許嶺峰

（安徽省地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)院， 安徽合肥 230022）

0 引言

精密單點(diǎn)定位技術(shù)(Precise Point Positioning，簡(jiǎn)稱PPP)自20世紀(jì)90年代提出以來便成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題，PPP技術(shù)是一種采用絕對(duì)定位的技術(shù)，即利用精密星歷和精密鐘差產(chǎn)品在消除信號(hào)傳播過程中的各項(xiàng)誤差后以獲取未知點(diǎn)精密位置的技術(shù)[1]。當(dāng)前PPP技術(shù)已廣泛應(yīng)用于區(qū)域范圍內(nèi)坐標(biāo)框架的維持和精化、精密授時(shí)、電離層監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星定軌、地震監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)測(cè)、西部無(wú)圖區(qū)測(cè)繪以及交通、農(nóng)業(yè)等[2～3]。而隨著GNSS的不斷發(fā)展，PPP技術(shù)在發(fā)展中探索出不同的解算方式，從模糊度參數(shù)為實(shí)數(shù)解到固定解，從后處理到實(shí)時(shí)處理，從單系統(tǒng)到多系統(tǒng)融合，這一系列的研究也使得PPP的定位模型從傳統(tǒng)的雙頻消電離層組合模型發(fā)展到非差非組合模型，由于非差非組合模型能夠提供準(zhǔn)確的電離層信息，這為提高PPP的收斂速度提供了可能，但是目前采用非差非組合PPP與消電離層組合PPP在定位精度與收斂速度方面并無(wú)顯著提高[4～5]。

本文采用雙頻實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將觀測(cè)值組成雙頻消電離層組合，用以消除電離層延遲一階項(xiàng)，將對(duì)流層延遲分為對(duì)流層干延遲分量和濕延遲分量，對(duì)流層干延遲分量采用Saastamoinen模型改正，將濕延遲分量作為白噪聲采用隨機(jī)游走的方法估計(jì)，衛(wèi)星鐘差和衛(wèi)星位置采用MGEX提供的精密鐘差和精密星歷產(chǎn)品，將接收機(jī)鐘差作為未知參數(shù)估計(jì)，采用前向卡爾曼濾波對(duì)未知參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，最后以IGS發(fā)布的SINEX文件中的坐標(biāo)作為真值，將解算結(jié)果與其對(duì)比，用以精度評(píng)定。

1 精密單點(diǎn)定位基本理論

GNSS接收機(jī)在時(shí)刻偽距和相位的觀測(cè)方程為：

式中Pi和Φi分別為偽距和載波相位觀測(cè)值，單位：米；λ為載波波長(zhǎng)；φi為原始載波觀測(cè)值，單位：到接收機(jī)相位中心的幾何距離；δti和δts分別為接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差；Ti為對(duì)流層延遲誤差；Ii為電離層延遲誤差，偽距和相位分別以群速度和相速度在電離層中傳播，所造成的一階電離層延遲誤差可以通過觀測(cè)值組合消除；Δd和ΔD分別為接收機(jī)端硬件延遲與衛(wèi)星端硬件延遲之差；εPi和εΦi分別為偽距和相位觀測(cè)值中未能模型化的誤差及隨機(jī)噪聲。

雙頻消電離層組合模型如下：

2 實(shí)驗(yàn)分析

圖1 DOY194 JFNG站兩種PPP單天解時(shí)序圖Figure 1.Time sequence diagram of two PPP single-day solutions of DOY194 JFNG station

本實(shí)驗(yàn)采用自編軟件對(duì)2019年7月13日（年積日194）JFNG、NNOR、URUM、XMIS、YAR2等 5個(gè)測(cè)站30s采樣率的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行單系統(tǒng)GPS與GPS/BDS組合雙系統(tǒng)PPP實(shí)驗(yàn)，下載地址如下：ftp：//igs.ign.fr/pub/igs/data/campaign/mgex/daily/rinex3/2019/188/，并將其解算的結(jié)果分別與IGS提供的SINEX文件中的坐標(biāo)對(duì)比，其單天解的精度如圖1所示。

表1 兩種PPP單天解精度對(duì)比Table 1.Comparison of single-day solution accuracy of two PPP models

由表1、圖2可知：GPS單系統(tǒng)單天解的平均定位精度分別為1cm、1.69cm和2.40cm，而GPS/BDS組合系統(tǒng)的平均定位精度分別為0.7cm、1.19cm和1.90cm；而在收斂速度上，GPS單系統(tǒng)在X、Y、Z三個(gè)方向上的收斂速度分別為20.4min、25.8min和33.7min；組合系統(tǒng)的收斂速度分別為16.3min、22.1min和28.9min。由此可見，無(wú)論是從定位精度還是收斂速度，組合雙頻PPP都略優(yōu)于GPS單系統(tǒng)雙頻PPP。

3 結(jié)論

圖2 兩種PPP平均收斂速度對(duì)比Figure 2.Comparison of average convergence rates of two PPP models

通過上述實(shí)驗(yàn)，我們分析得到組合雙頻PPP無(wú)論從定位精度還是從收斂時(shí)間都優(yōu)于單系統(tǒng)，這是由于在消除系統(tǒng)間偏差后，組合雙系統(tǒng)接收到的衛(wèi)星數(shù)量比單系統(tǒng)的多，從而形成了冗余觀測(cè)，并且衛(wèi)星與測(cè)站之間的空間幾何結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，有利于提高PPP的定位精度和收斂速度，這是基于觀測(cè)值質(zhì)量為獨(dú)立等精度，若有質(zhì)量較差的觀測(cè)值，應(yīng)在數(shù)據(jù)預(yù)處理中剔除或修復(fù)，否則將導(dǎo)致定位精度以及收斂效率的降低。