GNSS_RT-PPP和R...技术及其一体化服务方法研究_舒宝.pdf

第5 2卷 第1期测 绘 学 报V o l.5 2,N o.1 2 0 2 3年1月A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c aJ a n u a r y,2 0 2 3引文格式:舒宝.GN S SR T-P P P和R T K关键技术及其一体化服务方法研究J.测绘学报,2 0 2 3,5 2(1):1 7 4.D O I:1 0.1 1 9 4 7/j.AG C S.2 0 2 3.2 0 2 0 0 6 1 8.S HUB a o.R e s e a r c ho n t h ek e y t e c h n o l o g i e so fGN S SR T-P P P&R T Ka n d t h e i r i n t e g r a t e ds e r v i c em e t h o dJ.A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c a,2 0 2 3,5 2(1):1 7 4.D O I:1 0.1 1 9 4 7/j.A G C S.2 0 2 3.2 0 2 0 0 6 1 8.G N S SR T-P P P和R T K关键技术及其一体化服务方法研究舒 宝长安大学地质工程与测绘学院,陕西 西安7 1 0 0 5 4R e s e a r c ho n t h ek e y t e c h n o l o g i e s o fG N S SR T-P P P&R T Ka n d t h e i r i n t e g r a t e ds e r v i c em e t h o dS H UB a oR e s e a r c ho n t h ek e y t e c h n o l o g i e s o fG N S SR T-P P P&R T Ka n d t h e i r i n t e g r a t e ds e r v i c em e t h o dS H UB a oS c h o o lo fG e o l o g i c a lE n g i n e e i n ga n dG e o m a t i c s,C h a n g a nU n i v e r s i t y,X i a n7 1 0 0 5 4,C h i n a 目前基于载波相位的实时动态差分(R T K)和实时精密单点定位(R T-P P P)技术是GN S S实时高精度导航定位应用中最为常见的两种技术。R T K面临的主要问题是随着 基 线 距 离 的 增 长 大 气 误 差 相 关 性 降 低。相 比R T K,R T-P P P需额外依赖高精度的轨道、钟差、硬件延迟产品,快速P P P的关键是尽可能削弱实时轨道、钟差误差的影响,提高P P P模糊度固定(P P P-A R)的可靠性。另外,随着GN S S基准站网的不断发展,基于区域参考站网的大气产品可以为R T K和R T-P P P用户提供快速精密定位服务,然而目前针对两种用户的服务系统相对独立。此外,在实时高精度应用中还需考虑通信延迟的影响。针对R T-P P P及R T K快速高精度定位的几个关键问题,论文围绕G N S S中长距离R T K定位,G N S S实时整数钟估计及P P P固定解定位,基于区域参考站网的R T-P P P及R T K一体化服务方法及顾及通信延迟的G N S S精密定位等4个方面的内容开展了研究,主要工作及成果如下:(1)研究了影响北斗中长距离R T K定位效果的主要因素,提出一种基于先验对流层约束的中长距离R T K定位解算方法。中长距离R T K定位需估计对流层参数,但是该参数与坐标高程分量强相关容易导致法方程病态问题。将G P T 2先验对流层信息作为虚拟观测值可以有效缓解中长距离R T K模型的病态问题,加速对流层和高程方向坐标参数的分离。不同对流层环境下1 5条基线数据的分析结果表明,对流层约束模型可以有效改善中长距离R T K的定位效果,相比传统R T K模型,单B D S和G P S/B D S组合R T K定 位 的 首 次 固 定 时 间 分 别 缩 短3 0.9%和3 3.0%,R T K固定解在高程方向的RM S分别降低了4 0.0%和1 9.8%。(2)提出使用区域参考站估计区域整数钟的方法提高P P P用户固定解的精度及可靠性。充利用P P P-R T K服务区域范围内的轨道误差一致性,研究了补偿轨道误差的多模区域整数钟的快速估计算法。利用区域参考站覆盖范围及周围的5个流动站使用区域整数钟进行P P P动态定 位 时,相 比C N E S的 全 球 产 品,G P S/B D S组 合P P P固 定 解 的 水 平 和 高 程 方 向 精 度 平 均 提 升6 5%和5 0%,首次固定时间从1 8m i n缩短至1 3m i n。(3)在区域整数钟的基础上,实现了基于区域参考站网非差大气信息的P P P及R T K的一体化服务模式。将平均站间距约1 0 0k m的参考站网提取的非差大气信息生成虚拟参考站(V R S)观测值以及P P P增强大气信息用于终端R T K及P P P定位,并通过多次初始化进行验证。结果表明,区域大气改正数可以显著提升终端定位的初始化速度,对于P P P和R T K用户,6 0.0%和8 7.7%的时段单历元即可得到固定解。值得注意的是基于V R S模式的R T K定位等价于大气强约束,在大气建模精度较差时定位精度会显著下降,而采用虚拟大气约束的P P P增强模式定位精度几乎不受影响。(4)研 究 了 通 信 延 迟 下 的G P S、G L ONA S S、B D S、G a l i l e o异步R T K定位性能,重点分析了影响异步R T K定位精度的主要因素。相比同步R T K,异步R T K的精度会随通信延迟的增长而下降,但是不同系统下降幅度差异较大。B D S和G a l i l e o异步R T K的精度要明显优 于G P S和G L ONA S S,主要原因是在同样的通信延迟时间内B D S和G a l i l e o的广播星历误差变化要小于G P S和G L ONA S S。相比轨道误差,钟差误差对异步R T K的影响更为严重。另外,在电离层活跃时B D S异步R T K具有一定优势,主要原因是B D S5颗G E O卫星位置几乎保持不变,在同样的通信延迟时间内其电离层延迟变化小。中图分类号:P 2 2 8 文献标识码:D文章编号:1 0 0 1-1 5 9 5(2 0 2 3)0 1-0 1 7 4-0 1基金项目:国家自然科学基金(4 2 0 0 4 0 2 4);中国博士后科学基金(2 0 2 0 M 6 7 3 3 2 1)收稿日期:2 0 2 0-1 2-2 3作者简介:舒宝(1 9 9 0),男,2 0 1 9年1 2月毕业于武汉大学,获工学博士学位(指导教师:刘晖教授),研究方向为G N S S高精度卫星导航定位算法及应用。A u t h o r:A u t h o r:S H UB a o(1 9 9 0),m a l e,r e c e i v e dh i sd o c t o r a ld e g r e ef r o m W u h a n U n i v e r s i t y o n D e c e m b e r 2 0 1 9,m a j o r si n G N S S h i g h-p r e c i s i o n p o s i t i o n i n g a l g o r i t h ma n da p p l i c a t i o n.E-m a i l:E-m a i l:b a o s 6 1 31 6 3.c o m