任曉東，何 俊，張小紅

（武漢大學測繪學院，湖北 武漢430079）

0 引 言

隨著定位需求的不斷提高，衛(wèi)星導航定位技術正朝著實時、高精度、高可靠性的發(fā)展方向。而作為目前乃至未來實時高精度動態(tài)定位主要技術手段之一的精密單點定位技術，已成為衛(wèi)星導航定位領域所關注的熱點[1－2]。在實時PPP的研究方面，JPL的Muellerschoen等人在2000年提出了全球實時精密單點定位技術（RT－PPP），計算結果表明RT－PPP水平方向定位精度為10cm～20cm.NAVCOM的Hatch在2001年提出了利用JPL實時定軌軟件RTG實現全球RTK計劃，通過因特網和地球靜止通信衛(wèi)星向全球用戶發(fā)送精密星歷和精密衛(wèi)星鐘差修正數據，利用這些修正數據，實現2～4dm的實時動態(tài)定位精度，事后靜態(tài)定位精度可達2～4cm。除了上述，還有部分相關機構開展了這方面的研究，并在系統(tǒng)開發(fā)方面取得了初步成果[3－5]。

1 IGS實時精密產品介紹

實時精密單點定位最重要的是實時地得到精密的衛(wèi)星軌道和鐘差。目前，IGS的主要分析中心和其它一些著名的衛(wèi)星導航研究機構通過現有的IGS連續(xù)跟蹤站和自己的數據處理軟件實時估計得到精密的衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘差，并提供了這些實時的精密衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘差的改正系數（ROCC產品），這15種ROCC產品的基本參數如表1所示。

表1中，Name代表精密衛(wèi)星軌道和鐘差改正系數的代號；Misc代表提供該產品的組織；Generator代表該組織提供生成該產品的所采用的軟件；System代表提供的改正系數所包括的衛(wèi)星系統(tǒng)，GPS指只提供GPS衛(wèi)星的ROCC值，GPS＋GLO指不但提供GPS衛(wèi)星的ROCC值，而且提供GLONASS衛(wèi)星的；Identifier代表提供的ROCC值是基于衛(wèi)星相位中心的還是質量中心；BRDC＿APC＿ITRF表示提供的ROCC值是基于相位中心的改正系數，且坐標框架為ITRF；BRDC＿CoM表示提供的ROCC值是基于衛(wèi)星質量中心的改正系數，且坐標框架為ITRF；Format代表ROCC產品的編碼格式。

表1 不同ROCC改正系數產品的基本參數

2 BNC軟件介紹

BNC軟件是由BKG開發(fā)的一款用于實時同步接收、解碼及轉換的GNSS數據流管理軟件。采用BNC軟件進行實時精密單點定位時，其主要功能是接收來自Ntrip Caster的由IGS提供的精密軌道和鐘差的改正系數，以及實時廣播星歷數據流，并對其進行解碼，同時通過TCP／IP、UDP通訊接收來自測站接收機的觀測值，通過這些數據流完成精密單點定位，具體流程如圖1所示。

圖1 BNC軟件的實時精密單點定位流程[6]

3 實驗分析

3.1 實驗方案

為了分析BNC軟件中實時PPP定位模塊本身的定位精度和收斂速度以及采用15種不同的ROCC產品對定位結果的影響，筆者選取了全球25個IGS連續(xù)跟蹤站（其分測站布圖如圖2所示），對其在2011年6月15日進行24小時的實時精密單點定位，并得到實時定位結果。

3.2 實驗結果及分析

圖2 實驗分析的25個IGS連續(xù)跟蹤站位置分布圖

鑒于篇幅限制，筆者只給出 WIND測站的實時精密定位結果，其它測站與此類似，本文不再贅述。如圖3～17所示，分別表示采用15種ROCC產品用對WIND測站前1h的實時PPP的定位結果與IGS提供的參考坐標在N、E、U方向上的互差（注：選取1h目的在于分析其收斂性），圖中次深、淺色、深色依次代表N、E、U（北、東、天）三個方向的定位偏差。同時，本文對15種ROCC的定位平均偏差、RMS值和定位收斂時間進行了統(tǒng)計，其統(tǒng)計結果如表2所示，其相對值如圖18和圖19所示。（注：定義定位收斂時間表示從定位開始到N、E、U方向均穩(wěn)定在5dm內所需的時間；統(tǒng)計平均值為收斂后的統(tǒng)計平均值；RMS值表示定位結果與真值坐標的統(tǒng)計標準差）

由圖3～圖17可以看出，通過15種ROCC改正得到的實時精密衛(wèi)星軌道和精密衛(wèi)星鐘差，對WIND測站進行實時精密定位的結果收斂后均能達到較高的定位精度，能滿足用戶的定位需求，且都需要經過不等時間的收斂過程，個別ROCC定位結果在N、E、U方向存在一定的系統(tǒng)性偏差。

由圖18可知，15種ROCC的定位結果在收斂后，其N、E、U方向的定位精度均能達到4dm以內。其中，15種ROCC其N、E方向定位精度約1dm以內；U方向的定位精度則在1～2dm左右。而且 ROCC01、ROCC10、ROCC11、ROCC71在三個方向的定位精度均達到了cm級。因此，在實際定位中如果對定位精度要求較高可優(yōu)先考慮使用這幾種ROCC改正后的精密衛(wèi)星軌道和精密衛(wèi)星鐘差產品。

圖19 不同ROCC產品對WIND測站定位收斂后的RMS值及收斂時間

在圖19中，柱狀圖的深、淺、次深分別表示不同ROCC改正后的精密衛(wèi)星軌道和鐘差對WIND測站的定位結果在N、E、U方向上的統(tǒng)計RMS值，深色三角形則表示不同ROCC改正后實時定位的收斂時間，右側坐標軸為收斂時間的坐標軸。結合圖18可以看出，定位精度較好的產品，其定位結果的RMS值也相對較小?？傮w來說，15種ROCC的RMS值均在4dm以內，且N、E方向的RMS值為8cm左右，U方向為1～2dm左右。在收斂時間上，大多數ROCC的收斂時間為15min左右，其中收斂速度最慢的ROCC60、ROCC61、ROCC81的收斂時間為30～40min，而收斂速度較快的 ROCC11、ROCC20、ROCC51、ROCC70、ROCC71等，其收斂時間平均約為8min左右。

表2 15種ROCC產品對WIND測站的實時定位結果影響

4 結 論

采用IGS的15種實時精密產品，利用BNC軟件對全球25個連續(xù)跟蹤站進行24小時的實時精密單點定位，并對結果進行了深入分析，得出以下結論：

1）總體來說，采用這15種ROCC產品利用BNC軟件進行實時精密單點定位的精度能夠達到4dm以內，能夠滿足用戶的定位需求。

2）不同的ROCC產品的實時精密定位結果精度和收斂時間是各不相同的。在兼顧定位精度、收斂時間上，這15種ROCC中的ROCC11、ROCC20、ROCC71能夠利用較短的時間得到較好的定位結果。這三種ROCC的平均收斂時間約為6～9min，N方向和E方向的定位精度為3～6 cm，U方向為5～10cm.建議在實時系統(tǒng)建立的過程向用戶播發(fā)這幾種定位精度高且收斂速度快的ROCC改正后的實時精密衛(wèi)星軌道和實時精密衛(wèi)星鐘差。

[1]Zumberge J F，Heflin M B，Jefferson D C，et al.Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS Data from large networks.[J].Geophys Res，1997，102（B3）：5005－5017.

[2]Kouba J，Heroux P.Precise point positioning using IGS orbit and clock products[J].GPS Solution，2001，5（2）：12－28.

[3]張小紅，李星星，郭 斐，等.基于服務系統(tǒng)的實時精密單點定位技術及應用研究[J].地球物理學報，2010，53（6）：1308－1314.

[4]Ge M R，Chen J，Gendt G.EPOS－RT：Software for realtime GNSS data processing [C]／／General Assembly European Geosciences Union.Vienna，Austria，2009.

[5]Shi Chuang，Zhao Qi－le；Geng Jiang－h(huán)ui，et al.Recent development of PANDA software in GNSS data processing[C]／／International Confercence on Earth Observation Data Processing and Analysis（ICEODPA）.Wuhan Hunan，China：SPIE，2008.

[6]GNSS Data Center.BNC Software（2010）：BKG ntrip client software，Version 2.4[EB／OL].[2011－07－20].http：／／igs.bkg.bund.de／ntrip／download.