第１期 张磊等，ＧＰＳ星历对实时定位精度的影响研究 １３
文章编号：１６７２—８２６２（２００７）０１—１３—０２ 中图分类号：Ｐ２２８ 文献标识码：Ｂ
ＧＰＳ星历对实时定位精度的影响研究
张磊。，朱宝训 ，殷海涛 ，楚亮
（１．青岛市勘察测绘研究院测绘研究所，山东青岛２６６０３３；２．平顶山工学院测量与国土信息系，河南平顶山４６７００１；
３．西南交通大学测量系，四ＪＩＩ成都６１００３１） 摘要：ＧＰＳ卫星星历是影响ＧＰＳ定位精度和实时性的主要因素之一。通过比较现有ＧＰＳ卫星星历的时延性，得出 只有广播星历和ＩＧＳ提供的预报星历才能满足ＧＰＳ定位的实时性要求，并利用实际数据分析了这两种星历对实时定 位的精度影响，为今后的ＧＰＳ实时定位工作提供了帮助。
关键词：ＧＰＳ；卫星星历；实时定位
１ 引 言
近年来，ＧＰＳ技术在大地测量、城市勘测、导航、气
象等领域的开发和广泛运用对ＧＰＳ定位的精度和实
时性提出了越来越高的要求。而ＧＰＳ卫星星历正是
影响其定位精度和实时陛的主要因素之一。目前存在
的ＧＰＳ卫星星历能够满足实时性要求的只有广播星
历和国际ＧＰＳ服务机构（ＩＧＳ）提供的预报星历（Ｕｌｔｒａ
—ｒａｐｉｄ Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ），因此研究这两种星历对ＧＰＳ定位
的精度影响是非常必要的。本文首先研究了现有卫星
星历的轨道精度和时延性，然后结合实际数据分析了
广播星历和预报星历对ＧＰＳ实时定位精度的影响。
２ ＧＰＳ卫星星历来源及其精度分析
ＧＰＳ卫星星历按照精度可分为广播星历和精密星
历。广播星历是通过接收机接收卫星发射的含有轨道
信息的导航电文，经过解码获得的卫星星历推算得到
卫星位置，精度只在±１～±４ ｍ左右，由广播星历误差
引起的基线相对误差也将达到１×１０～～２×１０～，甚
至有时可达３×１０～～４×１０～，这种轨道信息是达不
到精密定位要求的…，目前广播星历主要用于导航定
位和低等级的工程测量 。
，陕速精密星历与最终精密星历
对定位精度的影响．－ｌｕ比较
李益斌，张书毕，王波，卞和方
（中国矿业大学环境与测绘学院．江苏徐州２２１００８）
摘 要：星历的精度会对单点定位和相对定位的解算结果产生影响，利用ＩＧＳ跟踪站给
出的观测数据以及快速精密星历和最终精密星历来进行计算，结果表明，用快速精密星历代替
最终精密星历是可行的。
关键词：最终精密星历；快速精密星历；非差模型；双差模型
中图分类号：Ｐ２Ｏ７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—９２６８（２００８）０２—００２３—０３
１ 引言
在ＧＰＳ数据处理中需要星历数据。星历分为
广播星历和精密星历。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧＰＳ Ｓｅｒｖｉｃｅ
（ＩＧＳ）为了满足不同类型用户的需求提供了不同
精度的星历，如广播星历、最终精密星历、快速精密
星历、超快速精密星历。广播星历可实时获得、精
度最低，一般用于低精度定位；而要高精度定位，则
必须应用精密星历。由于ＩＧＳ提供的最终精密星
历存在时延性，制约了大地变形监测、地震短临预
测等高精度实时（或近实时）定位领域的应用。因
此，更快地获取高精度的精密星历就显得非常重
要。
表１给出了ＩＧＳ公布的不同星历的精度和时
延信息。
表１ ＧＰＳ卫星星历产品
通过表１可以看出，在高精度ＧＰＳ定位中，快
速精密星历比最终精密星历在获取时间上要大大
提前。如果能够运用快速精密星历代替最终精密
收稿日期：２００７—１２－０７
２００８．２／全球定位系统 星历进行解算，那么，高精度定位的作业效率随之
提高，快速高精度定位的应用领域将得到拓展。
快速精密星历和最终精密星历对于高精度定
位精度的影响和比较，是本文讨论的重点。
作者运用Ｂｅｒｎｅｓｅ软件解算的结果来说明上
述两种星历对精密单点定位和相对定位的影响。
２理论基础
２．１ 单点定位
一般说来，在不顾及其他各种误差的影响以及
观测时间的长短等因素时，卫星单点定位误差的量
第２０卷第６期 ２０１１年１２月 测绘工程 ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ０Ｆ ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ ＡＮＤ ＭＡＰＰＩＮＧ Ｖｏ１．２Ｏ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．，２０１１ 不同星历和钟差产品对车载ＰＰＰ定位的影响分析 史线龙 。，郑 勇 ，马国元 ，宋雪源。 （１．信息工程大学测绘学院，河南郑州４５００５２；２．６３８８３部队，河南洛阳４７１０００） 摘要：星历误差和星钟误差是ＧＰＳ动态精密单点定位的主要误差源，不同的星历和钟差产品会对结果产生影响。 利用ＩＧＳ网站给出的不同星历和钟差数据及广播星历数据进行计算，采用Ｗａｙｐｏｉｎｔ软件进行不同的组合计算，对 不同星历和钟差组合对机载ＧＰＳ数据定位结果进行分析。 关键词：精密星历；精密钟差；车载ＧＰＳ；动态精密单点定位 中图分类号：Ｐ２２８．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—７９４９（２０１１）０６—００２８—０４ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ ａｎｄ ｃｌｏｃｋ ｅｒｒｏｒ ｔｏ ＧＰＳ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ＳＨＩ Ｘｉａｎ－ｌｏｎｇ ，ＺＨＥＮＧ Ｙｏｎｇ ，ＭＡ Ｇｕｏ－ｙｕａｎ２，ＳＯＮＧ Ｘｕｅ－ｙｕａｎ２ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ；２．６３８８３ Ｔｒｏｏｐｓ， Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｃｌｏｃｋ ｅｒｒｏｒ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｏｕｒｃｅ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ＧＰＳ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉ— ｔｉｏｎｉｎｇ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ ａｎｄ ｃｌｏｃｋ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗｉｌｌ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅ— ｐｈｅｍｅｒｉｓ ａｎｄ ｃｌｏｃｋ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ＩＧＳ ｗｅｂｓｉｔｅ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ，ｕｓｉｎｇ Ｗａｙｐｏｉｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｃａｒ ＧＰＳ ｄａｔａ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｈａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｃｉｓｅ ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ；ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｌｏｃｋ ｅｒｒｏｒ；ｃａｒ ＧＰＳ；ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ 在卫星导航数据处理中需要星历和钟差数据，星 历分为广播星历和精密星历，精密星历中又包括最终 精密星历（ＩＧＳ）、快速精密星历（ＩＧＲ）、预报精密星历 （ＩＧＵ）；钟差也分为广播钟差、最终精密钟差（ＩＧＳ）、 快速精密钟差（ＩＧＲ）、预报精密钟差（ＩＧＵ）。广播星 历和钟差可实时获得，但精度最低，一般用于低精度 定位；而要高精度定位，则必须使用精密星历和精密 钟差。由于ＩＧＳ提供的精密星历有一定的时延，制约 了一些高精度实时（近实时）的应用，因此，更快的获 取精密星历和精密钟差就显得非常重要ｌ＿１］。 ＩＧＳ提供了不同星历和钟差的精度及时延信 息［２］。在车载ＧＰＳ动态精密单点定位中不同星历和 钟差对结果会产生怎样的影响，是本文的研究重点。 １精密单点定位简介 传统的ＧＰＳ单点定位是利用伪距及广播星历 收稿日期：２０１１—０１—２１ 作者简介：史线龙（１９８４一），男，工程师 的卫星轨道参数和卫星钟改正数来实现定位的，由 于伪距（即使Ｐ码）的观测噪声也有几十厘米，而且 广播星历的轨道精度也有几米，卫星钟差的改正数 精度为几十纳秒，因此，普通单点定位的坐标分量 精度大约为１０ ｍ，只能满足一般的导航定位需求。 一般来说，卫星单点定位误差的量级大体上与 卫星星历误差的量级相同，利用Ｃ／Ａ码点点定位的 精度可达１４ ｍ，测速精度为０．３ ｍ／ｓ，测时精度为 ５００ ｎｓ。进行厘米级精度的精密单点定位时必须使 用高精度的精密星历。目前ＩＧＳ也开始提供精密 预报星历，以满足高精度实时定位用户的需要。 精密单点定位则利用精密星历和精密钟差来实 现。目前ＩＧＳ所提供的精密星历的精度约为２～ ５ ｃｍ，钟差精度约为０．１－－０．２ ｎｓ，只需一台双频双 码ＧＰＳ接收机，利用预报的ＧＰＳ卫星的精密星历
关于精密星历无法在POSgps中使用的解答
问题出现的原因
精密星历的sp3文件的版本已于2006年1月由a版升级为c版，而POSgps（GrafNav7.00）及此前的版本只能支持a版格式，并不能支持新的c版。参见图1和图2。
图1 IGS的格式声明
图2 sp3c(左)与sp3a（右）的区别 版本信息
解决方案
根据图2两种格式的比较，可以看出，新的c版较旧的a版增加了一些信息，因此解决方案如下：
A) 将新的c版格式星历手工改为a版（参照附件中的a版星历）,附件中的igsigs13811-a.sp3即为我经手工修改后的a版格式的精密星历，我已实验过，可以执行解算，且精度较好；
B) 咨询出售POSgps（GrafNav）的Waypoint公司（已并入Novtel公司），是否有升级产品，更新软件；
C) 使用广播星历。因为自2000年美国取消S/A限制以后，使用广播星历与精密星历的结果差别大大减小，一般在长基线解算时才会体现出差异，而在LIDAR的航摄中一般距离基站在50km以内，基线较短，因此使用广播星历与精密星历的解的精度差别甚微。
如仍有问题，欢迎来信讨论！
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国家测绘局遥感技术中心
中测新图（北京）遥感技术有限责任公司
技 术 研 发 部 廖 明
2006-8-2
