基于双频载波相位观测值组合的GPS单点定位研究

实时精密单点定位研究综述摘要：GPS精密单点定位（PPP）是一种利用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差以及双频载波相位观测值，并采用非差模型进行高精度单点定位的方法。

实时精密单点定位技术（RT-PPP）已成为当前GNSS领域的研究热点，也将是目前乃至未来实时高精度动态定位的主要技术手段之一。

本文对其从研究背景、国内外研究现状，以及发展前景等方面进行了综述。

关键词：GPS；实时精密单点定位；研究背景；发展现状；前景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。

传统的GPS单点定位是指利用单台接收机的测码伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行定位，因其较低的定位精度已不能满足精密导航、大地测量、变形监测、精密工程测量等的要求。

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。

GPS精密定轨产品的载波相位单点定位P. Héroux, J. Kouba, P. Collins and F. Lahaye加拿大自然资源大地测量部加拿大安大略省渥太华市布思街615号，458A室履历皮埃尔，弗朗索瓦·拉艾和保罗·柯林斯是加拿大自然资源加拿大测绘大地测量部主动控制系统科的研究人员，扬库巴已从该部门退休。

摘要精确的卫星轨道和来自国际GPS服务的时钟(IGS)成为具有更高的精度和时效性。

由于SA政策被永久取消，这些产品可以满足最苛刻的GPS用户在高速率的数据观察。

利用双频伪距和载波相位观测值，独立的GPS用户现在可以完成在后期处理和全球范围内的厘米到分米级的静态和动态定位。

当GPS用户需要非常精确的卫星钟进行轨道估算，这一精度水平用来计算影响他们的观测数据的系统误差是可能的。

这种方法被称为精密单点定位（PPP）。

因为它不涉及观测差分，PPP不同于较传统的差分定位技术，需要从一个或多个已知坐标的地面参考站观察。

加拿大自然资源(NRCan)大地测量部(GSD)已经支持PPP在后处理模式，目前正在加强它的实时GPS改正的轨道和时钟产品（GPS）服务，包括IGS 的超快速轨道预测和从一个广域网处理载波相位数据。

本文介绍了GPS非差观测与IGS精密轨道和时钟产品的PPP处理，总结了平差过程，并指定了必须实现的模型。

从静态和动态模型的后处理定位结果表明，在经度，纬度和高度上可实现从1-10厘米的RMS精度。

对流层天顶延迟可修复大约1厘米的RMS精度，站时钟改正可恢复0.1-0.2纳秒的RMS精度。

利用GPS* C实时轨道和时钟产品，10和30厘米之间的RMS精度可以达到。

1.引言加拿大大地测量部自1992年以来（Héroux，1993）已使用PPP处理非差与固定精确的卫星轨道和时钟平滑伪距。

由于米级的定位要求的应用，这种方法已经满足了用户的数量。

在从选定的IGS站在15分钟间隔30秒跟踪数据得到的精密IGS卫星时钟与稳定原子时钟相结合，30秒精确卫星时钟也产生了(Héroux and Kouba, 1995)。

工程测量中GPSRTK技术的应用研究摘要：随着近年来我国工程测量科技的进步，以及工程建设中对测量精度、自动化和准确性的内在要求，GPSRTK技术便应用而生。

其作为一项专业性技术活动，能够有效突破空间和时间的限制，其通过24小时不间断的全方位全天候定位能极大提升工程测量效率，对于满足我国大型工程建设要求和提升建设质量起到了十分重要的作用。

因此，加强其在工程测量中的应用，具有重要的经济和学术研究意义。

基于此，今天本文主要就工程测量中GPSRTK技术的应用研究这一论题给大家进行阐述和分析，希望能起到抛砖引玉之效。

关键词：工程测量 GPSRTK技术应用一、工程测量中GPSRTK技术基础内容概述1、工程测量主要是指工程建设在勘察设计、工程整体规划、工程施工和运营管理过程中所使用的各种测量工作的总称。

其作为工程建设的重要组成部分，能够满足建设工程准确、全面的空间数据要求，对于工程主体的质量和施工方案的制定都起到了关键的作用。

2、GPSRTK技术又称为实时动态差分法，准确来说是工程测量中所使用到的两种技术，即GPS和RTK技术的合称。

其作为GPS技术发展和应用的加强版，是GPS技术的新方向和发展趋势。

其定位系统主要由基准站和流动站两组，通过在实时工程定位测量中引入无线通信技术，从而确保数据传输的移动性，进而提升工程测量的精度。

专业级设备甚至可以满足厘米级的精度要求，从而可以为某些特定的工程测量需求提供良好的技术支撑。

二、工程测量中GPSRTK技术的理论基础和特点分析GPSRTK技术作为一项专业性极强的技术，必须先对其原理和特点有所了解，才能更好地发挥其在工程测量中的应用效果。

1、GPSRTK技术主要工作原理是基于载波相位的差分实时GPS技术，其技术基础是载波相位观测值，可实时提供3D定位坐标。

其中，基准站和流动站必须保持一致，这两者要跟踪至少4颗卫星。

其具体工作流程为：基准站实时观测卫星，同时其配合电台的参与将相关测站坐标、载波相位观测值、伪距观测站、接收机工作状态和卫星跟踪信号等通过无线传输的方式传送给移动站接收机，控制手簿负责采集GPS观测数据和基准站传输过的型号，运用差分和平差进行处理，最后得到移动站高程和坐标值。

浅析基于GNNS和GLONASS组合精密单点定位作者：甄冬松杨玉忠来源：《城市建设理论研究》2012年第34期摘要：根据俄罗斯空间局信息分析中心(IAC)提供的GNNS与GLONASS精密星历和钟差产品，综合考虑GNSS定位的各种观测误差，采用PPP的方法处理了国际IGS站GNNS/GLONASS双系统观测数据，分别获得GNNS，GNNS/GLONASS，GLONASS精密单点定位的结果，并对结果作相应的分析。

关键词：GNNS，GLONASS，精密单点定位，组合Abstract: According to the Russian Space Agency Information Analysis Center ( IAC ) provide GNNS and GLONASS precise ephemeris and clock error, considering the various observation error of GNSS positioning, using PPP method to deal with international IGS station GNNS/GLONASS system data, respectively GNNS, GNNS/GLONASS, GLONASS precise point positioning result, and the results for the corresponding analysis.Key words: GNNS; GLONASS; precise point positioning; combination中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编码：精密单点定位利用IGS公布的精密星历及钟差产品，采用双频GPS伪距和载波相位观测值的无电离层组合观测值，对相位中心，固体潮，相对论等误差进行模型改正，采用Kalman 滤波或最小二乘估计对流层，接收机位置以及接收机钟差。

双频动态GPS技术原理及应用双频动态GPS（Real Time Kinematic，RTK）技术是一种能够实时测量物体在三维空间中精确位置的卫星导航定位技术。

它通过同时接收两个主导航系统（例如美国的GPS和俄罗斯的GLONASS）发射的两个频率的信号，通过差分技术消除大气层延迟误差，进而提高定位的精度。

双频RTK技术的原理主要依赖于两个关键的观测量，即载波相位观测量和伪距观测量。

载波相位观测能够提供更高的精度，但由于受到载波周期性变化以及大气电离层的影响，其测量结果会累积出较大的误差。

为了解决这个问题，RTK技术使用伪距观测量来补偿载波相位观测的误差。

伪距观测量是通过测量卫星发射信号和接收器观测信号之间的时间差来计算物体到卫星的距离，由于受到大气层误差的影响较小，其测量结果相对较准确。

RTK技术可以应用于各种领域，例如土地测绘、建筑施工、船舶导航等。

在土地测绘方面，RTK技术可以实时获取地面点的三维坐标，以帮助测绘人员完成土地边界的标定、地形模型的建立等工作。

对于建筑施工而言，RTK技术可以提供高精度的位置信息，以指导工程机械的准确定位和施工的精确控制。

在船舶导航方面，RTK技术可以用于船只的定位和导航，提高航行的安全性和准确性。

与传统的GPS技术相比，双频动态GPS（RTK）技术具有更高的定位精度和实时性。

然而，双频RTK技术也存在一些限制，如在开阔地区效果较好，但在有高建筑物或树木等遮挡物的地区，信号可能会被干扰，导致定位精度下降。

此外，双频RTK设备的价格较高，且设备的使用需要一定的专业知识和技能。

总之，双频动态GPS（RTK）技术在现代定位应用领域具有广泛的应用前景。

随着技术的不断进步和成本的不断降低，RTK技术将会在更多的行业得到应用，并为我们的生活带来更多的便利和精确性。

基于双频P码伪距和相位的GPS精密单点定位
曹文波;李凯锋
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2009(040)010
【摘要】运用GPS差分技术方法提高定位精度,存在一致性差、费用高,以及定位精度随基站距离而降低的缺陷.为此,对精密单点定位数据处理流程中的关键技术进行了研究.采用宽巷组合的方法得到观测方程,用拉格朗日插值方法得到每个观测历元的精密星历数据,用扩展卡尔曼滤波参数估计方法把对流层延迟、钟差等当成参数在观测方程中求解.通过与Grafnav7.80软件差分处理的结果相比较,证明了该数据处理方法的有效性.
【总页数】3页(P59-61)
【作者】曹文波;李凯锋
【作者单位】武警水电第一总队,第二支队,贵州,贵阳,550007;武警水电第一总队,第二支队,贵州,贵阳,550007
【正文语种】中文
【中图分类】P22
【相关文献】
1.基于IGS精密产品的GPS单双频动态精密单点定位精度分析 [J], 杨艳红
2.GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度研究 [J], 范士杰;郭际明;彭秀英
3.基于GPS双频P码伪距进行单点定位研究 [J], 张民伟;郭际明;黄全义
4.基于双频P码的GPS伪距单点定位研究及精度分析 [J], 朱勇;方源敏;刘建忠
5.基于加权的伪距和历元间相位差分模型GPS单点定位方法 [J], 郑作亚;卢秀山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

精密单点定位技术及其应用摘要：GPS 精密单点定位技术是目前GPS 研究领域的热点之一。

文中先简要介绍了精密单点定位的数学模型、数据处理总体思路。

探讨了精密单点定位技术的定位原理及误差来源, 并比较了精密单点定位与RTK, 展望了精密单点定位技术在城市建设中的应用。

关键词：精密单点定位；解算过程；误差源；应用1.前言精密单点定位是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。

利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。

2 精密单点定位基本原理GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。

所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。

2.1 ITRF 参考框架ITRF 是国际协议地球参考系(ITRS)的具体体现,ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS 和DORIS 等空间大地测量技术和观测数据, 由IERS 中心局IERS CB 分析得到一组全球的站坐标和速度场。

IERS 中心局每年将全球跟踪站的观测数据进行综合处理和分析, 得到一个ITRF 框架,并以IERS 年报和IERS 年报和IERS 技术备忘录的形式发布。

单、双频GPS数据联合处理基线分析王文贯;陆海波【摘要】单频GPS接收机只能接收L1载波信号,测定载波相位观测值进行定位.由于不能有效消除电离层延迟影响,因此只适用于短基线(≤15km)的精密定位.双频GPS接收机可以同时接收L1和L2载波信号,由于可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响,因此可以用于长达几千公里的精密定位.由于GPS技术的发展,单频接收机被大量闲置,造成极大的资源浪费,在测绘工程中,如果把单、双频GPS接收机联合应用,将大大提高工作效率,节省工程成本.本文通过解算不同长度、不同频率组合的基线,分析了单、双频GPS接收机联合测量时的基线精度和观测时长的关系,得出了单、双频接收机数据联合处理的特点.【期刊名称】《水利规划与设计》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P39-40,62)【关键词】GPS接收机;基线;数据处理;精度【作者】王文贯;陆海波【作者单位】广西南宁水利电力设计院,南宁,530001;广西南宁水利电力设计院,南宁,530001【正文语种】中文【中图分类】P2251 引言随着GPS技术的发展,GPS接收机越来越先进,双频GPS接收机已经广泛应用于工程测量中。

但早期的双频GPS接收机价格昂贵,许多生产单位及科研院所只配备了单频GPS接收机,随着现在双频接收机的广泛应用,单频接收机被大量闲置,造成极大的资源浪费。

因此在测绘生产中,如果能把单频机充分利用起来,在满足精度的前提下配合双频接收机,共同快速、高效的完成测量任务,是一个很有实际意义课题。

2 单、双频GPS接收机特点单频GPS接收机只能接收L1载波信号,测定载波相位观测值进行定位。

由于不能有效消除电离层延迟影响,单频GPS接收机只适用于短基线(≤15km)的精密定位。

双频GPS接收机可以同时接收L1和L2载波信号。

利用双频对电离层延迟的不一样,可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响,因此双频GPS接收机可用于长达几千公里的精密定位,在快速静态和动态测量中观测时间比单频机短。

BDS／GPS／GLONASS 组合单频单历元高精度相对定位性能分析张康;郝金明;蒲湘文;张宇;杨团生【摘要】由于GLONASS 与BDS、GPS相比，其相对定位的双差模糊度失去整数特性，本文给出了BDS／GPS／GLONASS组合单频相对定位的统一的函数模型。

初步分析了BDS／GPS／GLONASS组合单频载波相位相对定位的定位性能，对整周模糊度采用LAMBDA 方法，单历元搜索策略。

通过实测短基线数据分析表明：相比于单系统及双系统组合的相对定位，三系统组合单频单历元相对定位能够有效地提高定位精度及模糊度固定率，而且更加适合城市峡谷等复杂环境。

%Compared with BDS and GPS ,the double‐difference ambiguity of relative po‐sitioning lost its integer property .The paper gives relative positioning models of combi ned BDS/GPS/GLONASS with single‐frequency .Preliminary analyze the positioning perform‐ance of combined BDS/GPS/GLONASS single‐frequency relative positioning with carrier phase observation , and with ambiguity using LAMBDA method , single epoch searching strategy .By short baseline measurement data analysis showed that :compared with single‐frequency relative positioning ofsingle‐system and dual‐system ,single‐frequency relative po‐sitioning of three‐systems can improve the positioning accuracy and fixed r ate of ambiguity , and more suitable for urban‐canyons environments .【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2016(041)001【总页数】6页(P43-48)【关键词】BDS/GPS/GLONASS组合;单频;相对定位;LAMBDA方法;模糊度固定率【作者】张康;郝金明;蒲湘文;张宇;杨团生【作者单位】解放军信息工程大学，郑州450001; 导航工程重点实验室，郑州450001; 北斗导航应用技术协同创新中心，郑州 450001;解放军信息工程大学，郑州450001; 导航工程重点实验室，郑州450001; 北斗导航应用技术协同创新中心，郑州 450001;东莞市茶山镇测绘队，东莞523380;解放军信息工程大学，郑州450001; 导航工程重点实验室，郑州450001; 北斗导航应用技术协同创新中心，郑州 450001;广州军区测绘信息中心，广州510000【正文语种】中文【中图分类】P228.4北斗卫星导航系统(BDS)于2012年底已提供区域卫星导航定位服务,计划于2020年完成全部星座的布设,并提供全球卫星导航定位服务[1]。

第49卷第5期2021年5月同济大学学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.49No.5May2021论文拓展介绍单双频GPS混合观测高精度单频精密单点定位邹俊平，王解先（同济大学测绘与地理信息学院，上海200092）摘要：精密单点定位不受局域观测和设施影响，有利于形变监测。

为降低电离层延迟对单频精密单点定位结果的影响，提出了单双频混合观测的方法。

但单频精密单点定位仍受相位非小数偏差影响，为此提出采用双差模糊度应用于单频精密单点定位。

观测数据解算结果表明，电离层延迟精度优于1cm，满足单频精密单点高精度定位的要求，对应的单频精密单点定位可实现厘米级结果。

双差模糊度应用于单频精密单点定位时，参数收敛时间平均缩短约7min，在北、东、高程3个方向的定位结果平均分别提升0.23、0.14、0.21cm。

关键词：单点定位；电离层延迟；单频观测中图分类号：P228.4文献标志码：A Mixed Application of Single and Dual Frequency Receivers in Single-Frequency Precise Point Positioning ZOU Junping，WANG Jiexian（College of Surveying and Geo-Informatics，Tongji University，Shanghai200092，China）Abstract：Precise point positioning（PPP）is not affected by the local observation and infrastructure which is beneficial for deformation monitoring.Considering the influence of the ionospheric delay on single-frequency point positioning，the method of the mixed application of the single and dual frequency observations is proposed. However，the single-frequency precise point positioning is affected by the fractional bias of phase observation.The method for introducing the dual-differenced ambiguity into single-frequency precise point positioning is discussed.The data are processed using the method proposed.The results show that the estimated ionospheric delay is higher than1cm which can meet the requirement of single-frequency point positioning.It is noticed that the convergence time can be shortened for an average improvement of7minutes.The improvements for the single-frequency point positioning in the directions of the North，East，and UP can reach0.23，0.14，and0.21cm，respectively.Key words：precise point positioning(PPP)；ionospheric delay；single-frequency observation导航定位技术在地球科学［1-2］、现代空间科学［3-6］和精密授时［7-8］等众多领域得到了广泛应用。