栗广才博士：武汉大学多系统实验项目分析中心快速产品的基于原始观测值的相位偏差| SANA佳文速递

标题：武汉大学多系统实验项目分析中心快速产品的基于原始观测值的相位偏差

作者：耿江辉，张启元，栗广才*，刘经南，刘东烈*

主题词：全球卫星导航系统；精密单点定位固定解；基于原始观测值的相位偏差；武汉大学多系统实验项目分析中心；精密定轨

   （图片来自作者）   

Observable‑specific phase biases of Wuhan multi‑GNSS experiment analysis center’s rapid satellite productsJianghui Geng, Qiyuan Zhang, Guangcai Li* , Jingnan Liu and Donglie Liu*Satellite Navigation (2022) 3: 23引用文章:Geng, J. H., Zhang, Q. Y., Li, G. C. et al. Observable‑specific phase biases of Wuhan multi‑GNSS experiment analysis center’s rapid satellite products. Satell Navig 3, 23 (2022). https://doi.org/10.1186/s43020-022-00084-0PDF文件下载链接：‍https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-022-00084-0

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Editorial Summary

WUM Rapid products

On the demand of IGS PPP-AR group, Wuhan University Multi-GNSS Experiment (WUM) Analysis Center (AC) has released a new series of product, i.e., WUM Rapid. The daily rapid products have a latency about 10 hours, and the most important component for PPP-AR is the OSB products. Both code and phase OSBs are provided, with which PPP-AR users could simply resolve both zero- and singe-difference ambiguities. The precision of orbit and clock products rank in the middle place among all MGEX products. The strategies and comparison are introduced in the paper, and we conduct PPP-AR examination with open-source software PRIDE PPP-AR. The results indicate that the RMS against IGS weekly solutions can reach 0.16 cm, 0.16 cm, and 0.44 cm in the east, north, and up directions, respectively. The products could be downloaded on ftp://igs.gnsswhu.cn/pub/whu/phasebias. For more details, please read the whole manuscript. 

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本文亮点

1.介绍了WUM快速产品的解算策略，尤其是基于原始观测值的相位偏差产品的模型。

2.轨道和钟差产品与其他MGEX分析中心做了精度对比，并且做了PPP-AR测试，效果良好。

3.讨论了非差模糊度固定与双差模糊度固定对定轨精度的影响，进一步阐释了处理流程的合理性。

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内容简介

精密单点定位（PPP）是一种灵活方便的定位手段，它在大地测量和地学研究中逐渐崭露头角。而模糊度固定能够提高PPP定位精度，加速其初始化速度。良好的PPP效果离不开高精度的轨道、钟差等产品；模糊度固定也需要对应的相位偏差产品。武汉大学作为国际GNSS服务组织的一个分析中心，已经开始提供相位偏差产品与配套的轨道钟差等产品。我们在本文中介绍了WUM快速产品的解算策略，对相位钟/相位偏差模型做了详细的描述，随后我们选了一个月的产品与其他分析中心做了对比。相位偏差产品一个月的幅值在2纳秒以内，波动主要是因为钟差日不连续性。GPS轨道和ESA的产品符合最好，其余系统的轨道对比结果在分析中心中排在居中的位置。GLONASS钟差与各AC一致性欠佳，这是使用了不同的模型导致的，同样，其余系统的钟差一致性也排在居中位置。

关于定轨中非差模糊度固定和双差模糊度固定这一不同作法，我们发现，使用非差模糊度固定策略，GPS、Galileo和BDS-3的轨道日不连续性RMS分别能降低14%、17%和24%。最后我们对完整产品进行了PPP-AR测试，使用软件为开源软件PRIDE PPP-AR。与IGS周解站坐标对比，东北高方向一个月的全球网平均RMS能达到0.16 cm，0.16 cm，0.44 cm。多系统的宽巷固定率能达到90%以上，窄巷固定率都在80%以上。总之，WUM的快速产品能够得到良好的定位效果。

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  图文导读 

I 处理流程

我们先使用非差无电离层组合观测值计算G/R/E/C四系统的轨道和钟差，在双差模糊度固定后得到较高精度的轨道和浮点钟产品。随后进行大网解算计算出相位偏差，使用得到的相位偏差产品固定非差模糊度，更新轨道和钟差。最终得到了更高精度的轨道和相位钟产品。完整的产品包括精密轨道、精密钟差、伪距/相位OSB产品、卫星姿态四元数和地球自转参数。

图1 WUM快速产品生成流程。蓝框代表最终计算出的产品，G、R、E、C分别代表GPS、GLONASS、Galileo和BDS系统。

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II 相位偏差时间序列分析

在得到一个月的相位OSB产品后，我们对其均值与四分位距进行分析。大多数的相位OSB波动幅值在2 ns以内，均值保持在±3 ns以内。而大多数伪距OSB波动幅度在0.5 ns以内，均值参差不齐故在分析中被减去。我们对宽巷相位偏差单独做了相邻天的对齐，而对窄巷相位偏差没做特殊的处理，这直接造成了相位OSB的波动，但是并不影响单天解的固定效果。除此外，E14与E18伪距和相位的OSB均呈现出较大的波动，这是其特殊的椭圆形轨道造成的；C12卫星在该时段经历动偏-零偏转换，故相位偏差存在阶跃，连续性被破坏。       图 2 多系统卫星箱线图。(a)图展示了GPS L1W信号，Galileo L1C信号，BDS L2I信号的相位偏差信息；(b)图展示了GPS C1W，Galileo C1C，BDS C2I信号的伪距偏差信息。

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III 钟差产品精度对比我们选择了ESA钟差产品作为参考钟，在移除了轨道径向差异后，计算各个分析中心钟差与参考钟的差值，每个历元都选择了共同的参考卫星消除基准。从STD值上看，GPS、GLONASS、Galileo、BDS-2 和 BDS-3所选时段的平均STD值为0.064 ns、0.190 ns、0.068 ns、0.196 ns和0.193 ns。横向与各分析中心结果对比，发现GPS、Galileo 与 BDS的序列处于居中位置，GLONASS钟差STD较大，我们猜测是ERPFBOXW.F中天线功率参数使用不同导致的。
       图 3 不同分析中心钟差与ESA产品差值STD。“WUM_RAP”为本文钟差产品。

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IV 轨道产品精度对比轨道的对比依然使用ESA产品作为参考，在统计RMS之前做了七参数转化以消除框架差异。在我们的实验时段，GPS、GLONASS、Galileo、BDS-2与BDS-3的3D RMS分别达到22.8 mm、63.6 mm、27.7 mm、117.87 mm 和86.4 mm。GPS与ESA在众分析中心中符合最好；Galileo除GBM外，其余分析中心产品互相符合良好。

图 4 各AC轨道与ESA产品对比的3D RMS。“WUM_RAP”为本文的轨道产品。

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V PPP-AR精度分析研究时段的定位结果显示，浮点解精度在东北高方向能达到0.26 cm, 0.18 cm, 和0.56 cm，在使用了相位偏差产品后，固定解精度能达到0.16 cm, 0.16 cm, 和0.44 mm。GPS、Galileo、BDS-2和BDS-3平均宽巷固定率能达到92.7%、95.5%、92.9%、92.3%；平均窄巷固定率能达到90.2%、93.6%、85.7%、82.4%。

图 5 东北高方向一个月定位结果与IGS周解坐标的差值RMS。每个绿点代表一个站坐标。

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VI 非差模糊度与双差模糊度对定轨的影响通过对轨道日不连续性的分析，我们发现GPS、Galileo与BDS-3卫星的日不连续性在从双差模糊度固定切换至非差模糊度固定后，每颗卫星都有明显降低。具体而言，GPS的RMS降低了14%，Galileo降低了17%，BDS-3降低了24%。我们认为这与双差模糊度存在比非差模糊度更多的错误固定值有关。

图 6 轨道日不连续3D RMS柱状图。黑色、蓝色和红色分别代表轨道浮点解、双差固定解和非差固定解。

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作者简介

 ▍本文第一作者简介

      耿江辉，武汉大学卫星导航定位技术研究中心副主任，教授，博士生导师。长期致力于高精度卫星导航定位理论和方法研究。

 更多介绍，请点击作者主页 

▍本文通讯作者简介

栗广才，武汉大学卫星导航定位技术研究中心博士后。长期致力于研究GNSS精密定位的理论和方法，在低成本/安卓GNSS模糊性固定、多路径抑制和多传感器融合等方面取得一定研究成果，发表学术论文22篇。获ION GNSS+ 2020学生论文奖（该年度全球仅4人获奖）等荣誉。

撰稿：本文作者

编辑：星航

校对：耿教授

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Satellite Navigation(《卫星导航(英文)》)创办于2020年，EI、Scopus、ESCI收录，是中国科学院空天信息创新研究院主办的英文学术期刊，主编是杨元喜院士，主要报道卫星导航相关的最新高水平科研成果与综述文章及通讯，在 Springer Nature开放获取(open access)出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。

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