GPS静态精密单点定位精度分析
第9卷第6期2010年6月南阳师范学院学报
Jour nal ofN anyang Nor m a lUn i v ersity V o. l 9No 16
Jun. 2010
GPS 静态精密单点定位精度分析
田九玲, 殷江涛, 赵海涛
1
2
3
(1. 河南工业职业技术学院, 河南南阳473009; 2. 洛阳规划建筑设计有限公司, 河南洛阳471000;
3. 中国科学院对地观测与数字地球科学中心, 北京100190)
摘 要:通过北京的I G S 观测站数据, 分析了精密单点定位的精度, 结果表明, 采用I G S 提供的最终精密星历和钟差, 经过40分钟的观测, 可达到平面厘米级, 高程方向最大误差在10厘米左右的精度.
关键词:精密单点定位; 定位精度; 精密星历
中图分类号:P 228. 1 文献标识码:A 文章编号:1671-6132(2010) 06-0083-03
精密单点定位PPP 技术的应用, 解决了传统
差分GPS 相对定位观测距离的限制、基准站不可获取等缺点, 成为了GPS 定位发展中的一个重要方向. 精密单点定位是利用国际GNSS 服务机构I G S 提供的或其他机构计算的精密星历和精密钟差文件, 以无电离层影响的载波相位和伪距测值为观测资料, 对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计解算, 从而解算出测站精确的位置坐标. 为此可以得出卫星精密星历的精度和卫星钟差的改正精度及电离层误差改正模型的正确性, 决定着最终的定位精度.
式中:L
d t 为地面GPS 接收机钟差; d T 为GPS 卫星钟差;
N 为无电离层组合相位观测值的模糊度(已不具有整数特性);
M 为投影函数;
z 为天顶方向对流层延迟改正参数;
N 为组合相位观测值的观测噪声和多路径误差;
Q 为观测站和GPS 卫星间的几何距离. 1. 2 星历来源及精度
精密卫星星历和钟差是精密单点定位的基础. 目前, 能够提供精密卫星星历和钟差的主要有两个机构:美国地球空间局NGA (NationalG eospatia-l I n -telligence Agency) 和国际GNSS 服务组织I GS, 其中
I G S 是使用最多、精度最高、最有权威的数据发布机构.
1 精密单点定位原理
1. 1 定位原理
[1]
与传统的GPS 载波相对定位相比, PPP 具有
模型复杂、待估参数多等特点, 式(1) 即为PPP 的观测方程
L
表1
产品名称
超快速产品(外推部分) 超快速产品(实测部分)
快速产品最终产品
说明:ns 为纳秒
轨道位置
卫星钟差轨道位置卫星钟差轨道位置卫星钟差轨道位置卫星钟差
(1)
精度10c m 5ns
时延实时3小时17小时13天
更新率6小时6小时每天每周
采样率15m in 15m i n 15m i n 5m i n 15m i n
5m i n 和0. 5m i n
I GS 精密卫星星历和卫星钟差产品情况
收稿日期:2010-04-02
作者简介:田九玲(1981-), 女, 河南濮阳人, 助教, 主要从事测量教学与城市土地利用研究.
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*
南阳师范学院学报 第9卷
I GS 提供的精密星历文件为. SP3格式, 精密卫星钟差文件为. cl k 文件, 自从2006年12月17日起, I GS 将30秒间隔精密钟差作为其正式产品发布于官方FTP 上, 精密单点定位时轨道星历误差越小, 钟差改正采样率越高, 则精密单点定位精度越高.
*
WUHN 、S HAO 、KUNM 、URUM 、LHAS 、X I A N, 分别位于北京、武汉、上海、昆明、乌鲁木齐、拉萨和西安, 原始数据采样率为30秒. 本文采用北京观测站数据为样本进行试验分析, 且通过国际地球自转服务组织, 获取这些站点精确的I T RF2000参考框架下指定参考历元下的坐标, 作为这些站点的精确坐标, 采用国际著名的商用软件G rafnav 进行解算, GPS 原始观测数据采样率为30秒, 采用I G S 最终的精密星历和30秒采样率钟差文件, 解算结果如表2和表3所示.
2 精密单点定位精度分析
I GS 在提供精密星历及钟差文件的同时, 也提供加入I G S 组织内的GPS 连续跟踪站的原始观测数据, 在中国境内加入I GS 组织的站点有BJFS 、
表2 北京2008年观测站数据
观测时长(mi n) [***********]440
X (EAST) 404924. 359404924. 359404924. 359404924. 359404924. 359404924. 359404924. 359404924. 359
I GS 北京站不同观测时段长度和I GS 提供的坐标比较
国际地球自转服务组织提供坐标
Y (NORTH ) 4384902. 9964384902. 9964384902. 9964384902. 9964384902. 9964384902. 9964384902. 9964384902. 996
H 87. 61587. 61587. 61587. 61587. 61587. 61587. 61587. 615
X 404924. 35404924. 338404924. 323404924. 327404924. 353404924. 347404924. 334404924. 323
精密单点定位解算坐标
Y 4384903. 0374384903. 0414384903. 0644384903. 0684384903. 0784384903. 0714384903. 0764384903. 08
H 87. 62987. 60187. 55287. 54887. 5487. 5587. 51987. 507
v X -0. 009-0. 021-0. 036-0. 032-0. 006-0. 012-0. 025-0. 036
历元日期:2008/10/4
误差v Y 0. 0410. 0450. 0680. 0720. 0820. 0750. 080. 084
v Z 0. 014-0. 014-0. 063-0. 067-0. 075-0. 065-0. 096-0. 108
表3 北京2009年观测站数据
观测时长(mi n) [***********]440
X (EAST) 404924. 372404924. 372404924. 372404924. 372404924. 372404924. 372404924. 372404924. 372
I GS 北京站不同观测时段长度和I GS 提供的坐标比较
国际地球自转服务组织提供坐标
Y (NORTH ) 4384902. 9864384902. 9864384902. 9864384902. 9864384902. 9864384902. 9864384902. 9864384902. 986
H 87. 62487. 62487. 62487. 62487. 62487. 62487. 62487. 624
X 404924. 562404924. 603404924. 423404924. 382404924. 345404924. 331404924. 339404924. 343
精密单点定位解算坐标
Y 4384903. 1694384903. 1534384903. 0834384903. 0434384903. 0484384903. 0584384903. 0514384903. 071
H 87. 12287. 22287. 42887. 50787. 49987. 51887. 49987. 499
v X 0. 190. 2310. 0510. 01-0. 027-0. 041-0. 033-0. 029
历元日期:2009/3/3
误差v Y 0. 1830. 1670. 0970. 0570. 0620. 0720. 0650. 085
v Z -0. 502-0. 402-0. 196-0. 117-0. 125-0. 106-0. 125-0. 125
说明:表2与表3测站坐标归算到观测历元时期, 在I TRF2000框架下解算.
由表2和表3可得出以下结论:
(1) 精密单点定位高程精度弱于平面精度.
(2) 静态观测40分钟后, 解算坐标已经稳定. (3) 静态观测40分钟后, 平面坐标精度达到厘米级, 而高程精度最差为10厘米左右.
(4) 静态观测120分钟后, 再长时间观测, 精密单点定位精度, 并没有明显改善.
(5) 同一观测站点, 在不同历元日期下其坐标变化可达数厘米, 如北京站2008年历元和2009年历元坐标, 在东方向上达20厘米.
为解决这个问题, 1997年, JPL(Jet Pr opulsion Labo -ratory) 的Zum beger 等人提出/非差精密单点定位法0.
通过北京观测站数据分析, 可知PPP 技术相对于传统GPS 作业方式有以下优点:
(1) 相对精度高, 其平面精度可以达到厘米级.
(2) GPS 相对定位单机作业, 无需与其他配合, 不受作业距离的限制, 数据处理更加简单快速. (3) 在测区无GPS 基准点时, 可利用静态精密单点定位, 快速建立平面精度达厘米级的坐标基准.
精密单点定位技术是一种全新的定位方式, , 3 结束语
目前, 在一般的测绘应用中, 普遍都采用相对, .
第6期田九玲等:GPS 静态精密单点定位精度分析#85#
具有很大优势, 精度能满足现代化地理信息实时数据采集的需求. 因此, 基于精密单点定位技术建立起的实时定位数据采集系统在航空摄影测量与遥感和海洋测量等诸多领域有广阔的应用前景, 对测绘领域和测绘技术的发展将产生深远的影响
[2]
试与分析[J].中国惯性技术学报, 2006, 14(6):24-26.
[2] 杜向锋, 蒋利龙, 李霞, 等. GPS 静态精密单点定位精
度实验分析[J].全球定位系统, 2008(1):35-38.
.
参 考 文 献
[1] 高成发, 陈安京, 陈默, 等. G PS 精密单点定位精度测
Analysis on positioning precision of GPS precise poi n t positioning
TI A N Jiu -li n g , Y I N Ji a ng -tao , Z HAO H a-i tao
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(1. H enan P olytechnic Institute , N anyang 473009, China;
2. Luoyang Architecture and P lanning Desi g n L td. , Luoyang 471000, China;
3. C enter for Earth Observation and D igital Eart h ChineseA cade my of Sciences , B eijing 100190, China ) Abst ract :This paper analyzes the precisi o n o f static GPS precise po i n t position i n g thr ough the data o f observati o n
station in B eiji n g. The result sho w s t h at the accuracy can reach the plane centi m eter leve l and the m ax i m um error i n height d irecti o n is abou t ten centi m eter by usi n g t h e fina l precise ephe m eris and clock correction prov ided by I G S after forty m inutes o f observation . K ey w ords :precise po i n t positi o ning ; position i n g precision ; precise ephe m eredes
(上接第79页)
Analysis briefly for t he typical cases of geological park layouting
Z HANG B ing -chen
(Henan Province Institute o f Geolog ical Survey, Zhengzhou 450000, China)
Abst ract :M ounta i n Yunta i has beco m e a reputation m ounta i n by reason o f layouti n g . M ountain Yunta i of Ch i n a
has succeed and obtained previous chance , th is reg i o na l econo m ic and soc ial benefit are risi n g rapidly . Declara -ti o n of union i n g w ith M oun tain W ang w u and Da i m ei geolog ical par k o f Ch i n a has succeed , it has resu lted that M ountainW angwu and Dai m ei geolog ical park of Chi n a has beco m e ne w reputati o n . Ye llo w R iver N ati o na l geo -l o g ica l park Zhengzhou sho w by yello w loess , Y ell o w R iver , Pla i n H uang -H ua i and Ye ll o w R iver culture , it has particular l o cal cave -typed museum , a lso has geopark . sc ientific m eaning . Layouti n g and Declaration Yangba ji n g N ational geolog ical park T i b et has succeed , it is a pioneering w or k. A s pr oofed by facts , Buil d i n g up successfull y geo l o g ical park has b i g ger econo m ic benefits than a large gold deposit to be found ou. t K ey w ords :geo log ical par k; touris m; declaration; constructi o n ; layouti n g