动态精密单点定位用于远程海上平台
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第11卷第10期中国水运V ol.11N o.102011年10月Chi na W at er Trans port O ct ober 2011收稿日期:作者简介:翟信德(3),长江南京航道局助理工程师。
GPS 精密单点定位在航道测量中的应用翟信德,凡亚军,奚凌云(长江南京航道局,江苏南京210011)摘要:首先介绍了精密单点定位的精度和研究现状,然后讨论了GPS 精密单点定位中的3种常用模型,分析了三种模型的优越性,展望了在航道测量方面的应用可行性。
关键词:GPS ;精密单点定位;模型;航道测量中图分类号:U 612.2文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)10-0191-02一、前言随着我国发展长江水运战略的实施,航道整治、港口的规划建设等活动日益增加,对定位精度的要求也呈现出多样化,如精密的大比例尺航道测量、航道原型观测等,要求能够达到十几或几十厘米的定位精度,而采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度,如果使用RTK 功能,作用距离又不能达到,制约了测量效率的提高。
对于这部分定位需求,现有的定位手段无法满足要求,需要寻求新的定位方式或技术。
随着IG S (In tern at ion al GNSS Service )产品的出现和不断的改进,GPS 定位技术也进入了一个新时代[1]。
GPS 精密单点定位PPP (Precise Poin t Pos it ion in g )技术已在GPS 地面网的解算、车辆导航、大气探测、时间传递以及星载GPS 精密定轨等领域正在得到了深入的应用。
通过对连续运行参考站基准站实测GPS 数据的处理,对3种模型的定轨结果进行了比较、分析,探讨在航道测量上的可行性。
二、精密单点定位技术GPS 精密单点定位技术基本思想简单,就是利用IGS 提供的GPS 精密轨道和精密钟差信息计算卫星坐标和钟差,同时应用比较完整的物理改正模型改正定位过程中的各种误差项,进行单站的绝对定位,以直接确定单测站在ITRF 框架下坐标的一种定位方式[2]。
228研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2024.04(下)北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS 之后的全球第3个成熟的卫星导航系统,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并且具备短报文通信能力。
卫星导航系统关系到国家空间安全。
党中央、国务院高度重视北斗发展,推动实施国家北斗战略,国家部委相继出台了一系列政策文件,大力推进北斗在重点行业、重点领域的应用。
为了落实国家战略要求,满足电网安全生产需要,自2018年起,电力行业依托国家重大项目契机,积极推进电力北斗在输变电工程的实质化应用,加快推动北斗技术在电网基建的创新融合,在此期间,产生了一大批新技术、新应用,有效助力电力生产质量和效率双提升。
1 北斗技术在电网基建工程中应用的政策背景国家针对北斗发展做出了一系列指示,要求深化北斗系统应用。
中办、国办、发改委、能源局、国资委等国家相关部委相继出台了一系列政策文件,围绕基础设施建设、重点行业领域应用、产业生态构建、GPS 替代等方面提出了具体要求。
国家能源局在《“十四五”现代能源体系规划》中提出了推进重点企业电力北斗综合服务平台建设和终端应用试点;国资委在《中央企业北斗发展三年行动计划(2021~2023年)》提出:一是要完善电力北斗时空北斗技术在电网基建工程中的应用张学松(内蒙古电力(集团)有限责任公司锡林郭勒供电分公司,内蒙古 锡林浩特 026000)摘要:北斗卫星技术自全面推广使用以来,已逐渐在各行各业内深度应用。
该技术与电网传统业务有机融合,赋能电网安全操作流程迈入智能化时代。
随着用户群体和业务需求的扩大,北斗应用在电力行业正在从“北斗+”向“+北斗”的模式转变。
本文通过总结北斗技术在电网基建工程应用的政策背景、应用场景和未来发展3个方面为下一步该技术在电网基建领域的推广及探索提供参考。
精密单点定位技术的应用研究
摘要
精密单点定位技术是一种利用多普勒效应来定位和导航的技术。
它利用一种可靠的接收机,可以在远程接收GPS系统的信号并将其转换为实时位置,从而获得精确的定位和导航信息。
它可以提供更精确的定位和导航信息,为用户提供更精确的定位结果。
本文综述了现代精密单点定位技术在多个领域的应用,这些领域包括:海洋科学/防浪应用、林业应用、军事方面的应用、航空应用以及未来的应用等。
针对这些应用,进行了技术分析和技术发展预测。
本文结合实际情况,探讨了精密单点定位技术的发展趋势,以及如何发挥其在实际应用中的最大价值。
关键词:精密单点定位;多普勒效应;海洋科学;林业;航空
Research on the Application of Precision Single Point Positioning Technology
Abstract。
风车安装船的海上定位技术和动态定位系统随着可再生能源的快速发展,风力发电成为全球范围内广泛应用的一种清洁能源。
而在海洋中进行风力发电的主要方法之一是通过安装风车发电机组。
为了确保风车能够在海上稳定运行,并且能够抵御海上恶劣的环境条件,风车安装船必须配备先进的海上定位技术和动态定位系统。
在海上安装风车涉及到复杂的工程操作和设备运输。
海上环境的不确定性和恶劣的天气条件,带给了安装工作的极大挑战。
因此,准确的定位技术和稳定的动态定位系统对于风车安装船至关重要。
海上定位技术主要分为卫星导航定位和声纳辅助定位。
卫星导航定位是指通过全球定位系统(GPS)、伽利略定位系统等卫星导航系统来对船只进行准确定位。
声纳辅助定位则是通过使用声纳系统来测量海底和海面上的测距数据,以实现对船只的精确定位。
使用卫星导航定位技术,风车安装船可以实时获得自身的位置信息,并且可以与地面的控制中心进行通信和数据传输。
通过与其他船只和设备的位置信息进行对比,风车安装船的操作人员可以准确控制船只的位置和方向,确保风车的安装能够精确地完成。
声纳辅助定位技术在海上定位中扮演着重要的角色。
由于海洋环境常常会受到天气条件和海浪的干扰,卫星导航定位技术可能会出现信号干扰或者定位不准确的情况。
此时,声纳系统可以通过测量声波的传播速度和方向,来精确计算风车安装船的位置信息。
声纳辅助定位在海洋工程中具有重要的价值,不仅可以提供准确的定位信息,还可以帮助修正因潮汐和海流等因素引起的位置偏移。
除了海上定位技术外,风车安装船还需要配备稳定的动态定位系统。
动态定位系统是通过利用船上的定位设备和控制系统,来实现船只在风、浪、潮汐等外部环境因素的影响下保持稳定。
动态定位系统可以通过使用推进器、锚链和锚档等来控制船只的位置和方向,以保持风车的稳定运行。
在海上安装风车的过程中,风车安装船必须保持稳定的位置和方向,以确保风机设备的准确安装。
动态定位系统的工作原理是通过不断的测量船只的位置和姿态,来计算并控制船上的动力装置,以保持船只固定在预定位置。
船舶动态定位系统简介Introduction to DP1 - IntroductionDynamic positioning (DP) is a rapidly maturing technology, having been born of necessity as a result of the increasing demands of the rapidly expanding oil and gas exploration industry in the 1960s and early 1970s. Even now, when there exist over 1,000 DP-capable vessels, the majority of them are operationally related to the exploration or exploitation of oil and gas reserves.动态定位系统是一个快速成熟的技术。
是基于1960年代到70年代油气勘探工业的需求的基础上产生的。
目前已经有超过1000艘以上的动态定位的船舶,其中绝大部分都后油气勘探有关。
The demands of the offshore oil and gas industry have brought about a whole new set of requirements. Further to this, the more recent moves into deeper waters and harsh-environment locations, together with the requirement to consider more environmental-friendly methods, has brought about the great development in the area of Dynamic Positioning techniques and technology.油气工业的需求给我们带来了一个全新的需求。
介绍基于UofC模型的精密单点定位的基本原理,综合考虑各种误差改正,实现了基于UofC 模型的精密单点定位算法。
采用静态和多种动态条件下(动态数据来源于陆地、空中和海上的运动载体)的实测数据进行解算实验并从外符合的角度对算法的定位精度进行评估。
实验结果表明:所实现算法的静态定位精度可达到2—3cm,动态解算精度可达到10~20cm精密单点定位精密单点定位--precise point positioning(PPP)所谓的精密单点定位指的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。
1. 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(国际地球参考框架 International Terrestrial Reference Frame 它是一个地心参考框架,由空间大地测量观测站的坐标和运动速度来定义,是国际地球自转服务的地面参考框架。
由于章动、极移的影响,国际协定地极原点CIO 变化,导致ITRF每年也都在变化,所以在根据不同时段可以定义不同的ITRF。
)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。
我国现代化测绘基准体系陈俊勇*摘要:面向中国经济社会的发展,面向在科学技术特别是空间技术及信息技术的进展,中国测绘现代化也就是要从数字化测绘进步到信息化测绘。
与此相应,现代化测绘基准建设要考虑和顾及如三维,高精度,动态,地心等七个方面的特点。
在平面基准方面,要采用中国国家2000大地坐标系统,建立国家导航卫星连续运行站网,进一步加密2000国家GPS网,以构建有足够数量和合理分布密度的大地坐标框架点;在高程基准方面,应尽快施测国家三期一等水准网,结合GPS水准和卫星测高技术,精化我国现行CQG2000大地水准面至5´分辨率和cm量级精度。
现代化测绘基准应为用户在我国任何地点、任何时间测定高精度的坐标和高程,提供可靠的地理空间基础框架。
关键词:测绘基准,平面基准,坐标系统,坐标框架,高程基准。
在过去的半个世纪,我国在测绘基准[1,2]的平面基准方面主要完全成了全国天文大地网的整体平差;建立了西安1980坐标系(或北京新1954坐标系),三个全国性GPS网,60余个GPS连续运行站等。
在高程基准[1,2]方面,主要建成了国家黄海85高程基准;完成了国家高程控制网,即全国二期一等和二等水准网的施测和计算;完成了二期一等水准网(局部)的复测和计算。
我国的这些测绘基准为国民经济和社会的可持续发展提供了全国统一协调的、可靠的高程和二维坐标,这些都是我国地理空间基础框架的重要组成部分,也是空间数据基础设施中的主干。
世界各国在卄世纪中建立的测绘基准[3],基本上都和中国类似,具有10-5量级精度、二维、非地心的局域定位和以地面网络的点线方式提供坐标和高程等技术,这是大地测量基准发展历史的一个阶段,也是和当时科学技术的水平和社会发展的需求是相适应的。
一、现代化测绘基准的特点*陈俊勇,博士、中科院院士,国家测绘局,大地测量学家。
测绘基准的现代化应顾及和适应中国的改革开放,要支持中国经济走向世界面向全球,要服务中国国防的现代化化,作为数字中国的地理空间基础框架的中国测绘基准要适应信息化测绘的需求。
动力定位系统在海上作业中的应用引言:海洋是人类探索和开发的宝贵资源,而海上作业是海洋开发中必不可少的一项重要工作。
为了确保海上作业的顺利进行,提高作业效率和安全性,动力定位系统在海上作业中得到了广泛应用。
本文将重点探讨动力定位系统在海上作业中的应用,并分析其在提高作业效率和减少事故发生方面的优势。
一、动力定位系统的基本原理和组成动力定位系统是一种通过操纵船舶的推力和方向来维持船舶在指定位置及方向上的系统。
它由定位传感器、控制系统和推进器组成。
定位传感器一般采用全球定位系统(GPS)、激光测距、惯性导航系统等技术,用于测量船舶的位置和姿态;控制系统根据定位传感器的数据实时计算出推力和方向,并通过推进器调整船舶的运动;推进器负责为船舶提供动力和操控。
二、动力定位系统在海上作业中的应用1. 海上测量和科学考察动力定位系统在海洋测量和科学考察中发挥着重要作用。
科研船需要在海上进行测量和采样,传统的锚泊方式可能使得科研设备偏移,造成数据不准确;而动力定位系统可以实时控制船舶的位置,确保仪器采集数据的准确性。
此外,科研船在海上进行长时间的考察时,动力定位系统可以根据海况和气象变化自动调整船舶的位置和姿态,为科学考察提供更稳定和安全的工作平台。
2. 海上钻井和海底施工在海上进行钻井和海底施工工作时,动力定位系统提供了关键的定位和维持船舶姿态的功能。
钻井平台需要确保井口与目标位置保持一致,动力定位系统可以实时调整船舶的位置和姿态,减少因波浪和海流引起的位置偏移。
此外,动力定位系统还可以确保钻井平台与油井保持稳定的连接状态,防止钻井过程中发生危险事故。
3. 海上风电场建设和维护随着海上风电场的发展,动力定位系统在海上风电场的建设和维护中扮演着重要角色。
海上风电场的风机需要准确地定位在指定的位置,动力定位系统可以及时调整船舶的位置和姿态,保持风机与电缆的连接稳定。
同时,动力定位系统可以增加风机维修人员的作业舒适性和安全性,减少事故发生的风险。
动态定位相关指标
动态定位(Dynamic Positioning,DP)是一种用于控制和稳定船舶或海洋结构物在海上位置的技术。
在动态定位中,一些关键指标用于评估系统的性能和效果。
以下是一些与动态定位相关的常见指标:
定位精度(Positioning Accuracy):这是衡量动态定位系统性能的主要指标之一。
它表示系统能够将船舶或结构物定位在目标位置附近的精度。
定位精度通常以米(m)或厘米(cm)为单位表示。
响应时间(Response Time):这是指从接收到指令到系统开始响应所需的时间。
响应时间越短,表示系统对指令的反应越迅速,动态定位的性能越好。
稳定性(Stability):稳定性是指系统在受到外部干扰(如风、浪、流等)时,能够保持船舶或结构物位置稳定的能力。
稳定性好的系统能够更好地抵抗外部干扰,保持定位精度。
跟踪误差(Tracking Error):这是指系统实际跟踪路径与目标路径之间的偏差。
跟踪误差越小,表示系统越能够准确地跟踪目标路径,动态定位的性能越好。
燃料效率(Fuel Efficiency):对于需要长时间运行的动态定位系统,燃料效率是一个重要的指标。
它表示系统消耗燃料的效率,即单位燃料所能提供的定位服务量。
燃料效率高的系统能够降低运行成本,提高经济效益。
这些指标通常用于评估动态定位系统的性能、优化系统配置以及改进系统设计。
在实际应用中,根据不同的需求和场景,可能还需要考虑其他指标,如系统可靠性、维护成本等。
动态精密单点定位用于远程海上平台魏娜编译摘 要 在海洋平台上利用GPS进行精密动态差分定位通常要求距离陆基参考站的距离相对较短(小于500km),精密单点定位(PPP)则不受这一限制。
然而,作为PPP前提条件的卫星产品是基于跟踪网的,因此远程海上平台的PPP仍然会受到平台与参考网距离的影响。
本文通过构建与海上平台距离不同的环形参考站网,研究了上述影响。
文中通过估计未校准的相位延迟(UPD),将单站模糊度解算用于PPP。
选定以一艘轮船为中心的三个环形参考站网,半径约为900km、2000km和3600km,用以独立确定卫星钟差和UPD。
作为对照,还对单个参考站进行了差分定位,基线长度分别为400km、1700km和2800km。
结果表明,即使环形参考站网的半径增至1000km,用于轮船定位的卫星钟精度的整体变化在0.02ns以内,三组窄巷UPD 差值的RMS值也只有0.05周。
同时,随着环形参考站网半径的增加,PPP的动态定位精度受到影响,但是在距离环形参考站网1000km时,模糊度解算后仍然达到几厘米的精度,优于差分定位。
因此,本文提出固定模糊度的PPP可以用于远程海洋平台,为在公海开展海洋学和地球物理学应用提供支持。
关键词:精密单点定位;模糊度解算;动态;海洋;公海海洋大地测量通常与测量平台的高精度动态定位有关,如船只、浮标和人工构筑物。
这些位置信息对海洋学研究至关重要,比如,可以测量潮汐变化和海底地球物理,还可以估计水下板块运动,因为大部分板块边界和变形带位于海底,无法直接观测。
当前,在全球参考框架下,后处理模式的GPS动态定位精度在分米到厘米级,非常适合用于确定海上平台的位置。
例如,GPS可以与船只上的声学测距仪联合确定海底的大地测量标志,探测海底地壳形变;用GPS为浮标定位可以测量海浪和潮汐高度,用于卫星高度计的校准、平均海水面的确定和海啸监测;机载GPS与激光测距系统结合,可用于绘制海面地形和测量冰川的粗糙度。
大部分近海应用采用差分GPS定位技术,这适合相对较短的基线。
用于海底大地测量的船只通常距离海岸小于500k m,而用于高度计校准的浮标距离岸上的参考站也在20km以内。
这样的基线长度只能覆盖大洋边上很小的区域,使得海洋学和地球物理学研究限于近岸区域。
动态GPS定位为超长距离(大于1000km)的海上平台提供几厘米精度的定位,成为未来在公海开展海洋学和地球物理学研究的一个不可或缺的前提条件。
差分GPS定位受到所谓基线长度问题的限制,即定位精度随着基线长度的增加而变差。
相距甚远的两个测站上方的大气延迟完全不相关,这为可靠的模糊度解算提出了挑战。
鉴于此,长基线差分定位时模糊度无法固定,只有分米级的动态定位精度。
尽管在待定点周围选择多个参考站可以得到更加可靠和精确的位置,但由于其成本过高而不具有可行性。
因此,如无特别说明,本研究中的差分定位均只有一个参考站。
只要提供精确的卫星轨道和钟差,精密单点定位(PPP)技术只需单个测站的非差观测值就可获得分米级到亚米级的精度,近十年来得到长足发展。
通常认为P PP不受基线长度的限制,为海上平台的动态定位提供了一个高效而廉价的解决方案。
事实上,只用一台冰上或机载接收机,动态PPP就可以获得分米级甚至厘米级的定位精度。
不过,PPP需要的卫星钟差需要通过陆基参考站网来确定,使得PPP要受到参考站网和用户站距离的影响。
这一问题对位于公海中央的海上平台很关键,因为距离这些海上平台最近的参考站也有约100 0km。
实验表明,由于定轨中存在动态平滑,在一个连续弧段内,GPS轨道精度可达厘米级,海洋上空的轨道精度衰减很小,本文中可以忽略。
由于未校准的相位延迟(UPD)无法在最小二乘估计时从整周模糊度中分离出来,单站PPP无法进行模糊度解算。
这一缺陷限制了精密单点定位精度的进一步提高。
最近的研究表明,如果能够利用参考站网提前将UPD精确确定,模糊度的整数特性可以恢复。
耿江辉等人在2009年的研究表明从区域网中得到的UPD可以用于远程静态测站的模糊度解算,测站距离约1000km,可用于公海移动海上平台的模糊度解算。
本文评估了由参考站网得到的卫星钟差和UPD的精度,评估时其用于远程海上平台的定位。
将动态PPP定位结果与长距离差分定位相比,两种方法中都进行了模糊度解算。
下文中,“方法”部分介绍了有模糊度解算的动态PPP和差分定位方法;“数据和模型”部分介绍了用到的数据和模型;“结果和讨论”部分包含了船载数据处理的结果和讨论;“结论”部分做了小结。
1方法本小节介绍了动态PPP和长距离差分GPS技术,包括数据处理策略和模糊度解算方法。
1.1 解算模糊读的PPP为了模拟公海的情况,设计了三个以海上平台为中心的环形参考站网。
所有环形参考网互不重叠,每一个参考网都为动态PPP 独立提供卫星钟差和UPD 估计值。
中心平台上卫星产品的质量主要受到距离最近的参考站的影响,这就是采用环形参考网而非全球网的原因。
同时,通过固定卫星轨道逐历元估计了卫星钟差,通过固定轨道和卫星钟差,估计了UPD 。
PPP 中的模糊度解算分为两个步骤,称为网解和单点解。
对于网解,通过对参考站上星间差分模糊度估值的小数部分求平均来确定UPD ;对于单点解,星间差分的UPD 用于恢复某一测站上星间差分模糊度估值的整数特性。
星间差分的UPD 仅为模糊度实数解的小数部分,整数部分可以被吸收到整周模糊度中,不会削弱P PP 的精度。
为简便起见,下文中的“UPD”均指“星间差分的UPD”,PPP 解由PANDA 软件得到。
对于网解,UPD 包括了宽巷和窄巷U PD ,卫星i 和j 之间的宽巷UPD j i w,φ由下式确定[]ji wk j i wkj i w b b ,,,−=φ (1)式中ji wkb ,代表由测站k 上MW 组合观测值得到的星间差分宽巷模糊度估值,[]•代表取整,•代表取平均。
宽巷UPD 至少在几天内都是非常稳定的,只要得到了ji w,φ,星间差分宽巷模糊度就可以固定为整数,而窄巷UPDji n,φ由下式确定ji wk j i ck j i wk j i ck j i n n f f f b f f f n f f f b f f f ,212,121,212,121,−++−⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−+=φ(2)式中1f 和2f 分别代表L1和L2的频率,j i ckb ,代表实数的星间差分模糊度估值,用于无电离层组合观测值,ji wk n ,代表整数宽巷模糊度估值。
由于长时间的窄巷UPD 不稳定,确定窄巷UPD 时采用了耿江辉等人在2009年提出的方法。
另外,在卫星一次经过中,至少需要5个参考站观测同一个卫星对,这样得到的UPD 估值才可用。
对于单点解,通过将上述的UPD 改正引入到星间差分模糊度估值中,依次解算宽巷和窄巷模糊度。
本文中宽巷和窄巷模糊度的整数解遵循连续偏差固定策略。
1.2 长距离差分定位与上一小节中提到的三个环形参考网相对应,选择三个距离海上平台不同远近的参考站进行长距离动态差分定位。
考虑到两个距离较远的站的对流层延迟不相关,必须先用无电离层组合观测值来消除电离层一阶延迟,然后在两个测站都需要估计天顶对流层延迟。
同时,对于超长基线必须使用精密轨道,此处的差分定位采用Bernese GPS 软件5.0版本进行数据处理。
Dach 等人认为双差模糊度解算包含两个步骤。
第一步,利用MW 组合观测值将宽巷双差模糊度固定为整数;第二步,利用整数的双差宽巷模糊度和无电离层组合计算双差窄巷模糊度。
然后用双差窄巷模糊度计算模糊度固定后的解,这一方法实际上很类似于PPP 中的模糊度解算,只是相差UPD 。
2 数据和模型2004年11月27日在中国渤海用船载接收机采集了1Hz 的GPS 数据,从1:37:00到7:53:00(UTC ),约6个小时,船只航程超过了250km ,平均速度约为10m/s 。
船只航行区域周围建立了三个采样频率为1Hz 的参考站,即REF1,REF2,REF3,图1为航线和三个参考站的示意图。
图 1 船只在中国渤海的航迹(红线)和用于计算船只参考航迹(真值)的三个1Hz 参考站(黑点)采用Bernese 5.0软件和三个参考站的数据得到了船载天线的位置,对三个动态基线联合平差并估计天顶对流层延迟。
为得到模糊度固定的位置解,认为基线的水平精度优于5cm ,竖直精度约为5cm 。
为了提高效率,每5s 解算一个位置。
图2显示了用于确定卫星钟差和UPD 的参考站分布,蓝色圆点、棕色三角和黑色倒三角分别表示以船只为中心的三个环形参考站网,半径分别为900km 、2000km和3600km ,为方便叙述,以下分别成为小环、中环和大环,分别包含8个、17个和14个测站。
所有参考站都是IGS 的永久跟踪站,采样间隔为30s ,三个环形网各自独立,数据按天处理。
差分定位中,BJFS 、TWTF 和PIMO 为参考站,分别距离船只约400km 、1700km 和2800km (图2)。
三个参考站上平均每个历元可以观测到7颗以上卫星。
图 2 用于确定卫星钟和UPD 的参考站分布动态PPP 和差分定位采用基本相同的数据模型,都采用CODE 发布的卫星轨道、地球旋转参数和P1-C1码偏差,采用的相对天线相位中心和相位缠绕改正与2004年的CODE 产品保持一致。
截止高度角设为7°,观测值采用高度角加权策略。
对于PPP ,参考站上的天顶对流层延迟每60分钟估计一次,船只上的每10分钟估计一次。
对于差分定位,参考站和船上的天顶对流层延迟都是每10分钟估计一次。
由于图2中参考站的数据采样率较低,船载GPS 数据改为30s 的采样间隔。
3 结果和讨论本小节讨论了用三个环形网确定的卫星钟差和窄巷UPD 的精度,比较了动态P PP 和差分定位。
3.1卫星钟差估计值由于三个环形网的可视空域不同,无法评价所有卫星钟差的精度,只比较了船上用到的卫星钟和CODE 最终钟产品,2004年该产品的精度优于0.1ns 。
比较之前,消除了三个环形参考网所得卫星钟和CODE 最终钟产品中与星座和卫星有关的偏差。
星座的钟偏差可以被接收机钟吸收,与卫星相关的钟偏差被吸收到模糊度估值中,这样不易损害PPP 解的质量。
星座钟偏差通过与选定参考钟求差的方法逐历元消除,在每一个连续的观测时段内通过扣除公共钟偏,可以消除与卫星有关的钟偏差。
消除这两项偏差后,用卫星钟差的均方根误差(RMS )来评定钟的精度。
每颗卫星钟差的RMS 值均小于0.1ns ,三个平均的RMS 值分别只有0.041ns 、 0.029ns 和0.035ns (图3),说明环形参考网的钟差与CODE 最终钟差产品非常接近,而且三个环形网钟差RMS 值的较差在±0.02ns 以内,RMS 值没有因为环形参考网半径的增加而显著增加。