多系统GNSS非差非组合实时精密单点定位方法研究

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GNSS精密单点定位是一种仅使用一台GNSS接收机就能在全球范围内进行静态厘米级和动态分米级的高精度定位技术。国际GNSS服务组织(International GNSS Service,IGS)的 GNSS 实时服务项目(International GNSS Service Real-Time Pilot Project,IGS RTPP)实施后,用户可以通过网络接收实时轨道和钟差改正信息实现实时精密单点定位(Real Time PPP,RT-PPP)。非差非组合模型相比于无电离层组合模型不用进行观测值间的线性组合,所有系统所有频率都能按照统一模型建立量测方程,更适合多系统多频率精密单点定位量测方程的建立。因此本文基于非差非组合精密单点定位的理论,使用多系统实时观测数据、卫星轨道和钟差数据,实现了多系统组合的非差非组合实时精密单点定位,并从观测条件,收敛时间和定位精度等方面对定位性能进行了分析。本文主要工作和研究内容如下:(1)阐述了精密单点定位数学模型,主要误差源的误差改正方法。基于GFZ的事后精密轨道和钟差产品,实现了 GPS和GPS/Galileo组合的无电离层精密单点定位解算。结果表明,GPS/Galileo组合定位的收敛时间相比于单GPS缩短了30.6%;组合定位在N、E、U方向上的定位精度相比于单GPS分别提高了 12.8%、36.2%和 10.5%。(2)阐述了实时SSR改正信息恢复卫星轨道和卫星钟差的具体方法和数据预处理方法。基于非差非组合精密单点定位的数学模型,详细给出了重参数化的接收机钟差参数,斜电离层参数和整周模糊度参数。实现了多系统非差非组合实时精密单点定位,给出了程序设计的基本框架,并对程序主要模块的功能进行了描述。(3)进行了 GPS、Galileo、GPS/Galileo 组合、GPS/BDS/Galileo/GLONASS组合非差非组合实时精密单点定位定位解算。单GPS定位的收敛速度比单Galileo定位更快,单频定位提高了 25.7%,双频定位提高了 34.4%;单GPS定位在水平位置和三维位置的精度均优于Galileo定位。对于单频定位,GPS/Galileo组合和GPS/BDS/Galileo/GLONASS组合的平均收敛时间分别比单GPS定位缩短了 3 0.4%和40.9%。GPS/BDS/Galileo/GLONASS组合在水平位置和三维位置的定位精度优于GPS/Galileo组合,二者都显著优于单GPS定位。对于双频定位,GPS/Galileo组合和GPS/BDS/Galileo/GLONASS组合的平均收敛时间分别比单GPS 定位缩短了 21.6%和 41.7%。GPS/BDS/Galileo/GLONASS 组合在水平位置的定位精度与GPS/Galileo组合相当,在三维位置的定位精度优于GPS/Galileo组合,二者定位精度均优于单GPS定位。
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