IGS快速精密星历的定位精度分析

精密单点定位中卫星星历影响分析摘要：介绍了igs快速精密星历和最终精密星历的精度和时延性，比较了快速星历igr与最终星历igs的坐标和钟差的差异。

通过试验分析了利用快速精密星历进行静态精密单点定位的精度，并探讨了用快速星历代替最终星历进行静态精密单点定位的可行性。

试验结果表明，在进行静态精密单点定位时，利用igr星历的定位结果和利用igs星历定位的结果之差为几个毫米，两种星历的定位结果与真值之差均小于5cm。

利用igr星历进行定位的结果在最终差值和中误差上都与利用igs星历定位的结果相差很小，用快速星历代替最终星历进行静态精密单点定位是可行的。

关键词：精密单点定位精密星历精度中图分类号：p7 文献标识码：a 文章编号：1007-9416(2011)12-0196-02精密单点定位(ppp)技术由于其可单机作业，机动灵活，低成本、高效率，可直接获得itrf框架下的三维坐标等优点[1]，在低轨卫星精密定轨、海洋测绘、航空测量等领域得到了广泛的应用[2]。

精密单点定位的实质就是利用精密卫星轨道和精密卫星钟差，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，来实现单站的绝对定位[3,4]。

因此，精密轨道和精密卫星钟差在精密单点定位过程中起着至关重要的作用。

目前，在精密单点定位中一般采用国际gps服务(igs)提供的精密轨道及钟差产品[5]。

igs分析中心提供的精密轨道及钟差产品按其精度、时延性、更新时间、采样间隔可分为超快速产品igu、快速产品igr、最终产品igs[6]。

表1给出了各种产品的信息。

不同的精密星历的精度及时延各不相同，在实际应用中应综合考虑这两方面的因素进行选择。

igs最终星历的标称精度最高，但是其时延很长（12～18天），这在对时延要求较高的定位中是无法使用的，而igs快速星历的标称精度虽较最终星历稍差，但是其时延较短（17～41小时），因此在无法获得最终星历的情况下可以考虑用快速星历代替最终星历进行定位。

第40卷 第2期测 绘 学 报Vol.40,No.2 2011年4月Acta Geoda etica et Ca rtographica SinicaApr.,2011文章编号:1001 1595(2011)02 0226 06一种基于IGS 超快星历的区域性实时精密单点定位方法易重海1,3,陈永奇2,朱建军1,3,戴吾蛟1,31.中南大学测绘与国土信息工程系,湖南长沙410083;2.香港理工大学土地测量与地理资讯学系,香港;3.湖南省精密工程测量与形变灾害监测重点实验室,湖南长沙410083An Approach to Regional Real Time Precise Point Positioning Based on IGS Ultra rapid Or bitYI Zho ng hai 1,3,CH EN Y ong qi 2,ZHU Jianjun1,3,D AI W ujiao1,31.Department of Survey Engineering and Geomati cs,Centra l South University,Changsha 410083,China ;2.Depa rtment of La nd Surveying a nd Geoinformati cs,Hong Kong Pol ytechnic University,Hong Kong,China ;3.Key La bora tory of Preci se Engineering Surveying a nd Deformati on Ha za rd M onitoring of Huna n Prov ince,Changsha 410083,ChinaAbstractReal time precise point posi tioning (PPP)needs real t ime GPS orbit and cl ock product.An approach to real time PPP usi ng regi onal GPS cont inuously operat ing reference stati ons (CORS)data and IGS ul tra rapid (IGU)product is proposed.First,real t ime GPS sa tel li te cl ock is esti mated using regi onal CORS data and IGU real time predi cted orbit product.Then real time PPP posit ioni ng for user GPS recei ver is conducted usi ng the estima ted real time sat el li te cl ock a nd IGU rea l time predicted orbi t.Experiments show that the approach ca n be used to get centi meter level PPP result,and ca n extend PPP servi ce area several hundreds ki lometer a w a y from CORS.Key words :GPS;precise point positi oni ng;IGU product;rea l ti m e摘 要:实时GPS 精密单点定位需要实时的卫星轨道和钟差产品,为此提出一种利用区域GPS 连续运行参考站和IGS 发布的IGU 超快轨道进行实时精密单点定位的方法。

IGU星历应用于三级GNSS控制网的精度分析
赵亚平;赵凯;胡玉祥;陈永祥
【期刊名称】《测绘科学与工程》
【年(卷),期】2012(032)002
【摘要】全国三级GNSS大地控制网数据处理使用的星历是IGS精密星历，但IGS精密星历的获取需要测后两个星期左右，不能实时获得，满足不了应急保障的需要。

本文分别采用IGS精密星历、IGR快速星历、IGU超快速星历对三级GNSS控制网点进行数据处理，并对平差结果及精度进行比较分析，结果表明，IGU超快速星历可应用于三级GNSS控制网数据处理，满足应急保障的需要。

【总页数】6页(P50-55)
【作者】赵亚平;赵凯;胡玉祥;陈永祥
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】P221
【相关文献】
1.GNSS控制网逐级布网与跨级布网的精度分析 [J], 蒋进优
2.IGU实时精密星历预推轨道精度分析 [J], 何帆;高成发;潘树国;陈伟荣
3.GNSS控制网设计精度分析 [J], 曹正伟;崔坤生
4.不同精密星历对震时高频GNSS解算结果精度分析 [J], 师芸; 申靖宇; 邬康康; 张璐; 曹翠华; 田凡
5.三级GNSS大地控制网高程联测数据处理及精度分析 [J], 秦文振;高杰;周巍
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

IGS精密星历IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。

它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。

采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以提高其可使用的历元数。

1．命名规则常用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3其中：ttt表示精密星历的类型，包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种；wwww表示GPS周；d表示星期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。

文件名如：igs12901．sp3，其中igs为计算单位名，1290为GPS周，1为星期一。

以igr开头的星历文件为快速精密星历文件，以igu开头的星历文件为超快速精密星历文件。

三种精密星历文件的时延、精度、历元间隔等各不相同，在实际工作中，根据工程项目对时间及精度的要求，选取不同的sp3文件类型。

三种精密星历的有关指标：2.电文格式SP3格式数据文件第1行的格式说明SP3格式数据文件第2行的格式说明SP3格式数据文件第3行的格式说明SP3格式数据文件第4行的格式说明SP3格式数据文件第5~7行的格式说明SP3格式数据文件第8行的格式说明注：卫星的精度：1 表示“极佳”，99表示“不要使用”，0表示“未知”。

SP3格式数据文件第9行的格式说明SP3格式数据文件第10~12行的格式说明同第8,9行类似一直到第85颗卫星的精度。

SP3格式数据文件第13~14行的格式说明：%c代表字符域；SP3格式数据文件第15~16行的格式说明：%f代表实数域SP3格式数据文件第17~18行的格式说明：%i代表整数域SP3格式数据文件第19~22行的格式说明：/*代表注释SP3格式数据文件第23行的格式说明SP3格式数据文件第24行的格式说明注：坐标精度是以1.25为底数，钟差精度是以1.025做底数的次方。

采用超快星历中实测钟差进行精密单点定位精度分析李夫鹏;张超【摘要】超快星历是国际GNSS服务（IGS）发布的一种精密星历文件。

它不仅含有精度不低于5 cm的卫星轨道数据，而且包含了24 h的实测钟差数据以及24 h的预报钟差数据，其中实测钟差数据的精度约为0.15 ns ．实验结果表明：若采用超快星历中实测钟差进行精密单点定位，当观测数据观测时段为1h时，定位误差小于0.96m ；当采用2h观测数据时，定位精度优于0.18m ；若观测数据时间长度增加到4h，能进行不低于8cm的精密单点定位。

%Ultrafast ephemeris is a precision ephemeris file International GNSS Service (Internati onal GNSS service ,IGS ) provided .It not only contains the satellite orbital data accuracy no less th an as 5 cm ,and contains measurement clock difference data at 24 h and forecast clock difference data at 24 h ,in which the accuracy of the measured data clock difference of about 0.15 ns .A large number of experimental results show that if Precise Point Positioning using the measured clock dif ference in ultrafast ephemeris , w hen the length of observation data is 1 h ,it can decimeter level po sitioning .When using 2 h obser‐vational data ,excellent positioning accuracy to 0.2 m .If the data observation time length add to 4 h ,you can centimeter precise point positioning .【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P64-67)【关键词】精密单点定位;超快星历;钟差;插值【作者】李夫鹏;张超【作者单位】信息工程大学导航与空天目标工程学院，郑州450052;信息工程大学导航与空天目标工程学院，郑州450052【正文语种】中文【中图分类】P228.4GPS精密单点定位技术(PPP)是指在高精度卫星钟差和卫星星历等IGS产品的支持下,对单个测站的非差伪距或载波相位观测值进行处理,获得厘米级甚至毫米级定位结果的一种GPS定位技术[1]。

IGS分析中心轨道综合算法实现及精度分析耿涛;徐夏炎【摘要】In this paper,based on research from July 2014 to July 2015 from the International GNSS service (IGS) orbit combination theory,GPS combined orbit is computed by an independent algorithm,using the precise orbit of IGS analysis centers.This method has advantages over the combination method of GEO/IGSO/MEO orbit of the Beidou navigation system.According to the experiment,the maximum three-dimensional root mean square(RMS) accuracy difference of combined orbit is up to 4 mm,using the analysis of the Scripps Institution of Oceanography (SIO).The precision of the combined orbit increases nearly fifty percent by using SIO since GPS week 1 807.When using the different methods to eliminate the difference of coordinate reference frame,the accuracy of combined orbit dramatically changed,and the result using the rotation parameter of SINEX is better than that of using that of ERP.Finally,the combined orbit is calculated from 2014 July to 2015 pared with IGS combined orbit,it is found that the three-dimensional difference is less than 3 mm,the mean RMS is 1.50 mm and the weighted mean RMS is 1.16 mm,according to the satellite accuracy code,proving the algorithm's accuracy and stability.%针对IGS轨道综合原理,利用自编算法对IGS各分析中心2014-07～2015-07精密轨道进行综合,获得GPS综合轨道,为我国北斗系统中GEO/IGSO/MEO的轨道组合方法提供参考.结果表明,使用分析中心SIO和不使用SIO综合获得的轨道精度最大三维RMS差异可达4 mm,GPS 1 807周后加入分析中心SIO综合,综合轨道整体精度提高近50％;使用不同的坐标框架统一方法进行轨道综合,精度差异明显,利用单天SINEX旋转参数统一坐标参考框架优于利用ERP参数旋转统一坐标参考框架的方法;最后,使用本文算法计算得到的1 a轨道结果与IGS综合轨道作比较,两者三维差异小于3 mm,RMS均值为1.50 mm,根据各卫星精度因子计算的加权RMS均值为1.16 mm,证明了本文算法的精度和稳定性.【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】6页(P369-373,384)【关键词】GPS;轨道综合;参考框架差异;精度分析【作者】耿涛;徐夏炎【作者单位】武汉大学GNSS中心,武汉市珞喻路129号,430079;地球空间信息技术协同创新中心,武汉市珞喻路129号,430079;武汉大学GNSS中心,武汉市珞喻路129号,430079【正文语种】中文【中图分类】P228稳定、高精度的轨道是导航定位、钟差估计和大气参数估计中重要的基础数据。

一种基于IGS超快星历的区域性实时精密单点定位方法易重海;陈永奇;朱建军;戴吾蛟【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2011(040)002【摘要】实时GPS精密单点定位需要实时的卫星轨道和钟差产品,为此提出一种利用区域GPS连续运行参考站和IGS发布的IGU超快轨道进行实时精密单点定位的方法.该方法首先利用连续运行参考站观测数据与IGU超快轨道预报部分进行实时GPS卫星钟差的估计,然后利用估计得到的实时GPS卫星钟差产品和IGU超快轨道预报部分,进行用户GPS接收机的实时精密单点定位.试验表明该方法可达到厘米级实时精密单点定位的要求,并且该方法可用于相距CORS区域数百公里范围内的精密单点定位.【总页数】6页(P226-231)【作者】易重海;陈永奇;朱建军;戴吾蛟【作者单位】中南大学,测绘与国土信息工程系,湖南,长沙,410083;湖南省精密工程测量与形变灾害监测重点实验室,湖南,长沙,410083;香港理工大学,土地测量与地理资讯学系,香港;中南大学,测绘与国土信息工程系,湖南,长沙,410083;湖南省精密工程测量与形变灾害监测重点实验室,湖南,长沙,410083;中南大学,测绘与国土信息工程系,湖南,长沙,410083;湖南省精密工程测量与形变灾害监测重点实验室,湖南,长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.基于CNES实时星历的精密单点定位精度分析 [J], 柯伟钰2.采用超快星历中实测钟差进行精密单点定位精度分析 [J], 李夫鹏;张超3.超快精密星历对GPS精密单点定位的影响与分析 [J], 李勇军;左娟4.一种基于广播星历的实时高精度单点定位方法 [J], 赵昂;吕艳丽;何海波;李军正;李金龙;许扬胤;刘增5.应用iGMAS超快速星历的实时精密单点定位研究 [J], 徐伟证;康国华;彭攀;周宏涛;刘宗强;赵腾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于IGS超快速星历的高精度实时GPS测量
宋佩颖;丁晓光
【期刊名称】《测绘工程》
【年(卷),期】2009(018)004
【摘要】IGS的几种星历产品中,精密星历精度虽然高,但不能实时获得,并且它是影响高精度实时测量应用的主要因素.讨论几种星历产品数值上的差异,在实际计算中使用超快预报星历替代精密星历,并比较它们基线解算结果和天顶延迟解算结果.结果证明:两种星历计算的基线差别非常小,因此,在高精度GPS数据处理中可以直接使用超快预报星历,得到高精度的实时坐标.同样可以应用在GPS气象中,用超快事后星历实现对流层实时监测.
【总页数】4页(P17-20)
【作者】宋佩颖;丁晓光
【作者单位】西安测绘信息技术总站,陕西,西安,710054;陕西省地震局,陕西,西安,710068
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.IGS超快星历在对流层实时监测中的应用研究 [J], 殷海涛;黄丁发;熊永良;陈宪冬
2.一种基于IGS超快星历的区域性实时精密单点定位方法 [J], 易重海;陈永奇;朱建军;戴吾蛟
3.IGS超快速星历预推GPS卫星轨道精度分析 [J], 张耀文;贾小林;杨志强
4.基于组合超快星历GPS数据的实时可降水量反演 [J], 程喆;潘达;余华斌
5.IGS超快星历对GPS近实时反演水汽精度的影响研究 [J], 陈兆林;孙钦帮;张书毕;刘志华;乌立国
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １㊀２９Ｇ３７C h i n e s eS p a c eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI S S N １０００Ｇ７５８X ㊀C N １１Ｇ１８５９/V h t t p :ʊz g k jc a s t c n D O I :１０ １６７０８/jc n k i １０００Ｇ７５８X ２０２１ ０００４应用i G M A S 超快速星历的实时精密单点定位研究徐伟证１,康国华１,∗,彭攀２,周宏涛１,刘宗强１,赵腾１１．南京航空航天大学航天学院,南京２１００１６２．上海卫星工程研究所,上海２０１１０９摘㊀要:中国主导建设的国际G N S S 监测评估系统(i GMA S )相比国际上比较成熟的I G S 系统在产品精度等方面存在差别,目前实时精密单点定位应用多采用I G S 实时㊁近实时产品.为改变这一现状,针对i GMA S 产品特性以及实时精密单点定位对超快速精密星历的需求,对i GMA S 超快速星历的精度和稳定性方面进行评估,设计了i GMA S 产品实时/事后下载应用程序,开展了基于i GMA S 超快速星历的实时精密单点定位研究,并结合N o v A t e lO E M ６１７双频接收机进行了G P S 实时精密单点定位试验.实验结果表明,在连续观测２３m i n 后定位误差即可收敛到分米级,较接收机原始定位精度高一个量级,且稳定性好,最终在E /N /U 方向定位误差均方根分别为７．２c m ㊁６．４c m ㊁１５．２c m ,与应用I G S 超快速星历实时P P P 试验取得相近的结果.研究实现了i GMA S 数据获取㊁评估和实时P P P 应用的一整套方案,验证了i GMA S 超快速产品的性能,对推进i GMA S 产品的应用提供了借鉴.关键词:i GMA S ;超快速星历;实时下载;精度和稳定性;实时精密单点定位中图分类号:P ２２８㊀㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:２０２０Ｇ０４Ｇ１３;修回日期:２０２０Ｇ０５Ｇ０９;录用日期:２０２０Ｇ０５Ｇ１９;网络出版时间:２０２０Ｇ０６Ｇ１８㊀１５:３２基金项目:上海航天科技创新基金(S A S T ２０１８Ｇ０４７);空间智能控制技术重点实验室开放基金(K G J Z D S Y S Ｇ２０１８Ｇ０７)∗通信作者．E Ｇm a i l :k a n g gh ＠n u a a ．e d u ．c n 引用格式:徐伟证,康国华,彭攀,等．应用i GMA S 超快速星历的实时精密单点定位研究[J ]．中国空间科学技术,２０２１,４１(１):２９Ｇ３７．X U W Z ,K A N G G H ,P E N GP ,e t a l ．R e s e a r c ho nr e a l Ｇt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g w i t h i GMA Su l t r a Ｇf a s t e ph e m e r i s [J ]．C h i n e s e S p a c eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,２０２１,４１(１):２９Ｇ３７(i nC h i n e s e )．R e s e a r c ho n r e a l Ｇt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g wi t h i G M A S u l t r a Ｇf a s t e ph e m e r i s X U W e i z h e n g １,K A N GG u o h u a １,∗,P E N GP a n ２,Z H O U H o n g t a o １,L I UZ o n g q i a n g １,Z H A OT e n g１１．S c h o o l o fA s t r o n a u t i c s ,N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,N a n j i n g ２１００１６,C h i n a ２．S h a n g h a i I n s t i t u t e o f S a t e l l i t eE n g i n e e r i n g ,S h a n gh a i２０１１０９,C h i n a A b s t r a c t :T h eC h i n a Ｇl e d I n t e r n a t i o n a lG N S SM o n i t o r i n g &A s s e s s m e n t S y s t e m (i GMA S )d i f f e r s f r o mt h e I G S s ys t e m (i n t e r n a t i o n a lG N S Ss e r v i c e ,I G S )i n p r o d u c ta c c u r a c y ．R e a l Ｇt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g (P P P )a p pl i c a t i o n sa r e m o s t l y b a s e do n I G Sr e a l Ｇt i m ea n dn e a r r e a l Ｇt i m e p r o d u c t s ．T o i m pr o v e t h i ss i t u a t i o n ,w ea i m e da t i GMA S p r o d u c t c h a r a c t e r i s t i c s a n dt h ed e m a n df o ru l t r a Ｇf a s t p r o d u c t s w i t hr e a l Ｇt i m eP P P ,e v a l u a t e dt h ea c c u r a c y a n ds t a b i l i t y of i GMA Su l t r a Ｇf a s t e p h e m e r i s ,d e s ig n e da n i GMA S p r o d u c t r e a l Ｇt i m e /p o s t Ｇe v e n t d o w n l o a da p p l i c a t i o n ,a n dc a r r i e do u t r e a l Ｇt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g r e s e a r c hb a s e do ni GMA Su l t r a Ｇf a s te ph e m e ri st h r o u g hc o m b i n i n g w i t h N o v A t e l O E M ６１７d u a l Ｇf r e q u e n c y r e c e i v e r ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a tt h e p o s i t i o n i n g e r r o rc a n c o n v e r get ot h e d e c i m e t e r l e v e l a f t e r ２３m i n u t e s ,w h i c h i sa no r d e ro fm a g n i t u d eh i g h e r t h a nt h eo r i g i n a l p o s i t i o n i n g a c c u r a c y of t h e r e c e i v e r a n dh a sg o o d s t a b i l i t y ．Th e r o o tm e a n s q u a r e e r r o r o f t h e p o si t i o n i n g e r r o r i n t h eE /N /Ud i r e c t i o n i s ７．２c m ,６．４c m ,１５．２c m ,s i m i l a r t o I G Su l t r a Ｇf a s t e p h e m e r i s i nr e a l Ｇt i m eP P Pe x p e r i m e n t ．T h i s s t u d y i m p l e m e n t s a c o m pl e t e３０㊀中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １s o l u t i o n f o r i GMA Sd a t a a c q u i s i t i o n,e v a l u a t i o n,a n d r e a lＧt i m eP P Pa p p l i c a t i o n s,v e r i f i e s p e r f o r m a n c e o f i GMA Su l t r aＧf a s t p r o d u c t s a n d p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r t h e a p p l i c a t i o no f i GMA S p r o d u c t s．K e y w o r d s:i GMA S;u l t r aＧf a s t e p h e m e r i s;d o w n l o a d i n r e a l t i m e;a c c u r a c y a n d s t a b i l i t y;r e a lＧt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g为了进一步推动多模G N S S系统兼容和互操作,中国从２０１２年启动国际G N S S监测评估系统(I n t e r n a t i o n a l G N S S M o n i t o r i n g& A s s e s s m e n tS y s t e m,i GMA S)建设.i GMA S 旨在建立我国自主的B D S㊁G P S㊁G L O N A S S和G a l i l e o导航卫星全弧段㊁多重覆盖的全球近实时跟踪网,监控G N S S导航卫星的运行状况㊁信号质量和服务性能[１Ｇ２].i GMA S能够向全球用户提供精密星历㊁钟差㊁地球定向参数等产品,为卫星导航技术试验提供支持,服务于科学研究以及各类应用,包括精密单点定位(P r e c i o u sP o i n t P o s i t i o n i n g,P P P)技术[３].相对于事后处理的精密单点定位,实时精准定位才能满足５G㊁物联网和无人驾驶等技术发展的需求,其中高质量精密星历㊁钟差改正产品的实时获取和应用是难点之一[４].目前国际上开展实时P P P应用主要基于I G S实时㊁近实时产品,包括I G S实时定位服务(r e a lＧt i m es e r v i c e)㊁I G D G (I n t e r n e tＧB a s e d G l o b a lD i f f e r e n t i a lG P S)实时产品和B N C(B K G N t r i p C l i e n t)软件等,以及西班牙GMV公司㊁T r i m b l e公司等推出的商业实时P P P服务[５Ｇ７].与国际上比较成熟的I G S系统相比,我国主导的i GMA S建设周期短,跟踪站㊁分析中心和数据中心数量相对较少,因此i GMA S产品(特别是超快速产品)的实际应用仍需进一步发展.目前,国内外应用i GMA S超快速产品开展的实时精密单点定位研究,主要依靠跟踪站的观测数据模拟实时P P P解算[６,８,９],未能解决i GMA S超快速数据的实时获取和普遍实用问题.针对i GMA S产品的应用推广和实时P P P 对超快速精密数据的需求,本文对i GMA S超快速星历产品精度和稳定性进行分析,并通过高精度的I G S最终产品进行评估.本文以评估结果作为依据选择精密改正数,设计了i GMA SＧD o w n l o a d实时下载程序和实时P P P算法,通过N o v A t e l双频接收机验证了其在实时P P P中的性能,为i GMA S产品的应用提供借鉴思路.１㊀i GMA S超快速星历质量分析１．１㊀超快速星历精度分析i GMA S和I G S卫星精密轨道均包括三种不同精度和时延的数据,即超快速㊁快速和最终产品.其中超快速产品包含２４h观测数据和２４h预测数据,更新频率为６h,分别于当日０３㊁０９㊁１５㊁２１时左右发布,虽然存在约３h滞后时间,但基本可以满足实时定位的需求[１０].I G S已经在全球建立５０７个跟踪站,建有充足的分析中心㊁全球关联分析中心㊁区域关联分析中心及分析中心协调组织来协同处理数据,其最终产品轨道精度约２．５c m,钟差精度约０．０７５n s[４,８].本文以精度较高的I G S MG E X (T h e M u l t iＧG N S SE x p e r i m e n t)最终产品为参考标准,结合实时精密单点定位需求,选取i GMA S和I G S系统在２０１９年７月７日至１３日(北斗周０７０５)的精密星历数据,计算一周时间内i GMA S超快速星历相对I G S最终产品参考真值的均方根误差(R o o tM e a nS q u a r e,R M S),评估其数据的精度和稳定性.其中I G S最终产品从C D D I S(T h e C r u s t a l D y n a m i c s D a t a I n f o r m a t i o nS y s t e m)获取,i GMA S超快速产品从武汉数据中心获取[１１,１２].i GMA S超快速轨道㊁钟差产品和I G S最终产品采样间隔均为１５m i n,但I G S产品采用G P S时间系统(G P S T),i GMA S产品采用B D S 时间系统(B D T),进行质量评估需进行时间基准的协调.本研究在精密轨道和钟差计算时以G P S T作为时间基准,B D T与G P S T的转换关系为[１３]:G P S T＝B D T＋１４＋τU T C(U S U N)－U T C(N T S C)(１)其中τU T C(U S U N)－U T C(N T S C)表示G P S时和北斗时维徐伟证,等:应用i G M A S 超快速星历的实时精密单点定位研究３１㊀持的协调世界时之间的微小量差值.从精度㊁阶数和历元间隔三方面衡量,９阶拟合多项式求解G P S 卫星坐标可达毫米级精度,且效果最好[１４].因此本文采用９阶切比雪夫多项式拟合来计算轨道数据,选取北斗周０７０５期间内i GMA S 超快速星历与I G S 最终星历.本文计算i GMA S 超快速轨道与I G S 最终轨道R M S 差值,计算方式如下式所示[１５]:R M S x ,y ,z ＝１M e po c h ðM e po c h i ＝１(P o s i G MA S x ,y ,z (i )－P o s I G S x ,y ,z (i ))２R M S c l k ＝１M e po c h ðM e po c h i ＝１(C l k i G MA S x ,y ,z (i )－C l k I G S x ,y ,z (i ))２式中:P o s i G MA S x ,y ,z ㊁C l k i G MA Sx ,y ,z 分别表示插值后i GMA S 超快速星历卫星坐标㊁钟差;P o s I G Sx ,y ,z ㊁C l k I G Sx ,y ,z 表示I G S 最终星历表示的卫星坐标㊁钟差;M e po c h 表示一周时间内的总历元数.分别对i GMA S 超快速星历和I G S 最终星历合对G P S ㊁G L O N A S S ㊁B D S 和G a l i l e o 系统在北斗周０７０５期间的轨道数据,各颗卫星轨道误差R M S 和系统整体误差结果如图１所示.１)G P S /G L O N A S S /G a l i l e o /B D S (M E O/I G S O )/B D S (G E O )和系统在北斗周０７０５期间,系统轨道误差均值分别为５．７c m ㊁９．８c m ㊁１４．２c m ㊁１８．０c m ㊁３９３．７c m ;B D S (G E O )卫星相对地面站空间几何构型较差,参数相关性强而很难精确求解,故精度较低.２)由图１(a )~(e )可见,各系统卫星的轨道误差R M S 分布较为均匀,系统轨道精度依次是G P S ㊁G L O N A S S ㊁G a l i l e o ㊁B D S (M E O /I G S O )㊁B D S (G E O );G P S 卫星轨道精度稳定在厘米级,且误差R M S 更为集中,主要得益于目前I G S 地面跟踪站较多,更为丰富的观测数据有助于减小随机误差.３)由图１(b )(e )可知,i GMA S 数据目前提供的北斗卫星精密数据远少于实际在轨北斗卫星数,且系统间卫星轨道精度较为离散.主要原因是北斗导航系统近两年卫星部署较多,在轨调试需要时间,而i GMA S 跟踪站数量少且分布集中,对北斗导航系统的监测质量和完善仍有待提升.图１㊀i GMA S 超快速星历与I G S 星历各系统轨道差值F i g ．１㊀F o u r n a v i g a t i o n s y s t e m s o r b i t e r r o r b e t w e e n i GMA Su l t r a Ｇf a s t e ph e m e r i s a n d I G S f i n a l p r o d u c t３２㊀中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １通过对四大导航系统i GMA S 超快速星历的评估,可见G P S 卫星星历精度在厘米级.卫星钟差同样是影响实时精密单点定位的重要因素,因此本文针对G P S 系统的卫星轨道和钟差做了进一步误差分析,各颗卫星在E C E F 坐标系下X ㊁Y ㊁Z 和３D 方向误差如图２所示,各颗卫星和系统均值的钟差如图３所示.在评估周期内,各颗卫星的X ㊁Y ㊁Z 方向的轨道误差R M S 均在２．０~５．５c m 范围内,且Z 方向轨道误差略优于X ㊁Y 方向,各颗卫星３D 误差均值为５．７８c m .各颗G P S 卫星的钟差集中在２．９４~３．１n s 区间内,系统均值优于３n s ,需要基于超快速轨道对钟差进一步估计才能满足厘米级定位需求.图２㊀i GMA S 超快速与I G S 最终产品G P S 卫星差值R M SF i g．２㊀G P So r b i t e r r o r b e t w e e n i GMA S U l t r a Ｇf a s t a n d I G S f i n a l pr o d u ct 图３㊀i GMA S 超快速与I G S 最终产品的G P S 卫星钟差F i g．３㊀G P Ss a t e l l i t e c l o c ke r r o r b e t w e e n i GMA S U l t r a Ｇf a s t a n d I G S f i n a l pr o d u c t １．２㊀超快速星历稳定性分析实时P P P 应用性能与精密星历的稳定性紧密相关.本文主要从系统轨道精度在一定周期内的变化趋势,以及超快速星历观测和预报部分的精度变化趋势来评估其数据稳定性.在北斗周０７０５期间四大导航系统每天卫星及星座轨道误差R M S ,在拟合期间变化趋势如图４所示,图５表示G P S 卫星轨道变化.１)由图４可见在拟合周期内G P S 星座系统稳定性最优,轨道整体误差和仿真周期内波动均相对最小;G L O N A S S 稳定性次之,存在小范围波动,应与当日观测数据质量有关;B D S (M E O/I G S O )以及G a l i l e o 导航系统相对波动较大.２)由图４可见在拟合周期内,G P S ㊁G L O N A S S 和G a l i l e o 系统不同卫星的轨道误差R M S 变化趋势相同,轨道误差同步增大或减小;B D S (M E O /I G S O )存在系统间定轨精度离散性相对较大的情况,更说明i GMA S 需要建设全球分布监测站或低轨星基监测站,以提升北斗导航系统整体稳定性.３)由图５可见G P S 卫星在拟合周期内,所有卫星的轨道误差范围均在３．４~８．２c m ,不同卫星在同一天的轨道误差差别较小,误差范围集中且系统整体定轨精度高;G P S 系统有完善的全球分布的跟踪站,可以实现卫星的全弧段多重覆盖.图４㊀四系统轨道误差在拟合周期内的变化趋势F i g．４㊀G P S ㊁G L O N A S S ㊁B D S (M E O /I G S O )㊁G a l i l e oo r b i t e r r or图５㊀i GMA S 超快速轨道相对I G S 最终轨道差值变化F i g ．５O r b i t d i f f e r e n c e c h a n ge sb e t w e e n i GMA Su l t r af a s t o r b i t a n d I G S f i n a l pr o d u c t (G P S )i GMA S 超快速星历在一周拟合周期内G P S 系统定轨精度在厘米级且最稳定,目前依徐伟证,等:应用i G M A S 超快速星历的实时精密单点定位研究３３㊀靠i GMA S 超快速星历开展实时精密单点定位试验可优先选取G P S 卫星观测值参与定位解算,卫星数量不足的情况下,可以用G L O N A S S 系统联立组合精密单点定位.i GMA S 超快速星历观测和预测部分相对I G S 最终产品的误差分别如图６(a )(b )所示.在拟合周期内,观测部分星历相对精度高且稳定,除个别卫星外,X ㊁Y ㊁Z 方向误差大致在ʃ６c m 范围内.预测部分的轨道误差相对较大,部分卫星超过１０c m 范围,且随预测时间越长轨道精度越低,因此实时P P P 试验需要实时获取最新的i GMA S 超快速星历,以实现最优精度的卫星端误差消除.图６㊀i GMA S 超快速星历观测㊁预测部分与I G S最终精密星历差值变化F i g ．６㊀E r r o r c h a n g e o f i GMA Su l t r a Ｇf a s t e ph e m e r i s o b s e r v a t i o n ,p r e d i c t i o n p a r t a n d I G S f i n a l e ph e m e r i s ２㊀基于i GMA S 产品的实时P P P 定位２．１㊀实时P P P 定位方案设计i G M A S 超快速星历的评估结果分析表明,目前G P S 卫星精度最高且稳定性好,G L O N A S S 次之,B D S (M E O /I G S O )和G a l i l e o 系统均存在一定范围的波动,B D S (M E O /I G S O )各颗卫星定轨精度较为离散.i G M A S 超快速星历观测部分精度和稳定性优于预测部份,且随预测时间越长精度越低,选取最近的超快速星历有助于降低卫星轨道和时钟误差.因此,本文设计i G A M S 产品实时/事后下载软件i G M A S ＧD o w n l o a d ,实时获取最新的超快速星历,采用N o v A t e l 双频接收机获取G P S 卫星观测数据开展实时精密单点定位应用研究,以验证i G M A S 超快速星历在P P P 试验中的实用性能.本研究采用的实时P P P 定位验证方案如图７所示,通过自主设计的i GMA S ＧD o w n l o a d 应用程序联网实时获取最新的i GMA S 超快速星历㊁钟差.N o v A t e lO E M ６１７接收机双频伪距㊁载波相位观测数据㊁广播星历和原始定位结果,实时经串口转U S B 通道输入到计算机中,计算机进行观测数据预处理㊁精密数据拟合以及实时P P P 算法,实时输出P P P 定位结果.最后以北斗伴侣M ２R T K 固定解为参考真值,结合接收机原始定位结果和实时P P P 定位结果进行多通道定位结果的误差对比分析,从而验证i GMA S超快速星历在实时P P P 应用中的性能和可用性.图７㊀实时P P P 技术方案设计F i g ．７㊀R e a l Ｇt i m eP P Pt e c h n o l o g y so l u t i o n ２．２㊀i GMA S 数据实时获取和应用i GMA S 已建成长沙㊁武汉㊁西安３个数据中心,用户可通过任一数据中心或直接通过i GMA S 官网(h t t p:ʊ１２４．２０５．５０．１７８)获取相关３４㊀中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １产品.实时P P P 技术应用需要获取最新的超快速精密星历产品,为了满足本研究实时P P P 算法的需求以及推广i GMA S 数据产品的实际应用,本文基于W i n d o w s 平台设计了实时/事后下载i GMA S 精密数据的应用程序i GMA S ＧD o w n l o a d,程序下载文件的流程设计如图８所示.该程序包括实时和事后下载两种模式,实时下载数据主要面向i GMA S 超快速星历,其文件命名格式为i s u w w w w d _HH．s p ３/c l k ．Z (w w w w 为北斗周;d 为星期,０为星期日,１~６表示星期一至六;HH 为小时,分为００,０６,１２,１８;s p３/c l k 分别表示星历和钟差文件).程序实时刷新i GMA S 数据中心产品列表,根据系统时间匹配最新的超快速产品文件,下载到指定文件夹并自动解压,以备实时P P P 算法读取应用.事后模式可以根据用户需求批量下载其他产品,包括卫星轨道钟差㊁跟踪站地心坐标㊁地球自转参数㊁大气环境参数㊁频间偏差信息㊁电离层闪烁指数㊁民用监测评估结果㊁完好性产品等.图８㊀i GMA S 数据实时下载程序设计流程F i g ．８㊀i GMA Sd a t ad o w n l o a d p r o gr a mf l o w c h a r t ２．３㊀实时P P P 算法设计本文采用P P P 常规模型进行解算,采用双频伪距㊁载波相位观测值的无电离层组合作为函数模型,其基础模型表达式为[１６Ｇ１７]:P s I F＝f ２１P s １－f ２２P s２f ２１－f ２２＝㊀ρs r ＋T s r ＋c (δt r －δt s)＋δm ＋εP I F Φs I F ＝f ２１Φs １－f ２２Φs２f ２１－f ２２＝ρs r ＋T sr ＋㊀c (δt r －δt s )＋λr ,I F b sr ,I F ＋δm ＋εΦI Füþýïïïïïïïï(２)式中:P s I F ㊁Φs I F 分别为伪距㊁载波相位无电离层组合观测值;ρs r 为接收机和卫星间几何距离;T s r 为对流层延迟;δt r ㊁δt s分别表示接收机和卫星钟差;δm 为多路径延迟;b sr ,I F 为包含卫星和接收机端初始相位和硬件延迟的无电离层组合模糊度;εP I F 和εΦI F 分别表示两种组合观测值的观测噪声及未被模型化的误差.为保证高精度定位的质量,本文首先剔除低高度角卫星,并依靠高度角权重模型进行定权,定权模型如式(３)所示[１８]:δ２(e )＝δ２/s i n ２(e )(３)式中:δ２是天顶方向的非差消电离层相位观测值的方差;δ２(e )是在高度角e 处的相位观测值的方差.伪距观测值也在得到天顶方向观测值方差后,采用式(３)进行任意高度角映射,进而计算观测值权阵[１８].对观测数据进行实时预处理时,先剔除观测值存在粗差的卫星,再进行钟跳探测与修复,避免将接收机钟跳引起的观测值跳变误判为周跳.然后联合使用宽巷M e l b o u r n e ＧW u b b e n a (MW )和G e o m e t r y ＧF r e e (G F )组合法进行周跳探测,对于出现周跳的卫星进行模糊度初始化.通过数据的实时预处理,来消除异常观测数据对P P P 定位结果的影响[１９Ｇ２０].本文采用扩展卡尔曼滤波进行参数估计,待估参数为X ＝(x ,y ,z ,d t r ,z p d ,N i (i ＝１~n ))T,依次为接收机位置参数㊁接收机钟差㊁天顶对流层湿延迟㊁可见卫星模糊度参数.精密轨道和钟差等产品采用i GMA S 超快速产品,卫星和接收机端天线相位中心偏差(P C O )和天线相位中心变化(P C V )分别使用I G S A N T E X 文件进行改正.实时定位过程同步使用I G S 超快速产品进徐伟证,等:应用i G M A S超快速星历的实时精密单点定位研究３５㊀行数据处理和结果对比.各项误差采用模型进行处理,具体策略如表１所示[９,１７].表１㊀P P P各项误差处理方法T a b l e１㊀P P Pe r r o r p r o c e s s i n g s t r a t e g y 误差改正项改正方法㊁模型卫星轨道㊁钟差i GMA S超快速星历㊁钟差电离层延迟双频无电离层组合对流层干延迟H o p f i e l d模型＋G P T２＋VM F卫星和接收机天线相位中心i g s１４．a t x㊀P C O＋P C V相位缠绕W u模型相对论效应I E R S协议地球自转改正S a g n a c效应固体潮I E R S协议G O T４．８模型海潮I E R S协议极潮I E R S协议３㊀实时P P P试验与分析３．１㊀实时P P P定位试验环境搭建２０１９年７月２８日１４:００Ｇ１７:３０在南京航空航天大学明故宫校区操场开展了实测数据采集和静态精密单点定位试验.当日天气状况良好,实验环境视野开阔无遮挡,数据采样间隔为１秒.使用N o v A t e lO E M６１７双频接收机(单点定位精度:水平５m,高程１０m)实时接收G P S观测数据,截止高度角设为１５ʎ,使用北斗伴侣M２R T K固定解(定位精度:水平０．０２m,高程０．０４m)作为定位结果参考标准.在定位参考点的设计上,通过将N o v A t e l天线和北斗伴侣M２架设到两台三脚架并调整抵消其高度差,预先测量水平和高度误差并在算法中予以修正.实验过程同步使用两台笔记本电脑进行数据读取和程序运算,以提高程序运算结果的可靠性.３．２㊀P P P试验结果分析本文使用i GMA S超快速星历和钟差产品,对G P S实测数据进行实时精密单点定位实验,其定位结果与N o v A t e l接收机自身定位误差对比如图９所示,分别使用i GMA S和I G S超快速星历的实时P P P定位结果相对于参考真值在E N U坐标系下收敛情况如图１０㊁图１１所示.图９㊀i GMA S超快速星历实时P P P与接收机定位误差对比F i g．９㊀C o m p a r i s o no f p o s i t i o n i n g e r r o r b e t w e e n i GMA Su l t r aＧf a s t e p h e m e r i s r e a lＧt i m eP P Pa n d r e c e i v er图１０㊀i GMA S超快速星历实时P P P定位误差收敛情况F i g．１０㊀i GMA Su l t r aＧf a s t e p h e m e r i sr e a lＧt i m eP P Pc o n v e r g e n ce图１１㊀I G S超快速星历实时P P P定位误差收敛情况F i g．１１㊀I G Su l t r aＧf a s t e p h e m e r i s r e a lＧt i m eP P Pp o s i t i o n i n g e r r o r c o n v e r g e n c e１)由图９可知,N o v A t e l接收机自身定位误差波动大,且方程方向误差较大;与接收机原始定位相比,应用i GMA S超快速星历的实时精密单点定位可以有效提升定位精度和稳定性.２)由图１０和图１１可见,分别使用i GMA S 和I G S超快速星历进行精密单点定位试验,其３６㊀中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １收敛时间和定位精度接近,连续观测约２０m i n 后,P P P 定位误差即可收敛到分米级,最终可收敛到２０c m 以内.３)由图１０和图１１,以及表２可知,i GMA S超快速星历在实时P P P 试验中可实现与I G S 超快速星历相近的定位结果,应用i GMA S 超快速星历的实时精密单点定位可以有效提升定位精度和稳定性,验证了i GMA S 超快速星历的实用性能.表２㊀接收机和实时P P P 定位误差均方根统计T a b l e ２㊀R o o tm e a n s qu a r e s t a t i s t i c s o f r e c e i v e r a n d r e a l Ｇt i m eP P P p o s i t i o n i n g er r o r s 参数类别定位误差均方根/c mE N U 收敛至分米级所需时间/m i n接收机定位２１９．３２２８．５４２９．８－i GMA S ＧP P P ７．２６．４１５．２２３I G S ＧP P P６．９６．２１４．７２０４㊀结束语卫星精密星历是实现P P P 的基础数据,其精度和可用性直接影响导航定位的性能.本文以I G S 最终产品为参考标准,评估了i GMA S 超快速星历的精度和稳定性,设计了i GMA S ＧD o w n l o a d 应用程序实时获取最新的i GMA S 超快速星历,以其中精度和稳定性较高的G P S 卫星数据,结合N o v A t e l 双频接收机开展了实时P P P 定位算法研究和试验,得到如下结论:１)i G AM S 超快速星历中,G P S 卫星精度和稳定性最高,具有较高的可用性,G L O N A S S 次之,B D S (M E O /I G S O ㊁G E O )和G a l i l e o 系统均存在一定范围的波动.G P S 卫星星历得益于数量众多且全球分布的I G S 跟踪站支持,可以通过全弧段多重覆盖的观测数据来提高精度.２)北斗导航系统精密改正数据,存在卫星数量不足㊁卫星精度相对较低(特别是G E O 卫星),以及系统间卫星轨道误差离散性较大的问题.未来有望通过建设更多全球分布的地面监测站或低轨星基监测站,以及星间链路技术来提升北斗产品的精度.３)本文设计的i GMA S ＧD o w n l o a d 软件可以实时获取最新i GMA S 超快速星历,基于该数据的G P S 实时P P P 算法在结合N o v A t e l 双频接收机试验中,与应用I G S 超快速星历定位精度和收敛时间接近,验证了i GMA S 超快速产品的应用性能,有助于推动我国i GMA S 产品的实际应用.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀C A IH ,C H E N G ,J I A O W ,e t a l ．A n i n i t i a l a n a l ys i s a n d a s s e s s m e n to n f i n a l p r o d u c t s o fi GMA S [C ]．C h i n a S a t e l l i t eN a v i ga t i o n C o n f e r e n c e(C S N C )２０１６P r o c e e d i n g s :V o l u m e I I I ．S i n g a p o r e :S p r i n ge r ,２０１６．[２]㊀崔红正,唐歌实,宋柏延,等．北斗卫星导航系统实时定轨与钟差处理策略[J ]．中国空间科学技术,２０１５,３５(５):１Ｇ７．C U IH Z ,T A N G GS ,S O N G B Y ,e t a l ．BD Ss a t e l l i t er e a l t i m e o r b i t a n dc l o c kd e t e r m i n a t i o na n d i n i t i a l r e s u l t s a n a l y s i s [J ]．C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,２０１５,３５(５):１Ｇ７(i nC h i n e s e )．[３]㊀谭畅,陈国,魏娜,等．i GMA S 轨道产品综合及精度初步分析[J ]．武汉大学学报(信息科学版),２０１６(１１):１４６９Ｇ１４７５．T A N C ,C H E N G ,W E I N ,e ta l ．C o m b i n e ds a t e l l i t eo r b i t s o f t h e i GMA S a n a l y s i s c e n t e r s :m e t h o d a n d pr e c i s i o n [J ]．G e o m a t i c s a n d I n f o r m a t i o n S c i e n c e o f W u h a nU n i v e r s i t y ,２０１６(１１):１４６９Ｇ１４７５(i nC h i n e s e )．[４]㊀张小红,李星星,李盼．G N S S 精密单点定位技术及应用进展[J ]．测绘学报,２０１７,４６(１０):１３９９Ｇ１４０７．Z H A N G X H ,L IX X ,L IP ．R e v i e wo fG N S SP P Pa n di t sa p p l i c a t i o n [J ]．A c t a G e o d a e t i c a e t C a r t o g r a p h i c a S i n i c a ,２０１７,４６(１０):１３９９Ｇ１４０７(i nC h i n e s e )．[５]㊀王胜利,王庆,高旺,等．I G S 实时产品质量分析及其在实时精密单点定位中的应用[J ]．东南大学学报(自然科学版),２０１３(S ２):３６５Ｇ３６９．WA N GSL ,WA N G Q ,G A O W ,e t a l ．Q u a l i t y a n a l y s i s o f I G Sr e a l Ｇt i m e p r o d u c t sa n d i t sa p p l i c a t i o ni nr e a l Ｇt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g [J ]．J o u r n a l o f S o u t h e a s t U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ),２０１３(S ２):３６５Ｇ３６９(i nC h i n e s e )．[６]㊀王敏,柴洪洲,阮仁桂,等．基于i GMA S 预报产品的实时精密单点定位性能分析[C ],第七届中国卫星导航学术年会．长沙,２０１６．WA N G M ,C H A I H Z ,R U A N R G ,e t a l ．I n i t i a lpe rf o r m a n c e a s s e s s m e n t o f r e a l Ｇt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i ng b a s e d o n i GMA S p r e d i c t i o n p r o d u c t [C ]ʊTh e ７t h C hi n a S a t e l l i t e N a v i g a t i o n A c a d e m i c C o n f e r e n c e ．C h a n gs h a ,２０１６(i nC h i n e s e )．[７]㊀WA N G L ,L I Z ,G E M ,e t a l ．I n v e s t i ga t i o n o ft h e p e r f o r m a n c eo fr e a l Ｇt i m e B D S Ｇo n l y p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g徐伟证,等:应用i G M A S超快速星历的实时精密单点定位研究３７㊀u s i n g t h e I G S r e a lＧt i m e s e r v i c e[J]．G P S S o l u t i o n s,２０１９,２３(３)．[８]㊀G EY,Y A N GX,Q I N W,e t a l．T i m e t r a n s f e r a n a l y s i s o fG P Sa n dB D S p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g b a s e do ni GMA Sp r o d u c t s[C]ʊC h i n a S a t e l l i t e N a v i g a t i o n C o n f e r e n c e．S i n g a p o r e:S p r i n g e r,２０１８．[９]㊀G E Y,S U NB,WA N GS,e t a l．C o n v e r g e n c e t i m e a n a l y s i s o f m u l t iＧc o n s t e l l a t i o n p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g b a s e d o ni G M A S p r o d u c t s[C]ʊC h i n aS a t e l l i t eN a v i g a t i o nC o n f e r e n c e(C S N C)２０１６P r o c e e d i n g s:V o l u m e I I I．S i n g a p o r e:S p r i n g e r,２０１６．[１０]㊀赵兴旺,王胜利,刘超．G N S S精密单点定位理论与方法[M]．合肥:中国科学技术大学出版社,２０１５:５３Ｇ５６．Z HA O X W,WA N GSL,L I UC．G N S S p r e c i s i o n p o i n tp o s i t i o n i n g t h e o r y a n d m e t h o d[M]．H e f e i:C h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y P r e s s,２０１５:５３Ｇ５６(i nC h i n e s e)．[１１]㊀Y US,X U T．P r e c i s i o ne v a l u a t i o na n dc o n s i s t e n c y a n a l y s i s o fi G M A S o r b i t a n d c l o c k p r o d u c t s[M]．S i n g a p o r e:S p r i n g e r,２０１６．[１２]㊀L I U Y,K ES,S U NB,e t a l．C o m p a r i s o no f p e r f o r m a n c e s o f t h r e em u l t iＧc o n s t e l l a t i o n p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g m o d e l sb a s e do n i G M A S p r o d uc t s[C]ʊC h i n aS a t e l l i t eN a v i g a t i o nC o n f e r e n c e．S i n g a p o r e:S p r i n g e r,２０１８．[１３]㊀李鹤峰,党亚民,秘金钟,等．B D S与G P S㊁G L O N A S S 多模融合导航定位时空统一[J]．大地测量与地球动力学,２０１３,３３(４):７３Ｇ７８．L IH F,D A N G Y M,M I J Z,e t a l．R e s e a r c ho n s p a t i ot e m p o r a u n i f i c a t i o n o f B D S/G P S/G L O N A S Sm u l t iＧm o d en a v i g a t i o na n d p o s i t i o n i n g[J]．J o u r n a lo fG e o d e s y a n dG e o d y n a m i c s,２０１３,３３(４):７３Ｇ７８(i nC h i n e s e)．[１４]㊀李明峰,江国焰,张凯．I G S精密星历内插与拟合法精度的比较[J]．大地测量与地球动力学,２００８(２):７７Ｇ８０．L I M F,J I A N G G Y,Z H A N G K．C o m p a r i s o n o fi n t e r p o l a t i n g a n d f i t t i n g I G S p r e c i s e e p h e m e r i s[J]．J o u r n a l o fG e o d e s y a n dG e o d y n a m i c s,２００８(２):７７Ｇ８０(i nC h i n e s e)．[１５]㊀李征航．G P S测量与数据处理[M]．３版．武汉:武汉大学出版社,２０１３:７７Ｇ７８．L I ZH．G P Sm e a s u r e m e n t a n d d a t a p r o c e s s i n g[M]．３r d e d．W u h a n:W u h a nU n i v e r s i t y P r e s s,２０１３:７７Ｇ７８(i nC h i n e s e)．[１６]㊀李博嶙,葛海波,沈云中．无电离层组合㊁U o f c和非组合精密单点定位观测模型比较[J]．测绘学报,２０１５,４４(７):７３４Ｇ７４０．L I BL,G E HB,S H E N YZ．C o m p a r i s o n o f i o n o s p h e r eＧf r e e,U o f c a n d u n c o m b i n e dP P Po b s e r v a t i o nm o d e l s[J]．A c t aG e o d a e t i c a e tC a r t o g r a p h i c aS i n i c a,２０１５,４４(７):７３４Ｇ７４０(i nC h i n e s e)．[１７]㊀G E N GJ,S H I C．R a p i d i n i t i a l i z a t i o n o f r e a lＧt i m e P P Pb y r e s o l v i n g u n d i f f e r e n c e dG P Sa n dG L O N A S Sa m b i g u i t i e ss i m u l t a n e o u s l y[J]．J o u r n a lo fG e o d e s y,２０１６,９１(４):１Ｇ１４．[１８]㊀Y IC H,Z HU JJ,C H E N Y Q,e ta l．A ni m p r o v e d s t o c h a s t i cm o d e l c o n s i d e r i n g s a t e l l i t ec l o c k i n t e r p o l a t i o ne r r o r i nG P S p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g[J]．G e o m a t i c s a n dI n f o r m a t i o n S c i e n c e o f W u h a n U n i v e r s i t y,２０１０,３５(１０):１１６５Ｇ１１６８．[１９]㊀赵兴旺,张翠英．精密单点定位部分模糊度固定方法[J]．中国空间科学技术,２０１３,３３(１):４１Ｇ４８,７２．Z HA O X W,Z HA N G C Y．P a r t i a la m b i g u i t y f i x i n gm e t h o da n da n a l y s i sf o r p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g[J]．C h i n e s eS p a c eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,２０１３,３３(１):４１Ｇ４８,７２(i nC h i n e s e)．[２０]㊀韩啸,潘树国,赵庆．嵌入式G P S/B D S实时精密单点定位方法[J]．测绘通报,２０１８(２):９９Ｇ１０２,１６３．H A N X,P A N S G,Z HA O Q．E m b e d d e d G P S/B D Sr e a lＧt i m e p r e c i s e p o i n t p o s i t i o n i n g m e t h o d[J]．B u l l e t i n o fS u r v e y i n g a n d M a p p i n g,２０１８(２):９９Ｇ１０２,１６３(i nC h i n e s e)．作者简介:徐伟证(１９９３－),男,硕士研究生,研究方向为导航增强㊁高精度定位数据处理,w z x u＠n u a a．e d u．c n.康国华(１９７８－),男,教授,研究方向为微小卫星姿轨控㊁卫星导航与定位,k a n g g h＠n u a a．e d u．c n.(编辑:邓薇)。

IGS 及其技术进展1.IGS 发展概述自从二十世纪九十年代以来，GPS 一直在地学研究领域尤其是在大地测量领域扮演着一个举足轻重的角色。

为了加强国际间GPS 地学研究合作应用，IAG 于1993 年成立了IGS 组织，于1994 年1 月正式运作。

IGS 组织主要由全球跟踪站网、数据中心、分析中心和协作分析中心、协调分析中心、中心局及发布中心等几部分组成：——全球跟踪站网由全球24 小时全天候观测的GPS 跟踪站站网组成。

建立连续观测跟踪站网的目的是计算卫星轨道，确定地球参考框架及地球自转参数等。

目前，IGS 核心站大约为200 多个，其地心坐标精度2~3cm。

——数据中心分为三类：数据操作中心、地区中心及全球中心。

操作中心与跟踪站直接相连，他们的任务是进行数据格式转换、压缩数据、备份数据及传输数据至地区中心。

地区中心的目的是从数个操作中心收集数据，满足本地区的需求，减少数据传输流量，并且将数据传输至全球数据中心。

全球数据中心的主要任务是为分析中心及外部用户提供数据服务。

——分析中心每天的基本任务是接收和处理GPS 跟踪站数据，估计GPS 卫星轨道、地球自转参数和站坐标及其速度，分析中心包括NRCan、GFZ、JPL、CODE、ESA、SIO 和NGS 等七个。

——协作分析中心的任务是提供某一单一产品，如电离层信息、某一地区的基准站坐标等——协调分析中心负责监督分析中心的工作，并且对各个分析中心的产品进行质量分析、评价及合成最后的IGS 产品。

——中心局主要负责IGS 日常工作，包括组织会议，制定标准及出版相关出版物等。

发布中心负责发布IGS 产品及相关出版物等。

IGS 的基本目标是通过其一系列的产品为地学研究提供支持。

其最初提供的产品主要包括：——GPS 卫星精密星历，——IGS 跟踪站坐标及速度，——地球自转参数，——全球电离层信息。

1. IGS 产品发展在过去的几年里，随着研究的深入及研究领域的扩展，IGS 取得了很大的进展。

第14卷第6期中国惯性技术学报V ol.14No.6 2006年12月 Journal of Chinese Inertial Technology Dec. 2006·组合导航技术·文章编号：1005-6734(2006)06-0023-04GPS精密单点定位精度测试与分析高成发，陈安京，陈默，王小辉（东南大学交通学院，南京210096）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、数据处理总体思路以及不同IGS产品对解算结果的影响；然后从静态和地面车辆动态两种模式分别介绍了精密单点定位精度测试过程与数据分析结果。

实验测试结果表明：精密单点定位可以达到厘米级的定位精度（WGS 84坐标），收敛速度一般为30 min之内。

关键词：GPS；精密单点定位；精度测试中图分类号：U666.1 文献标识码：ATest and analysis for precision of GPS precise point positioningGAO Cheng-fa, CHEN An-jing, CHEN Mo, WANG Xiao-hui(Transportation College of Southeast University, Nanjing 210096, China)Abstract：PPP (precise point positioning) is one of the hotspots in GPS research field. The paper introduced its math model and data-processing scheme, described the effects of different IGS products on the solution results and presented the testing process and the data analysis result for PPP in static and dynamic modes. It was verified that this method of PPP could reach the precision of centimeter-level (in WGS-84 coordinate), and the convergence time is generally within 30 min.Key words：GPS; precise point positioning; precision test0 前言传统GPS单点定位的精度仅能达到10 m左右，很难满足高精度导航定位的要求。

基于IGS超快星历的GPS钟差线性预报分析
基于IGS超快星历的GPS钟差线性预报分析
本文在分析IGS超快星历卫星钟差的基础上,首先分析分别采用线性模型和二次多项式模型,利用实际观测值得到的预报值与IGS提供的超快预报值进行比较分析.在此基础上,利用实际观测的超快卫星钟差拟合得到线性模型分别预报后一天和后两天的钟差,分别利用第一天和第二天的实际钟差观测资料拟合得到的线性模型预报第三天的卫星钟差,并与IGS最终钟差产品进行比较分析.得出一些有益的结论与同行商榷.
作者：郑作亚卢秀山阳凡林ZHENG Zuo-ya LU Xiu-shan YANG Fan-lin 作者单位：郑作亚,ZHENG Zuo-ya(中国测绘科学研究院,大地测量与地球动力学研究所,北京,100039;海岛,礁,测绘技术国家测绘局重点实验室,山东青岛,266510;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东,青岛,266510)
卢秀山,阳凡林,LU Xiu-shan,YANG Fan-lin(海岛,礁,测绘技术国家测绘局重点实验室,山东青岛,266510;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东,青岛,266510)
刊名：测绘科学ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)：2009 34(6) 分类号：P228 关键词：IGS 超快星历 GPS钟差预报线性模型 IGS ultra-rapid ephemeris GPS clock error prediction linear model。

do:i 10.3969/.j issn .1001-358X.2010.03.019IGS 精密星历内插GPS 卫星位置研究任迎华(无锡水文工程地质勘察院,江苏无锡 214063)摘要:阐述了用拉格朗日多项式内插计算GPS 卫星轨道位置的方法,并利用I GS 跟踪站给出的精密星历作为实例运用MATLAB 进行编程计算,给出了拉格朗日内插法得到的卫星位置误差与多项式阶数的关系。

结果表明,用拉格朗日多项式内插法得到的卫星位置精度能够满足精密定位的要求。

关键词:I GS 精密星历;MATLAB ;拉格朗日多项式;卫星轨道中图分类号:P22814 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2010)03-0054-03在GPS 定位中,将GPS 卫星的位置作为已知值,通过计算卫星至接收机的距离来计算测站点的坐标。

因此,卫星的轨道信息是定位的基本要素,而卫星的轨道信息是通过星历给出的,星历误差将成为一种起算数据误差。

这种误差直接影响着单点定位的精度,对绝对定位也有一定的影响。

根据I GS提供的数据,在SA 政策取消后,利用广播星历进行卫星导航和单点定位时,精度一般只能达到数米至数十米[1]。

一种有效的提高定位精度的方法是采用I G S 精密星历,但是精密星历是按照一定的时间间隔(通常为15分钟)给出的,要想获得观测瞬间卫星的位置可以采用内插法求得,其中拉格朗日(Lag range)法被广泛的采用。

因此,就涉及到插值的阶数选择问题,如果选用的阶数太低,精度将达不到要求,不能满足精密定位的要求;如果阶数过高,将会白白浪费计算机的资源,同时高阶的拉格朗日插值在区间边界可能出现摆动,内插效果并不一定好。

1 内插计算原理1.1 拉格朗日多项式插值的数学原理以I G S 跟踪站提供给用户的精密星历为基础,使用插值方法计算出所需任意点的轨道状态量,插值法中使用的节点数目称为该插值方法的阶。

普遍使用的内插和外推的方法是拉格朗日多项式插值法[1],其定义如下:设y =f (x )是区间[a,b]上的一个实函数,x i (i =0,1,,n )是[a,b ]上n +1个互异实数,且y =f(x )在x i 的值为y i =f (x i ),则区间[a,b]上任意一点x 的n 阶拉格朗日插值多项式的代数表达式为[2]f (x )=E n i=0y i F n j=0j X i (x -x j x i -x j )(1)式中点x i (i =0,1,,,n)称为插值节点,包含插值节点的区间[a,b ]称为插值区间。