PPP(精密单点定位)
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基于此，我的GPS的结业课程报告题目选择了GPS精密单点定位。但是，这涉及的知识确实很多，每一个误差改正研究透彻都需要花很多精力与时间，在短时间内全面深刻的掌握是不可能的。所以，我有侧重的选择了几个方面的问题。
根据卫星星历以及一台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称为单点定位，也成绝对定位。单点定位的优点是只需要一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，数据处理也较为简单。
GPS精密单点定位
陈超
（20101001738 115103班）
摘要
GPS测量主要分为相对定位和绝对定位。我们在课堂上已经学习了差分GPS测量（相对测量），通过双差消除或者削弱了卫星星历误差、电离层延迟、对流层延迟和接收机钟差，观测方程中只剩下了基线向量3个分量和整周模糊度N，这样模型简单了，精度也提高了。这对工程运用是很方便的，但是对我们全面学习GPS是不利的。单点定位就不同了，需要考虑各种模型，需要对各种误差进行改正，才能达到我们需要的精度要求。因此，研究精密单点定位，对我们全面深入的学习GPS是很有必要的。
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：
但是，单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟的钟误差（指进行卫星钟差改正后的残余误差）以及卫星信号的传播过程中大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。对于测绘类领域需要精确获得点位的空间坐标，传统单点定位的精定不足以达到，限制了在测量领域的广泛运用。
基于上面原因，近年来，出现了以精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较为严密的数学模型为特征的精密单点定位技术（Precise Point Positioning，PPP）。GPS 非差相位精密单点定位是利用GPS 卫星精密星历及由一定方法确定的精密卫星钟差，以单台双频GPS 接收机采集的非差相位数据作为主要观测值来进行单点定位计算，其精度可达分米级甚至厘米级。由于它可利用单台接收机在全球范围内进行静态或动态独立作业，并且能直接得到高精度的ITRF 框架坐标，因此，它在区域高精度的坐标框架维持，区域或全球性的科学考察，高精度动态导航定位及低轨卫星的定轨等方面都具有不可限量的应用前景，是目前GPS 界研究的热点。
（1）全球跟踪站网由全球24小时全天侯观测的GPS跟踪站站网组成。建立连续观测跟踪站网的目的的计算卫星轨道，确定地球参数框架及地球自转参数等。目前，IGS核心站大约为200多个，其地心坐标精度2-3cm。
（2）数据中心分为三类：数据操作中心、地区中心及全球中心。操作中心与跟踪站直接相连，他们的任务是进行数据格式转换、压缩数据、备份数据及传输数据至地区中心。地区中心的目的是从数个操作中心收集数据，满足本地区的需求，减少数据传输流量，并且将数据传输至全球数据中心。全球数据中心的主要任务是为分析中心及外部用户提供数据服务。
GPS精密单点定位指的是利用IGS（或其他机构）提供的GPS精密轨道和精密钟差信息计算卫星轨道和钟差，同时应用比较完善的物理改正模型改正定位过程中的各种误差，进行单站的绝对定位，以确定单测站在ITRF（或者WGS-84）坐标系中坐标的一种定位方法。与传统的绝对单点定位相比，精密单点定位精度较高：与相对定位相比，精密单点定位具有单站即可作用、不受基线长度限制、直接获得点位三维坐标（WGS-84或ITRF框架下的坐标）等优点。因此，精密单点定位在各种领域得到广泛的应用，如在低轨卫星的定轨定位中的应用，在海洋、沙漠、戈壁等测站点位之间距离相对较长的铀矿测绘，森林面积调查、精准农业以及高精度导航等方面都发挥了很大的作用。采用精密单点定位方式，可以节省时间、人力、财力和物力。而将其同水准测量相结合，可以确定大地水准面、ITRF坐标系和国家大地坐标系之间的转换参数等。精密单点定位技术的出现为我们进行长距离高精度的事后动态定位提供了新的解决方案。
基于此，本文介绍精密单点定位原理与实现，主要内容如下：
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Байду номын сангаас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
1.1
GPS技术的发展已有30年，目前GPS静态定位的应用日臻成熟，先后出现了GAMIT、Bernese、GIPSY、EPOS等几个高精度静态数据处理软件，GPS静态定位的精度也已接近或者达到 。相对而言，GPS动态定位的应用需求日趋广泛，按其定位时效性可以分为：实时动态定位和事后动态定位；按所采用的定位方式可分为：绝对动态定位和相对动态定位；按其所采用的基本观测测量可分为：基于伪距或相位平滑伪距的动态定位和基于相位观测值的动态定位。其中，动态相对定位的作用距离可以从数米到上千公里，其定位的精度也从数十米（常规导航解）到几个厘米（如常规RTK、网络RTK等技术）。目前，随着人们对地理空间数据需求的不断增长，航空动态测量技术（包括航空重力测量、航空摄影测量以及航空LiDAR和机载InSAR等）逐步得到越来越多人的关注，其高效的作业方式是地面常规测量手段无法相比的。在航空动态测量中，GPS动态定位扮演者关键角色。目前，航空动态测量中的GPS定位一般采用传统的双插模型，基于OTF等方法解算双差模糊，进行动态基线处理。为了保证动态基线解算的可靠性和精度，往往要求地面布设有一定密度（30-50km）的GPS基准站，这将大大增加人力、物力和财力的投入。尤其是一些难以达到的地区，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，此时的动态基线长度可能达到几百公里甚至上千公里，OTF方法不再适用，必须需求新的解决方法。精密单点定位技术（Precise Point Positioning，PPP）集成了标准单点定位和差分定位的优点，它的出现改变了以往只能使用双差相位定位模式才能达到高精度定位现状，是GPS定位技术中继RTK和网络RTK技术后又一次技术革命。
根据卫星星历以及一台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称为单点定位，也成绝对定位。单点定位的优点是只需要一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，数据处理也较为简单。
GPS精密单点定位
陈超
（20101001738 115103班）
摘要
GPS测量主要分为相对定位和绝对定位。我们在课堂上已经学习了差分GPS测量（相对测量），通过双差消除或者削弱了卫星星历误差、电离层延迟、对流层延迟和接收机钟差，观测方程中只剩下了基线向量3个分量和整周模糊度N，这样模型简单了，精度也提高了。这对工程运用是很方便的，但是对我们全面学习GPS是不利的。单点定位就不同了，需要考虑各种模型，需要对各种误差进行改正，才能达到我们需要的精度要求。因此，研究精密单点定位，对我们全面深入的学习GPS是很有必要的。
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：
但是，单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟的钟误差（指进行卫星钟差改正后的残余误差）以及卫星信号的传播过程中大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。对于测绘类领域需要精确获得点位的空间坐标，传统单点定位的精定不足以达到，限制了在测量领域的广泛运用。
基于上面原因，近年来，出现了以精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较为严密的数学模型为特征的精密单点定位技术（Precise Point Positioning，PPP）。GPS 非差相位精密单点定位是利用GPS 卫星精密星历及由一定方法确定的精密卫星钟差，以单台双频GPS 接收机采集的非差相位数据作为主要观测值来进行单点定位计算，其精度可达分米级甚至厘米级。由于它可利用单台接收机在全球范围内进行静态或动态独立作业，并且能直接得到高精度的ITRF 框架坐标，因此，它在区域高精度的坐标框架维持，区域或全球性的科学考察，高精度动态导航定位及低轨卫星的定轨等方面都具有不可限量的应用前景，是目前GPS 界研究的热点。
（1）全球跟踪站网由全球24小时全天侯观测的GPS跟踪站站网组成。建立连续观测跟踪站网的目的的计算卫星轨道，确定地球参数框架及地球自转参数等。目前，IGS核心站大约为200多个，其地心坐标精度2-3cm。
（2）数据中心分为三类：数据操作中心、地区中心及全球中心。操作中心与跟踪站直接相连，他们的任务是进行数据格式转换、压缩数据、备份数据及传输数据至地区中心。地区中心的目的是从数个操作中心收集数据，满足本地区的需求，减少数据传输流量，并且将数据传输至全球数据中心。全球数据中心的主要任务是为分析中心及外部用户提供数据服务。
GPS精密单点定位指的是利用IGS（或其他机构）提供的GPS精密轨道和精密钟差信息计算卫星轨道和钟差，同时应用比较完善的物理改正模型改正定位过程中的各种误差，进行单站的绝对定位，以确定单测站在ITRF（或者WGS-84）坐标系中坐标的一种定位方法。与传统的绝对单点定位相比，精密单点定位精度较高：与相对定位相比，精密单点定位具有单站即可作用、不受基线长度限制、直接获得点位三维坐标（WGS-84或ITRF框架下的坐标）等优点。因此，精密单点定位在各种领域得到广泛的应用，如在低轨卫星的定轨定位中的应用，在海洋、沙漠、戈壁等测站点位之间距离相对较长的铀矿测绘，森林面积调查、精准农业以及高精度导航等方面都发挥了很大的作用。采用精密单点定位方式，可以节省时间、人力、财力和物力。而将其同水准测量相结合，可以确定大地水准面、ITRF坐标系和国家大地坐标系之间的转换参数等。精密单点定位技术的出现为我们进行长距离高精度的事后动态定位提供了新的解决方案。
基于此，本文介绍精密单点定位原理与实现，主要内容如下：
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Байду номын сангаас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
1.1
GPS技术的发展已有30年，目前GPS静态定位的应用日臻成熟，先后出现了GAMIT、Bernese、GIPSY、EPOS等几个高精度静态数据处理软件，GPS静态定位的精度也已接近或者达到 。相对而言，GPS动态定位的应用需求日趋广泛，按其定位时效性可以分为：实时动态定位和事后动态定位；按所采用的定位方式可分为：绝对动态定位和相对动态定位；按其所采用的基本观测测量可分为：基于伪距或相位平滑伪距的动态定位和基于相位观测值的动态定位。其中，动态相对定位的作用距离可以从数米到上千公里，其定位的精度也从数十米（常规导航解）到几个厘米（如常规RTK、网络RTK等技术）。目前，随着人们对地理空间数据需求的不断增长，航空动态测量技术（包括航空重力测量、航空摄影测量以及航空LiDAR和机载InSAR等）逐步得到越来越多人的关注，其高效的作业方式是地面常规测量手段无法相比的。在航空动态测量中，GPS动态定位扮演者关键角色。目前，航空动态测量中的GPS定位一般采用传统的双插模型，基于OTF等方法解算双差模糊，进行动态基线处理。为了保证动态基线解算的可靠性和精度，往往要求地面布设有一定密度（30-50km）的GPS基准站，这将大大增加人力、物力和财力的投入。尤其是一些难以达到的地区，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，此时的动态基线长度可能达到几百公里甚至上千公里，OTF方法不再适用，必须需求新的解决方法。精密单点定位技术（Precise Point Positioning，PPP）集成了标准单点定位和差分定位的优点，它的出现改变了以往只能使用双差相位定位模式才能达到高精度定位现状，是GPS定位技术中继RTK和网络RTK技术后又一次技术革命。