第34卷第2期

2009年3月

测绘科学

ScienceofSurveyingandMapping

Vol 34No 2

Mar

GPS星历精度对精密单点定位的影响

李 鹏,熊永良,黄育龙,楚 亮

( 西南交通大学测绘工程系,成都 610031; 中国中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)!摘 要 精密单点定位的实质就是利用精密星历和精密卫星钟改正来实现单机精密定位。本文简要地介绍了精

密单点定位的原理及技术关键,在此基础上,分析了IGS目前提供的3种精密星历(IGF、IGR、IGU)的精度和时延性。根据实验数据进一步分析了3种精密星历对精密单点定位精度的影响。通过精度分析,得出利用IGS的超快星历也可以达到厘米级定位精度,为全球厘米级单站RTK提供了有益的参考。!关键词 精密单点定位;精密星历;精度分析

!中图分类号 P228 !文献标识码 A !文章编号 1009 2307(2009)02 0015 04DOI:10 3771/j issn 1009 2307 2009 02 004

1 引言

GPS单点定位的精度受到诸如卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟、接收机钟差及多路径效应等多种误差的影响。为了消除或消弱这些误差的影响,人们采取了很多措施,其中差分GPS是最成功的一种方法。近几年来,由于IGS及各分析中心都能提供精密星历及精密卫星钟改正数,人们对在这种情况下能否实现GPS高精度单点定位产生了极大的兴趣。

1997年,美国喷气推进实验室(JPL)的Zumbeger等人提出了一种有效的非差精密单点定位解决方案,他们利用此方法处理单机静态一天数据,其内符合精度在水平方向为几个毫米,高程方向为几个厘米。此外,用IGS提供的精密星历和卫星钟差进行精密单点定位时,由于各测站接收机之间没有共同的参数,各测站是互不相关的,因此,它不需要设立基站,而直接对各个测站进行定位,这样就可以有效地避免少数观测值较差的测站对其他测站的影响。另外,在进行精密单点定位是,除能解算测站的三维坐标外,还可以同时解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层改正信息等参数,这些结果可满足不同需要的用户。因此,基于非差观测值的精密单点定位技术具有相当重要意义。

0 3ns。只需要一台双频GPS接收机,就可以实现在全球范围内进行定位。非差精密单

点定位一般采用双频消电离层组合L3和P码伪距组合作为基本观测量。

精密单点定位的模型,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。这种无电离层组合是减弱电离层影响的最有名的公式,Zumbegeretal (1998)、KoubaandHeroux(2000)都采用这种组合作为精密单点定位的函数模型。其观测模型的简化形式如下:

f2f212

PIF=P2= +cdt+dtrop+PIP1-f1-f2f1-f2f2f21

IF=22 1-222 2= +cdt+dtrop+BIF+ If1-f2f1-f2

式中,PIF为P1、P2无电离层伪距组合观测值; IF为 1、 2无电离层相位组合观测值(距离);f1,f2为载波频率;BIF

f2f21

=2!N-222!2N2为无电离层组合相位观测值(距211

f1-f2f1-f2

离)的模糊度;dtrop为对流层延迟误差(距离);PI、 分别为两种组合观测值的观测噪声和未被模型化的误差。

为了达到分米级甚至厘米级的定位精度,精密单点定位必须要解决以下几个关键问题[1]: 在定位过程中需要同时采用相位和伪距观测值; 卫星轨道精度需达到几厘米水平;#卫星钟差改正精度需达到亚ns量级; 需要考虑更精确的误差改正模型。根据上述分析,精密单点定位需要解决如何确定非差相位整周模糊度、高精确的卫星轨道和高精确的卫星钟差改正数等问题。此外,由于IGS及数据分析中心仅提供15min和5min间隔的卫星钟差参数,而在实际定位中,GPS接收机的采样频率为30s、15s,甚至更密。因此,必须采用一定的措施对精密卫星钟差进行内插,以便和用户接收机的采样频率保持一致。目前常采用的方法是利用全球分布的IGS永久站的观测数据估计高采样率卫星钟差参数,其估计方法是先根据全球的数据求得精确的轨道参数、各个测站的精确坐标及对流层、电离层延迟参数,然后把这些参数作为已知值,用双频伪距和相位观测值求出30s采样间隔的精密卫星钟差参数。但是这种方法计算量大,计算模型复杂。而且随着SA政策取消后,加载在卫星钟的随机抖动现象也随之取消了,这样卫星钟差变化趋于平缓,使得卫星钟差的内插变得可能[3],本文拟采用拉格朗日插值方法对卫星的钟差进行插值,然后利用内插的卫星钟改正数进行非差精密单2 精密单点定位的原理及技术关键

传统的GPS单点定位是利用伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟改正数来实现定位的,由于伪距(即使P码)的观测噪声也有几十厘米,而且广播星历的轨道精度也有几米,卫星钟差的改正数精度为几十纳秒,因此,这种单点定位的坐标分量精度大约为10m,只能满足一般的导航定位需求。而非差精密单点定位则利用精密卫星轨道和精密卫星钟差来实现精密单机定位。目前IGS所提供的精密星历的精度约为2 5cm,卫星钟差改正数精度约为0 2

作者简介:李鹏(1981 ),男,湖北襄

樊人,硕士研究生,研究方向:GPS技术与应用。

E mai:llptop@163 com收稿日期:

2007 11 05

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3 卫星星历及其精度分析

测绘科学 第34卷

GPS卫星星历按其精度可以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监控部分所 …… 此处隐藏：7879字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……