基于RTKLIB的精密單點(diǎn)定位研究

丁耀宗

摘要：本文在VS2010平臺(tái)上利用RTKLIB軟件對(duì)2個(gè)IGS站一周的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了靜態(tài)、動(dòng)態(tài)PPP解算，將7天內(nèi)各單天解對(duì)應(yīng)歷元的平均坐標(biāo)作為該歷元下的最終結(jié)果，并與IGS發(fā)布的周解坐標(biāo)進(jìn)行E、N、U三個(gè)方向的比較。實(shí)驗(yàn)表明利用RTKLIB進(jìn)行靜態(tài)PPP解算，在N、E、U 3個(gè)方向2 h能收斂至0.1 m，24 h N、E方向精度優(yōu)于0.01m，U方向優(yōu)于0.03 m。動(dòng)態(tài)精密單點(diǎn)定位受測(cè)站上空衛(wèi)星空間幾何強(qiáng)度影響較大，N、E方向精度能達(dá)0.1 m，U方向0.3 m左右。

關(guān)鍵詞：精密單點(diǎn)定位 ?RTKLIB ?靜態(tài)PPP ?動(dòng)態(tài)PPP

精密單點(diǎn)定位（Precise Point Positioning， PPP）利用IGS提供的精密軌道和精密鐘差，在綜合考慮各項(xiàng)誤差精確改正的基礎(chǔ)上，采用合理的參數(shù)估計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)雙頻或多頻GNSS接收機(jī)在全球范圍內(nèi)的精密絕對(duì)定位，集成了標(biāo)準(zhǔn)單點(diǎn)定位和相對(duì)定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 。由日本東京海洋大學(xué)高須知二開(kāi)發(fā)的RTKLIB，其功能豐富，代碼公開(kāi)，是目前使用最廣泛的PPP開(kāi)源軟件之一。本文在VS2010平臺(tái)上，利用RTKLIB軟件進(jìn)行了GPS靜態(tài)PPP、動(dòng)態(tài)PPP實(shí)驗(yàn)，對(duì)解算結(jié)果進(jìn)行了分析，以期為PPP工程應(yīng)用提供一定參考。

1 PPP函數(shù)模型與處理策略

1.1函數(shù)模型

衛(wèi)星定位基本原理是空間距離后方交會(huì)，偽距和載波的基本觀測(cè)方程如下：

（1）

（2）

其中、分別是偽距和載波相位觀測(cè)值，上標(biāo)j表示衛(wèi)星，下標(biāo)i表示接收機(jī);表示衛(wèi)星j到接收機(jī)i的幾何距離;c是真空中的光速;是接收機(jī)鐘差;衛(wèi)星鐘差;是電離層延遲，是對(duì)流層延遲;、是偽距和相位觀測(cè)值中的衛(wèi)星天線相位中心改正、接收機(jī)天線相位中心改正、多路徑效應(yīng)改正、相對(duì)論效應(yīng)改正、潮汐改正、天線相位纏繞改正等改正項(xiàng)之和。是載波的波長(zhǎng)，N是整周模糊度;、分別是偽距和相位觀測(cè)值的噪聲。

1.2處理策略

PPP采用的是非差觀測(cè)值，對(duì)于各項(xiàng)誤差源的處理主要有參數(shù)估計(jì)、模型改正以及使用組合觀測(cè)值進(jìn)行削弱。具體處理策略為估計(jì)接收機(jī)鐘差、海洋潮汐采用FES2004.blq模型，對(duì)流層延遲采用Saastamoinen模型，衛(wèi)星軌道/鐘差采用事后精密產(chǎn)品。

2 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)選取了2個(gè)IGS站（CHAN、BJFS）2019年4月7日至4月13日（共7天）的觀測(cè)數(shù)據(jù)，采樣間隔為30 s。利用RTKLIB進(jìn)行GPS靜態(tài)、動(dòng)態(tài)PPP解算，將7天內(nèi)各單天解對(duì)應(yīng)歷元的平均坐標(biāo)作為該歷元下的最終結(jié)果，并與IGS發(fā)布的周解坐標(biāo)進(jìn)行比較，得到各測(cè)站每個(gè)歷元在E、N、U三個(gè)方向的偏差序列（圖1）。

圖1給出各測(cè)站靜態(tài)PPP 7天綜合解在E、N、U三個(gè)方向的偏差序列。各測(cè)站都能在2 h之內(nèi)收斂至10 cm，24小時(shí)N、E方向精度優(yōu)于1 cm， U方向優(yōu)于3 cm。動(dòng)態(tài)PPP將測(cè)站模型化為白噪聲，即每一個(gè)歷元估計(jì)一組位置參數(shù)。圖2給出了各測(cè)站動(dòng)態(tài)PPP 7天綜合解在E、N、U三個(gè)方向的偏差序列。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明N、E方向偏差在0.1 m左右，U方向解算精度較差，偏差在0.3 m左右。部分歷元出現(xiàn)跳躍，達(dá)到0.5 m，可能的原因是跟蹤衛(wèi)星數(shù)目發(fā)生變化，空間幾何強(qiáng)度變?nèi)酢?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

本文基于VS2010的RTKLIB軟件，利用2個(gè)IGS站一周觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了靜態(tài)、動(dòng)態(tài)精密單點(diǎn)定位實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明2 h靜態(tài)精密單點(diǎn)定位 N、E、U 3個(gè)方向能收斂至0.1 m，24 h精度優(yōu)于1 cm。動(dòng)態(tài)精密單點(diǎn)定位受測(cè)站上空衛(wèi)星空間幾何構(gòu)型影響較大，N、E方向精度0.1 m，U方向0.3 m。

參考文獻(xiàn)

[1]李盼.GNSS精密單點(diǎn)定位模糊度快速固定技術(shù)和方法研究[D].武漢大學(xué)，2016.

[2]魏二虎，劉學(xué)習(xí)，王凌軒等.BDS/GPS組合精密單點(diǎn)定位精度分析與評(píng)價(jià)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2018，43（11）：1654-1660.

[3]宋佳，李敏，趙齊樂(lè)等.3種開(kāi)源精密單點(diǎn)定位軟件性能評(píng)估[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2017，37（06）：627-632.

[4]苗維凱，陳旭升，劉洋洋.GNSS多系統(tǒng)組合PPP解算方法與成果分析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2019，39（05）：521-527.

[5]李林陽(yáng)，呂志平，翟樹(shù)峰等.Galileo/GPS精密單點(diǎn)定位收斂時(shí)間與定位精度的比較與分析[J].測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2018，35（02）：159-164.

本文由大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“基于北斗/GPS定位的無(wú)人消毒車”資助，項(xiàng)目編號(hào)：202010294156Y。