临沂市城市建设勘察测绘院 山东临沂 276000
摘要：首先简要介绍了精密单点定位和差分定位原理，然后重点结合精度鉴定任务中的航空动态 GPS 数据，用 WayPoint8.5 软件分别进行不同星历和钟差产品下的精密单点定位解算和差分定位解算，并比较它们之间的差别。比较结果表明，精密单点定位与差分定位解算结果差别在 80 cm 以内，可以利用IGU 星历产品进行精密单点定位解算，以对测控设备状态进行预估。
关键词：GPS；动态；精密单点定位；差分定位
1 研究背景
全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国从上世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的新一代卫星导航定位系统。目前，GPS以全天候、高精度、自动亿、高效益等显著特点，诸多领域得到了广泛应用。GPS的出现，给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。
为了提高精度，出现了GPS相对定位，它是用两台以上接收机同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量。GPS相对定位通过组成差分观测值来消除接收机钟差、卫星钟差等公共钟差以及减弱对流层延迟、电流层延迟等相关性的影响，因此，它是目前GPS定位中精度最好的一种方法。
PPP技术作为一种最近十几年发展起来的一项GPS定位新技术，在低轨卫星精密定轨、高精度坐标框架维持、区域或全球性科学考察、航空动态测量和海洋测绘等方面具有不可估量的应用前景，目前己经成为GPS导航和定位界的研究热点。经过近十几年国内外学者的研究，精密单点定位的事后处理算法及应用已经比较成熟。与相对定位中的实时定位技术RTK相对应，在实时GPS卫星轨道和钟差产品的支持下，精密单点定位的数据处理可以在实时情况下进行，得到实时定位结果，称之为实时PPP技术。实时PPP定位技术与目前已有两种GPS实时定位服务系统（基于单基准站RTK技术系统和基于多基准站的CORS系统）相比具有以下显著优点：
1.系统服务覆盖区域大；
2.总投资和运营成本低。
80年代以来,实时动态差分GPS，测量技术发展很快。近年又有重大突破，从常规实时动态差分GPS(RTD)发展到载波相位实时动态差分GPS(RTK)。实时动态载波相位差分GPS测量是指在运动状态下通过跟踪处理接收卫星信号的载波相位，从而获得比RTD一常规差分GPS测量高得多的定位精度。为了和常规的码相位差分GPS相区别，称实时动态载波相位差分GPS为RTK，也有称作RTK／OTF
（RealTwie Kinematlyon The Fly）RTK是在载波相位上进行测量，所以精度很高，可以达到几厘米或几分米的精度。这样高的精度其应用领域扩展到许多范围。然而，在动态情况下，实施相位测量有很大难度，主要是多值性，也就是如何求解初始整周未知数问题。
2 精密单点定位与差分定位原理
2.1精密单点定位原理
精密单点定位（precise point positioning，PPP）指利用精密星历和精密钟差以及单台双频双码GPS接收机的观测数据，实现实时或者事后的高精度定位。不同星历和钟差产品的精度及时延信息不同。其中，广播星历精度约为260 cm，实时更新，采样间隔为2 h；广播钟差精度约为7 ns，实时更新，采样间隔为2 h。
在精密单点定位中，通常采用双频无电离层组合观测值组成观测方程：
lp= ρ + c ( t - T ) + M ?z+ εp（1）
lΦ= ρ + c ( t - T ) + a + M ?z+ εΦ（2）
ppp是利用精密星历和卫星钟差以及单台GPS接收机（注意是一台）测得的伪距值及载波相位值，求出未知点的三维位置。
式中，lp 为 P1 和 P2 的无电离层伪距组合观测值；lΦ为 L1 和 L2 无电离层相位组合观测值（距离）；t 为地面 GPS 接收机钟差；T 为 GPS 卫星钟差；a 为无电离层组合相位观测值（距离）的模糊度（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；εp 和 εΦ 分别为两种组合观测值的观测噪声和多路径误差；ρ 为测站 ( Xr,Yr,Zr ) 和 GPS 卫星( XS,YS,ZS ) 间的几何距离。
3 数据实例及数据分析
3.1数据实例
为了客观比较动态精密单点定位与差分定位结果，本文利用 Novatel 公司开发的 WayPoint8.5 软件对某次精度校飞任务中的GPS 数据进行定位解算。限于文章篇幅，文中只结合其中的一个航次进行分析。该航次飞行线路如图1 所示，动态原始数据采样间隔为0.05 s，飞行速度为225 m/s 左右，飞机飞行高度为8 500~8 700 m，如图1 所示。
4 结束语
IGS（5 min）、IGR、IGU 精密单点定位解算与差分定位解算的比较结果表明，IGS（5 min）、IGR、IGU精密单点定位解算精度在相同级别内，且与差分定位解算结果的偏差均在80 cm 内，由于IGU 星历产品可以提前获得，因此可以利用IGU 星历产品进行精密单点定位解算，以对测控设备工作状态进行预估。
参考文献：
［1］刘丙申，刘春魁，杜海涛. 靶场外测设备精度鉴定［M］.北京：国防工业出版社，2008
［2］马海潮，周立锋，李晓冰. 外测设备精度校飞中多基站伪距差分定位精度分析［J］. 航天控制，2010，28（4）：78_80
论文作者:刘琳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/25
标签：单点论文; 精密论文; 精度论文; 实时论文; 相位论文; 差分论文; 载波论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;