动态ＧＰＳ精密单点定位三种星历精度差异分析

Original 2017-09-21 罗文浪，付青 测绘科学

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摘要

针对传统的动态ＧＰＳ中采用不同星历的定位精度问题，给出了无电离层模型数学方程，改正了电离层延迟、对流层延迟、多路径效应、相对论效应以及天线相位中心偏差等误差的影响，采用扩展Ｋａｌｍａｎ滤波解算出每个历元时刻接收机坐标。采用Ｒａｐｉｄ、Ｆｉｎａｌ与ＲＴＳ共３种不同星历产品计算ＫＰＰＰ，比较了３种不同星历解算结果。对比实验表明：使用Ｒａｐｉｄ星历计算ＫＰＰＰ结果与Ｆｉｎａｌ星历计算结果偏差很小，处于２ｃｍ之内，故在时效性要求较高的动态ＧＰＳ工程应用中可以采用Ｒａｐｉｄ星历替代Ｆｉｎａｌ星历；而使用ＲＴＳ星历计算结果与Ｆｉｎａｌ星历计算结果偏差１．３ｍ，使用ＲＴＳ星历定位精度低于Ｆｉｎａｌ、Ｒａｐｉｄ星历计算结果，但其具有实时定位的明显优势。

引用格式：罗文浪，付青，涂雅莉，等．动态ＧＰＳ精密单点定位三种星历精度差异分析［Ｊ］．测绘科学，２０１７，４２（９）：２５-２８，４２．

正文

动态ＧＰＳ精密单点定位（ｋｉｎｅｍａｔｉｃＧＰＳｐｒｅｃｉｓｅｐｏｉｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ＫＰＰＰ），即采用ＰＰＰ方法对动态载体进行ＧＰＳ精密单点定位，是ＰＰＰ的一个重要发展方向。它是利用精密的ＧＰＳ轨道和高精度的误差模型消除ＧＰＳ观测值误差，并采用最小二乘平差或滤波解算方法，实现单台ＧＰＳ接收机对运动载体进行高精度定位。在ＫＰＰＰ中，需要进行模型改正的误差有：电离层延迟、对流层延迟、多路径延迟、卫星天线相位中心偏差、ＧＰＳ接收机天线相位中心偏差、相对论效应以及地球形变等。文献［３］提出了不同星历和钟差产品组合的精密单点定位方法，比较分析最终定位结果的稳定性和收敛速度。文献［４］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。文献［５］根据大量实测数据对两种方法关于及时准确判断收敛时间方面的性能进行分析，结果表明两种方法均能判断收敛，均值变化法的收敛时间稍长于均值变化法。文献［６］采用ＭＧＥＸ跟踪站多模观测数据进行试算。本文使用扩展Ｋａｌｍａｎ滤波方法进行定位解算。２０１３年发布并提供了ＲＴＳ（ｒｅａｌｔｉｍｅｓｅｒｖｉｃｅ）实时星历。由于ＲＴＳ是ＩＧＳ中心才开始对ＧＰＳ提供的测试公共服务，对于其在ＫＰＰＰ服务的性能和定位精度值得探讨。本文试图对利用Ｒａｐｉｄ，Ｆｉｎａｌ和ＲＴＳ３种星历的动态ＧＰＳ精密单点定位精度进行对比实验。

由于ＩＧＳ中心发布了不同时效性的星历产品，而对于不同时效性工程应用选择不同星历尤为重要，本文比较３种不同星历产品即Ｒａｐｉｄ、Ｆｉｎａｌ以及ＲＴＳ星历对于动态ＧＰＳ精密单点定位精度的影响。ＲＴＳ是ＩＧＳ中心才推出的一项公共服务，对于讨论该星历在ＫＰＰＰ定位精度显得非常有意义。本文选取了某测区１个架次的机载ＧＰＳ动态实验数据进行实验，得到３点结论。

１）使用Ｒａｐｉｄ星历计算ＫＰＰＰ结果与使用Ｆｉｎａｌ星历计算结果的偏差很小，处于２ｃｍ之内，故在一些实际动态ＧＰＳ测量应用中，可以使用Ｒａｐｉｄ星历替代Ｆｉｎａｌ星历，这样可以在ＧＰＳ解算部分从至少７ｄ缩短至１７ｈ，有效的提高工程效率。

２）对于使用ＲＴＳ星历计算ＫＰＰＰ，其定位精度略低于使用Ｒａｐｉｄ和Ｆｉｎａｌ星历。二者的偏差在每条飞行航带内存在系统性，这一现象将是下一步研究内容。

３）使用ＲＴＳ星历计算ＫＰＰＰ，定位精度总体较好，但在一些时刻会出现精度较差的现象，这亦可能是ＲＴＳ星历本 49 31116 49 15288 0 0 1876 0 0:00:16 0:00:08 0:00:08 3228 49 31116 49 15288 0 0 1633 0 0:00:19 0:00:09 0:00:10 2974存在不稳定性导致的。如果采用ＲＴＳ星历定位结果能够达到稳定性较好、定位精度较高，这在动态ＧＰＳ工程应用中将具有广阔的应用前景。

2017年（第42卷）第9期

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