GPS非差相位精密单点定位技术探讨

第27卷第3期2002

年6月

武汉大学学报 信息科学版

GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityVol.27No.3June2002

文章编号:1000-050X(2002)03-0234-07文献标识码:A

GPS非差相位精密单点定位技术探讨

刘经南1　叶世榕2

(1　武汉大学校长办公室,武汉市珞珈山,430072)

(2　武汉大学GPS工程技术研究中心,武汉市珞喻路129号,430079)

摘　要:探讨了精密单点定位的基本原理、处理方法、;采用直接内插IGS卫星精密星历的方法代替利用IGS,对现有精密单点定位计算方法进行了简化,使之更具有实用性。了实测数据。计算结果表明,经过大约15min,X、Y、Z方向上均优于20cm。

关键词:GPS;精密单点定位;中图法分类号:P228.41

　　在过去的10,GPS技术在大地测量领

域得到广泛应用,从全球板块地壳运动监测、区域性的高等级控制网、城市差分连续运行系统到小范围的建筑物变形监测,GPS都扮演着重要的角色。在这些应用中,一般都采用GPS相对定位的作业方式,通过组成双差观测值消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差及削弱对流层延迟、电离层延迟等相关性强的误差影响,来达到提高精度的目的。这种作业方式无需考虑复杂的误差模型,具有解算模型简单、定位精度高等优势。但也存在一些不足,如作业时至少有一台接收机置于已知站上观测,影响了作业效率,提高了作业成本。另外,随着距离的增加,对流层延迟、电离层延迟等误差的相关性减弱,必须相应地延长观测时间,才能达到预期精度。是否有新的作业方式,能克服GPS相对定位的这些缺点呢?1997年,美国喷气推进实验室(JPL)的Zumbeger等人提出了一种有效的解决方案,即非差精密单点定位方法。他们利用此方法处理单机静态观测一天的数据,其内符合精度在水平方向为几个mm,高程方向为几个cm;处理全球动态数据的内符合精度在水平方向约为8cm,高程方向约为20cm[1,2]。另外,Hatch等人计划利用JPL提供的实时精密定轨定位软件,发展一套水平方向定位精度约为10cm的全球实时精密定位系统(GlobalRTK)[3]。由于此方法可利用单台接收机在全球范围内静态或

　收稿日期:2002-01-10。

动态独立作业,并且直接得到高精度的ITRF框

架坐标,因此,它在高精度的坐标框架维持及区域性或全球性的科学考察及低轨卫星定轨等方面都具有不可估量的前景。

1　精密单点定位方法

传统GPS单点定位是指利用伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行定位。由于伪距(即使是P码伪距)的观测噪声至少也有几十cm,广播星历的轨道精度为几m,卫星钟差改正精度为几十ns,因此这种单点定位的坐标分量精度只能达到10m级(P码单点定位精度约为3m),仅能满足一般的导航定位需求。而精密单点定位是先利用全球若干IGS跟踪站数据计算出精密卫星轨道参数和卫星钟差,再利用所求得的卫星轨道参数和卫星钟差,对单台接收机采集的相位和伪距观测值进行非差定位处理。

为了达到dm级甚至cm级(比传统GPS单点定位高数十倍甚至数百倍)的定位精度,精密单点定位有如下关键之处:①在定位过程中需同时采用相位和伪距观测值;②卫星轨道精度需达到几cm水平;③卫星钟差改正精度需达到亚ns量级;④需考虑更精确的其他误差改正模型。根据上述分析,精密单点定位需解决如何确定非差相位整周模糊度、高精度的卫星轨道确定及高精度