精密单点定位技术及其应用

当今和未来精密单点定位技术创新应用摘要：精密单点定位技术是当前研究热点。

本文首先介绍国内外精密单点定位测量发展现状；其次对精密单点定位原理和误差来源进行了分析，然后列举精密单点定位技术在具体领域中应用；最后对未来发展做了展望。

关键词：精密单点定位；误差；具体应用0引言GPS精密单点定位一直是一个热门话题，PPP需用户自己设置地面基准站、单机作业、定位不受作用距离的限制、作业机动灵活、成本低。

PPP一般采用非差观测模型，能同时精确估计测站在ITRF框架下的绝对坐标、接收机钟差以及绝对天顶对流层延迟及其水平梯度、信号传播路径上的电离层延迟等参数，与相对定位的双差模型相比，PPP在广域精密定位、地震监测、水汽反演和电离层监测等方面应用具有突出优势。

因此，PPP在低轨卫星定轨、精密授时、大气科学、地球动力学等诸多方面具有独特的应用价值。

1精密单点定位测量发展早在20世纪70年代初，Anderle首次提出利用固定已知的卫星轨道和多普勒卫星观测值信息来确定单站位置，并将这种定位方式命名为 Precise Point Positioning（PPP）。

Kouba利用消电离层组合模型，加入各种误差改正项，获得厘米级的精密单点定位精度。

JPL的Muellerschoen 等提出全球实时动态精密单点定位技术，利用非差双频载波相位观测值，在经过一段时间初始化后进行单历元实时动态精密单点定位。

实验结果表明，平面位置定位精度为10～20cm。

Colombo使用自主研发的PPP软件IT对动态精密单点定位的精度做了详细分析，该软件使用了卡尔曼滤波和平滑技术，获取了静态厘米级和动态优于10cm的定位精度，收敛时间为30min。

NAVCOM的Hatch提出了利用JPL实时定轨软件RTG实现全球RTK计划，其目标是实现水平方向 10cm定位精度的全球实时动态定位。

国内学者对精密单点定位技术也做了比较深入的研究。

武汉大学的叶世荣深入地探讨了非差参数估计模型、非差数据预处理、精密卫星钟差估计等关键问题，并且研发了GPS定位软件，其单天解算精度为纬度方向优于1cm，经度方向优于2cm，高程方向优于3cm；同时利用精密单点定位技术进行动态单点定位，其初始化时间大约是15min，单历元解算精度在3个方向上均优于20cm，大多数解的精度优于10cm；采用GPS精密星历和实时钟差计算出的实时动态精密单点定位的精度为40cm。

基于精密单点定位的ADS40航测技术在线路工程中的应用研究①摘要:随着gps技术、ccd技术和计算机的发展,基于精密单点定位的航测技术已逐渐成为当今主要摄影测量作业方法。

为探索单点定位技术与ads40航摄仪结合应用于电力线路勘测工程的方式和精度情况,本文结合电力线路工程的试验,介绍了单点定位技术和ads40航摄仪,并对试验结果做了详细精度统计分析,最后对其应用进行总结,为其在线路勘测工程的深入应用提供借鉴。

关键词:pppads40电力勘测带状工程精度分析中图分类号:tp2 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)07(b)-0108-021 引言gps技术以其可在全球范围内实现全天候、联系、实时的三维导航、定位、测时、测速的特点,在测量领域得到广泛应用,其相对定位的定位方式发展迅速,从最先的码相对定位到现在的rtk,使gps 定位精度不断提高,而绝对定位即单点定位发展相对缓慢。

美国喷气推进实验室(jpl)的zumberge提出了精密单点定位技术(precise point positioning,ppp)技术,只要给定卫星的轨道和精密钟差,采用精密的观测模型,就可以计算出接收机的精确位置。

目前国际gps 服务组织(igs)能够提供卫星的精密轨道和钟差,卫星轨道的精度能达到2～3cm,卫星钟差的精度优于0.02ns。

随着gps技术的发展,集成了高精度惯性导航定向系统和全球卫星定位系统的数码航摄系统逐渐出现,其中最具代表性的是推扫式航空传感器ads系统,可无需进行外业控制测量就可以直接进行加密和测图,不仅大大减少外业控制测量工作及成本,更可以提高工作效率,缩短成图周期。

国内对ads40传感器的各类试验也早已在测绘系统中展开,但多侧重于区域网模式,而在国内,诸如输电线路一类的带状工程中的应用较少。

本文结合工程,对基于精密单点定位的ads40航测技术在线路勘测工程中的应用、精度和误差情况做了一些深入研究。

精密单点定位技术的应用浅析1.前言近年来，我国对于航空动态的测量在GPS定位中主要是通过双差模型进行基于OTF等方法进行动态基线的处理，因此，地面上所设定的GPS基准站主要是能够在进行航空测量时保障动态基线解算可以提供精确性以及可靠性。

我国地区类型复杂且地域辽阔，进行大范围的航空动态测量使得财力、人力、物力等的投入的增大是必然的，而对于地面基准站的建设也是相当有难度的。

随着钟差产品精度以及IGS轨道产品技术的不断提升，精密单点定位技术的应用越来越受关注，为将来航空动态定位提供了新型且有效的解决路径[1]。

2.精密单点定位技术在航空测量中的实例精密单点定位技术中的TriP软件是通过Visual C+ +编程所实现的算法软件，它具有动态定位以及后处理静态定位的功能。

下面将引用TriP软件对格陵兰地区使用航空Lidar测量以及航空重力所收集的关于动态GPS数据进行精密单点定位技术计算的实例进行探讨：首先，于2004年7月1日上午由冰岛飞往苏格兰的航班从上午七点四十分起飞至十一点三十分降落，整个飞行总花时为三个小时五十分钟，两地的距离大概有八百四十公里，飞机上配置了包含备份使用的两套GPS接收机天线，并且安装了航空Lidar测量设备、航空重力仪以及惯性导航设备，而GPS采用1S的数据。

航线的中间以及两端分别设定有3个地面基准站，都是用作双差动态定位的解算，同时，精密动态单点定位技术还使用了卫星钟差产品以及JPL提供的轨道产品。

3.精密动态单点定位的分析参数估计的模型精度以及内符合精度都是根据使用观测值进行验后残差所计算得出的RMS值的大小来评价，若模型精度较高且所对应的残差RMS值较小则表明观测值的验后残差较小。

飞行期间通过精密动态单点定位所计算出观测值的验后残差，而小部分的几颗卫星记录里面的验后残差都超过了5厘米左右，且在对应历元时刻卫星的高度都低于15。

TriP软件的定位解算是根据高角度对观测值进行了加权处理，但事实上高度角卫星的观测值对定位解算的作用其实不大，为此，小部分的卫星的部分历元所产生的验后残差相对来说都比较大，但是根据验后残差所计算得到的每个历元的RMS值均优于大约2厘米左右，同时，内符合精度在使用精密动态单点定位技术的情况下可以达到几个厘米的水平。

简介精密单点定位--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。

编辑本段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。

编辑本段密单点定位的主要误差及其改正模型在精密单点定位中, 影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差(卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应);与接收机和测站有关的误差(接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等);与信号传播有关的误差(对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应)。

由于精密单点定位没有使用双差分观测值, 所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。

有两种方法来解决:a.对于可以精确模型化的误差,采用模型改正。

b.对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。

如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。

工程测量中的精密单点定位技术分析摘要：精密单点定位（PPP）是一种可以精确地测定观测点位置的定位方法，在工程测量方面应用比较广泛。

本文根据笔者多年工作实践，对控制测量工程中的精密单点定位技术的应用进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：测量工程；精密单点；定位技术前言精密单点定位技术较于传统的定位技术灵活及精度高等特点，能够的有效解决首级控制网坐标问题。

其原理是应用IGS地面跟踪站的GNSS观测数据计算出卫星轨道和卫星钟差，在卫星定位测量中主要的误差在于轨道误差、卫星钟差和电离层延时，这些误差均可以精确的数学模型进行改正。

而IGS目前提供的卫星钟差精度已优于0.02 纳秒，卫星轨道精度可达2～3 cm，此精度的卫星钟差和轨道，可以保证精密单点定位解算获得厘米级精度。

一、精密单点定位技术数据的处理及精度的确定（1）外业观测采用单台GNSS双频接收机进行外业观测，选取控制网中一个点进行观测，最少观测一个时段，时段长度可选6～12h，也可与控制网中其它点一起进行同步观测。

（2）数据处理精密单点定位的数据处理主要有两种方式：一是单机版精密单点定位软件解算；二是网络在线提供PPP定位解算服务。

数据处理步骤一般有数据准备观测数据转为Rinex格式，下载精密星历和钟差文件；然后进行数据预处理，包括粗差剔除、周跳的探测及修复、相位平滑伪距、近似位置坐标计算、初始整周模糊度的确定等；并进行各项误差的改正，包括对流层、天线相位中心、相对论效应、固体潮等；观测模型、随机模型的建立，进行参数估计，选择IGS站点解算出观测点的坐标成果。

在对数据进行采集与处理时需要注意以下几个方面：①仪器选取及设置虽然很多学者专家已经对单频接收机用于精密单点定位测量的精度做了较高的评价，但是在工程运用上，存在着很多不稳定的因素，单频接收机数据解算的精度不是很可靠，一般选用双频且可靠性能比较高的接收机，在高度角、采样率等设置上要根据实际情况而定，一般采用的高度角为100，采样率为1～15s的设置，特别需要注意仪器天线高的设置。

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。

GNSS精密单点定位基本原理及应用【摘要】文中详细介绍了GN SS精密单点定位技术的基本原理及在各领域中的应用前景，供国土测绘界同行参考。

【关键词】GN SS；精密单点定位；大地测量1.前言精密单点定位是指利用全球若干地面跟踪站的GNSS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，对单台GNSS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GNSS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GNSS定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GNSS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GNSS 定位方面的前沿研究方向。

2.精密单点定位基本原理单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法，其优点是一台接收机单独定位，观测组织和实施方便，数据处理简单。

缺点是精度主要受系统性偏差（卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等）的影响，定位精度低。

应用领域：低精度导航、资源普查、军事等。

对于单点定位的几何描述，保持GNSS卫星钟同GNSS接收机钟同步；GNSS卫星和接收机同时产生相同的信号；采用相关技术获得信号传播时间；GNSS卫星钟和GNSS接收机钟难以保持严格同步，用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。

单点定位虽然是只需要一台接收机即可，但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。

精密单点定位为技术针对单点定位中的影响，采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术，如用户利用单台GNSS 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，点位平面位置精度可达1- 3cm，高程精度可达2- 4cm，实时定位的精度可达分米级。

精密单点定位技术在高动态测量中的应用与精度分析摘要：本文简要介绍了精密单点定位的基本原理和igs精密星历数据产品质量指标；通过使用不同的igs产品精密星历和钟差数据与不同载体速度的数据作ppp和载波相位差分处理解算，分析比对了静态、高动态条件下不同运动速度的载体定位误差，为高动态精密单点定位技术在动态测量应用提供了依据，可作为事后差分作业模式行之有效的弥补措施，具有一定的实际参考应用价值。

关键字：精密单点定位；igs；精密星历；钟差；高动态【中图分类号】p123.10 引言gps精密单点定位（ppp—precise point positioning）就是先利用全球若干igs跟踪站的gps观测数据计算出的精密卫星轨道参数和卫星钟差，然后在此基础上采用单台接收机独立作业，在不作载波相位差分的情况下，利用高精度的gps精密星历和卫星钟差，以及单台双频gps接收机采集的载波相位观测值，通过双频观测值进行合理模型组合可以消除电离层延迟的影响，其组合模型对载波相观测值的周跳进行探测。

该定位模式优点在于除能解算出测站点在itrf下高精度坐标外，还可解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层延迟改正信息等参数，对开展接收机检测、研究授时、电离层等有着重大意义[1]。

我单位主要从事高精度测控设备的精度鉴定服务，即通过飞行试验或专门的鉴定试验，采用基准站和目标站载波相位数据处理方法，对测控设备的精度及数据的不准确性作出评定。

在实际工程测量中，有基准站受到电磁干扰或是接收机产品自身原因引起的无基准站数据的现象，无法提供质量比对标准数据，致使试验无法继续进行。

因此，在本文基于动态高精度测量与导航定位以及低轨道定轨方面有广泛的应用前景[2]，对igs发布产品数据进行了研究，以实际校飞录取数据为研究对象，利用waypoint软件grafnav模块，将gps基准站作动态处理，分别分析了两种不同igs产品igr （快速）和igs（最终）的定位和测速结果精度，之后，将不同平均速度的动态站（移动载体）进行载波相位差分处理解算结果与igs 发布的卫星星历产品，利用waypoint软件grafnav软件精密单点定位模块处理结果比对、统计分析，得出了不同速度载体运动对精密单点定位的精度影响，为高动态精度单点定位在测量应用工作的应用提供了一种行之有效的弥补措施，具有一定的实际参考应用价值。

Panda软件精密单点定位解算在测绘生产中的应用摘要：本文介绍了利用武汉大学卫星导航定位技术研究中心自主研发的软件panda解算国家2000坐标的全过程，并通过实例验证了解算出坐标成果的精度与可靠性，在缺少国家2000坐标控制点地区，利用该软件解算国家2000坐标可以满足一定等级控制网的起算点要求，具有一定的实用价值。

1、引言精密单点定位技术（precise point positioning；PPP ）是利用单台GPS双频双码接收机的观测数据，以及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，进行基于相位和伪距观测值的高精度定位解算，它可在全球范围任意位置以分米级精度进行动态定位，或以厘米级精度进行静态定位。

Panda软件是在国家自然科学基金等课题资助下，由武汉大学卫星导航定位技术研究中心自主研发的卫星精密定轨、定位综合处理分析软件，该软件是在WINDOWS系统下开发，具有界面友好，精度高等优点，经多个测区的实际作业，采用Panda软件精密单点定位方式解算出的我国2000坐标成果，可满足航空摄影基站及一定等级的GPS控制网控制点要求，其作业流程如下：2、野外GPS观测观测时，需选用双频双码GPS接收机，采用静态观测方式，观测时根据精度需求，选用合适的观测时间，但一般需观测23小时，下载观测数据需按GPS 年积日存放，观测成果应该转成RINEX格式，天线高要归化到天线相位中心。

3、下载精密星历、精密钟差文件、卫星导航文件根据观测时GPS的年积日、公历时间，计算星历的GPS周、GPS周天，下载IGS对应的精密星历、精密卫星钟差文件以及卫星导航文件，经下载解压后，得到精密星历文件格式为(igs****#.sp3)，精密钟差文件格式为（igs****#.clk），卫星导航文件格式为（年积日.n），其中igs为事后精密星历缩写，****代表相应星历的GPS周（1980年1月6日子夜零点UTC时起算），#代表GPS周天，如果跨天（卫星轨道合并），还需下载下一天的精密星历文件，下载文件名有三个可选，final为事后星历,精度小于5cm/0.1ns，命名为igs，一般13天后可取，rapid为快速星历，精度为5cm/0.1ns，命名为igr，约17个小时可以获取，ultrarapid为预报星历，精度为5cm/~0.2ns，延迟3小时，每天4次播报，其中的final产品精度最高，当高精度解算时需采用此产品。