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1、3GPS静态精密单点定位精度实验分析杜向锋1,蒋利龙1,李霞2(11广东工业大学建设学院,广东广州510075;21核工业华南建设工程集团公司,广东广州510800)摘要:通过实验分析了静态GPS精密单点定位精度,提出了应用精密单点定位技术进行生产作业时应该注意的几点问题。关键词:GPS精密单点定位;定位精度;精密星历中图分类号:P228文献标识码:A文章编号:100829268(2008)0120035204可以实现实时的或事后的高精度定位,这一定位方法称为精密单点定位(PrecisePointPositioning,简称为PPP)。这一概念最初是由JPL(美国喷气推动
2、实验室)的Zumbeger等人提出并在他们开发的数据处理软件GIPSY上予以实现。在GPS定位中,主要的误差来源于轨道误差、卫星钟差和电离层延时等。采用双频接收机,可利用LC相位组合,消除电离层延时的影响,定位误差只有轨道误差和卫星钟差两类。再利用IGS提供的精密星历和卫星钟差,利用观测得到的相位值,就能精确地计算出接收机位置和对流层延时等信息。在精密单点定位中,通常采用双频无电离层组合观测值组成观测方程:1引言GPS定位具有:测量精度高,测站间无需通视,观测时间短,仪器操作简便,全天候作业等特点。它能够提供从毫米级到几十米量级的定位精度,能够满足不同用户对位置精度的要求
3、。目前GPS测量中采用较多的是GPS相对定位方式和GPSRTK方式,前者相对于其他的定位模式最大的特点是精度高,通过数十分钟到数小时的观测获得毫米至厘米级精度,是目前GPS测量最常用的作业模式。后者在架设好基准站后在半径10km左右的施工区数秒时间内就可获得点位厘米级精度的三维坐标,适合于大范围高密度点位测量,效率非常高,近几年得到了大量的推广应用。而近年来又产生了一种新的GPS定位技术,它就是非差观测值精密单点定位技术,简称PPP技术,随着该技术的日益成熟和完善,使GPS作业更加方便,数据处理更加简单,实用范围更加广泛,它可以大大提高测量作业的效率,具有广泛的应用前景,
4、目前PPP已经成为GPS研究的新热点,对其进行精度分析的文章也很多,但是作者发现这些文章都是从理论的角度进行分析,从实验的角度对该技术的精度进行深入分析的文章还未读到,所以作者从这个角度出发写了这篇文章。lp=ρ+c(dt-l<=ρ+c(dt-dT)+M-zpd+εp(1)dT)+amd+M-zpd+ε<式中:lp为p1和p2的无电离层伪距组合观测值;l<为L1和L2无电离层相位组合观测值(距离);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;amd为无电离层组合相位观测值(距离)的模糊度(不具有整数特性);M为投影函数,zpd为天顶方向对流层延迟改
5、正参数ε,p和ε<分别为两种组合观测值的观测噪声和多路径误差;ρ为测站(Xr,Yr,Zr)和GPS卫星(Xs,Ys,Zs)间的几何距离:精密单点定位原理[1]利用IGS(InternationalGNSSService)提供的或自己计算的GPS卫星的精密星历和精密钟差,用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千平方公里乃至全球范围内的任意位置都2(Xs-X)2+(Ys-Y)2+(Zs-Z)2(2)ρ=rrr将(1)式线性化后可得到观测误差方程V=AδX+W(3)式中:A为设计矩阵,δX为待估参数,其中包括测站坐标、接收机钟差、无电离层组合模糊度及对流3收稿日期:20
6、07210212层天顶延迟改正参数。在GPS相对定位中,特别在基线比较短的情况下,差分组合观测值可以消除许多的共同误差。在精密单点定位中,必须顾及所有误差来源,如固体潮影响、海潮影响、天线相位中心改正、相对论改正、弯曲改正等都需要用精确的数学模型加以改正,从而得到精确的接收机位置。精密单点定位要达到厘米级的定位精度有以下两个前提:(1)卫星轨道精度需达到厘米级水平。(2)卫星钟差改正精度需达到亚纳秒量级。目前IGS提供的后处理精密星历精度已经达到2～5cm,精密卫星钟差精度达到了0.1～0.2ns,从而保证了精密单点解算可以获得厘米级精度[2]。Heroux等人也研究了非
7、差精密单点定位方法,他们处理长时间静态观测数据的结果精度也达到厘米级。国内武汉大学GPS工程研究中心进行了精密单点定位技术的研究工作。使用IGS提供的精密星历和自己计算的精密卫星钟差,对位于夏威夷IGS站的KOKB站的数据进行了分析,结果表明,经过约15min的初始化后,单历元的定位结果趋于稳定,定位结果与已知坐标在XYZ方向上的最大差值分别为0.158,0.174和0.167,其绝大多数的中误差小于15cm,随着研究的继续深入和数学模型的精化,动态和快速静态的精度将进一步的提高。我们通过使用武汉大学测绘学院的单点定位软件Tr
