星天线相位中心偏差改正、地球固体潮改正、海潮负荷改正、引力改正等。
2星历误差GPS卫星星历分为广播星历和精密星历。
广播星历是由全球定位系统的地面控制部分所确定提供的,经GPS卫星向全球所有用户公开播发的一种预报星历,精度较低。
精密星历是用卫星跟踪站所获得的对GPS卫星的精密观测资料计算的卫星星历。
目前,国际GPS服务组织IGS(International GNSS Ser vice)网站上可免费下载精密星历文件。
表1为IGS发布的卫星星历产品及其精度。
表1IGS提供GP S卫星星历和卫星钟差产品及其精度产品名称精度时延更新率数据的时间间隔广播星历轨道~160cm卫星钟差~7ns实时-1d超快速星历(外推部分)轨道~10cm卫星钟差~5ns实时4次/d15m in超快速星历(实测部分)轨道<5cm卫星钟差~0.5ns3h4次/d15m in快速星历轨道<5cm卫星钟差0.1ns 17h1次/d15m in5min最终星历轨道<5cm卫星钟差<0.1ns ~13d1次/星期15m in5min从表1可以看出,广播星历轨道误差是最大的,但是它没有时延,现在被广泛应用于各个领域中;最终星历虽然轨道精度最高,但是它要3后才能得到,主要是为大地测量和地球动力学研究服务;快速星历以及超快星历精度低于最终星历,获取时间也大大缩短,为精密单点定位的应用带来了广阔的应用前景。
随着国际IGS组织提供的实时精密星历的轨道精度及钟差精度的不断提高,精密单点定位将会成为实时定位(RTK)的一种方法[5]。
对于广播星历中卫星位置的确定,采用文献#18#测绘工程第19卷1d[1]提供的卫星位置的计算方法通过VC语言编程实现。
超快、快速、最终精密星历采用SP3格式给出15min等时间间隔上的卫星坐标。
由表1可知,最终星历的轨道精度优于5cm,可以作为真值。
选取本文试验当天PRN22号卫星的广播星历、超快星历及快速星历与最终星历比较得点位中误差图(见图1~图3),(点位中误差= ($x)2+($y)2+($z)2)。
由图1可以看出,广播星历误差在米级范围内;图2、图3则表明超快星历和快速星历误差都在厘米级。
图3快速星历与最终星历的点位中误差3实例分析普通单点定位是通过VC语言开发的程序来实现伪距单点定位。
精密单点定位采用武汉大学测绘学院开发的TriP2.0来解算,该软件具有处理GPS静态和动态数据的能力,静态定位精度:mm~cm。
首先,采用高精度GPS数据处理软件GAMIT10.34,将该测站与中国的BJFS、KU NM、SH AO、URUM等4个IGS连续运行参考站的数据进行联测,解算其基线;然后,由武汉大学测绘学院研发的CosaGPS数据处理软件进行网平差,计算得到观测历元时刻测站处的精确ITRF坐标;最后,基于采用该方案计算得到的测站处IT RF坐标为真值这一假设,进行了数据分析。
通过导入不同星历,不同时段的观测文件,对解算的结果与之比较分析,最后得出相应的结论。
如表2所示。
表2不同星历与最终星历解算结果的差异m时段长度/h广播星历超快星历快速星历最终星历$X$Y$Z$X$Y$Z$X$Y$Z$X$Y$Z0.5- 1.6125 5.4333 1.8758-0.2911-0.0463-0.1077-0.2835-0.0271-0.0867-0.2934-0.0190-0.0863 1-0.5252 3.4971 1.9019-0.3699-0.0693-0.0026-0.3354-0.0773-0.0209-0.3365-0.0703-0.01612 1.4906 5.4773 2.3571-0.20940.01310.0493-0.16380.01920.0371-0.17130.01030.03863 1.21079.5698 3.7626-0.1956-0.02000.0287-0.1782-0.00570.0277-0.1772-0.00720.0308 40.310110.9826 4.6656-0.09060.04040.0541-0.10540.04380.0426-0.09780.04430.0457 5-0.964413.9726 6.6746-0.01590.04450.0506-0.04900.04500.0396-0.04760.04660.0443 6- 3.113717.65319.2123-0.04000.04360.0529-0.06480.04490.0417-0.06750.04500.0457 7- 5.104718.54578.9958-0.05970.04250.0562-0.07240.04640.0440-0.06480.04420.0467 8- 5.009017.74677.9760-0.05840.04600.0583-0.06480.04970.0451-0.06340.04380.0490可以看出,对于伪距定位,解算结果误差都是米级。