Trimble RTX-PP分析GNSS定位精度和 觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的影響

陳 林，于國(guó)強(qiáng)

（1.青海地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，青海 西寧 810001；2.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江華東工程安全技術(shù)有限公司，浙江 杭州311122）

在2011年，Trimble公司推出了CenterPoint RTX[1-3]實(shí)時(shí)定位商業(yè)服務(wù)，可為提供實(shí)時(shí)cm級(jí)的精確位置。該服務(wù)依賴于實(shí)時(shí)生成的GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和QZSS衛(wèi)星精確的軌道和時(shí)鐘信息。CenterPoint RTX后處理服務(wù)（RTX-PP）[4-5]可以免費(fèi)通過(guò)Web訪問(wèn)，RTX-PP在載波相位模糊度固定和收斂性能方面有明顯優(yōu)勢(shì)，能夠快速提供ITRF參考框架下高精度的絕對(duì)位置。

作為商業(yè)化應(yīng)用十分成功的全球?qū)崟r(shí)和事后精密定位服務(wù)系統(tǒng)，CenterPoint RTX基于Trimble全球分布的監(jiān)測(cè)站進(jìn)行實(shí)時(shí)定軌，實(shí)時(shí)鐘差采樣率為 1 Hz，能滿足高頻動(dòng)態(tài)用戶定位的需求。RTX-PP采用CenterPoint RTX計(jì)算得到的實(shí)時(shí)精密軌道和鐘差，通過(guò)固定非差模糊度進(jìn)行精密單點(diǎn)定位，能在15 min內(nèi)將模糊度固定至整數(shù)解；其30 min內(nèi)靜態(tài)定位精度為水平1 cm，高程2 cm，24 h定位精度在mm級(jí)；其動(dòng)態(tài)定位精度在30 min內(nèi)能達(dá)到水平1.5 cm，高程2.5 cm[2,5]。

本文選取了MGEX[6-7]項(xiàng)目中的多星座GNSS測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)RTX-PP解算定位精度與觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系，從而指導(dǎo)實(shí)際作業(yè)。

1 測(cè)站選取和數(shù)據(jù)預(yù)處理

選取和收集了6個(gè)分別位于不同大洲的MGEX測(cè)站的2020-01-30觀測(cè)數(shù)據(jù)，所有測(cè)站均為全星座大地測(cè)量型接收機(jī)，并且通過(guò)ITRF官網(wǎng)可以查詢每個(gè)測(cè)站的準(zhǔn)確坐標(biāo)。圖1和表1分別展示了測(cè)站全球位置分布和測(cè)站基本情況。

圖1 測(cè)站位置分布情況（審圖號(hào)：GS(2016)2950號(hào)）

表1 測(cè)站基本統(tǒng)計(jì)情況

數(shù)據(jù)質(zhì)量分析采用G-Nut/Anubis軟件[8]，結(jié)果顯示，各系統(tǒng)衛(wèi)星觀測(cè)質(zhì)量都非常好。之后，采用GFZRNX軟件[9]將1D的RINEX 3.04版本的觀測(cè)文件分割成1 H的24個(gè)觀測(cè)文件。

$ gfzrnx -finp LHAZ00CHN_R_20200300000_01D_30S_MO.rnx -fout /lz/::RX3:: 00,DEU -split 3600 gfzrnx參數(shù)說(shuō)明：-finp 輸入文件，這里以LHAZ測(cè)站觀測(cè)文件為例-fout 輸出文件位置，/lz/::RX3:: 00，DEU表示以RINEX3版本命名輸出到/lz目錄下面-split 文件分割，3 600表示按照小時(shí)分割文件，30 s采樣，1 h觀測(cè)剛好3 600

2 數(shù)據(jù)處理

RTX-PP采用GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和QZSS衛(wèi)星雙頻偽距和載波相位測(cè)量，從衛(wèi)星端到接收機(jī)的載波相位和偽距測(cè)量方程表示如下[2,10]：

式中，Φi和Pi分別表示頻率i載波相位和偽距觀測(cè)值；ρ表示衛(wèi)星到接收機(jī)天線的幾何距離；c表示信號(hào)傳播速度，一般等于光速；dT和dt分別表示接收機(jī)和衛(wèi)星鐘差；T表示對(duì)流層延遲；li表示頻率i的電離層延遲；Ai和ai分別表示接收機(jī)和衛(wèi)星對(duì)于頻率i的偏移和變化；WΦ和wΦ分別表示接收機(jī)和衛(wèi)星的天線相位轉(zhuǎn)繞；BΦ,i和bΦ,i分別表示接收機(jī)和衛(wèi)星對(duì)于頻率i的載波相位偏差；Bp,i和bp,i分別表示接收機(jī)和衛(wèi)星對(duì)于頻率i的偽距偏差；λi表示頻率N的載波波長(zhǎng)；Ni表示頻率i的整周模糊度；mΦ,i和mp,i分別表示頻率i的載波相位和偽距的多路徑效應(yīng)；εΦ,i和εp,i分別表示頻率i的載波相位和偽距的誤差和殘差。

RTX服務(wù)依賴Trimble公司全球分布的地表站快速提供高精度的衛(wèi)星星歷和鐘差產(chǎn)品（改正了固體潮汐、極潮、海洋負(fù)荷效應(yīng)、相對(duì)論效應(yīng)等）；RTX-PP采用一種卡爾曼濾波器估計(jì)確定整周模糊度，把接收機(jī)時(shí)鐘誤差作為待估參數(shù)進(jìn)行求解，并通過(guò)構(gòu)建不同頻率之間的無(wú)電離層模型，減輕由電離層延遲引起的一階誤差。

RTX-PP通過(guò)Web應(yīng)用程序提供免費(fèi)服務(wù)，用戶將GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳到CenterPoint RTX后處理服務(wù)進(jìn)行定位計(jì)算。對(duì)于2017-03-23之前的數(shù)據(jù)集，計(jì)算結(jié)果提供ITRF2008的坐標(biāo)，對(duì)于2017-03-23或之后的數(shù)據(jù)集，計(jì)算結(jié)果提供ITRF2014坐標(biāo)，同時(shí)甚至可以通過(guò)選擇地殼板塊構(gòu)造模型獲得CGCS2000坐標(biāo)。

3 結(jié)果分析

將選取的6個(gè)測(cè)站數(shù)據(jù)按照不同觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行RTX-PP計(jì)算，表2展示解算精度和觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，受版面影響，只羅列LHAZ、JPLM兩個(gè)測(cè)站； 表2中XYZ偏差表示RTX-PPP計(jì)算結(jié)果和ITRF2014在歷元2020.08時(shí)刻坐標(biāo)（官方提供：http://itrf.ensg.ign.fr/site_info_and_select/solutions_extraction.php）差值；圖2展示了6個(gè)測(cè)站三方向解算精度序列圖，中間橫虛線表示標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)精度參考（數(shù)值為0，即與ITRF2014坐標(biāo)完全一致），豎虛線表示觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)6 h。

表2 RTX-PP解算結(jié)果與ITRF2014差值 （以LHAZ和JPLM為例）/m

圖2 測(cè)站三方向定位精度與觀測(cè)時(shí)間走勢(shì) （豎虛線表示觀測(cè)6 h）

從解算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，RTX-PP在全球范圍內(nèi)，定位精度隨著觀測(cè)時(shí)間增加，外符合精度（絕對(duì)坐標(biāo)）可達(dá)到mm級(jí)別。統(tǒng)計(jì)6個(gè)測(cè)站的坐標(biāo)較差，發(fā)現(xiàn)在觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)小于6 h，內(nèi)、外符合精度隨著觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)增加精度均不斷提高，而超過(guò)6 h觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)，外符合精度并沒(méi)有明顯提高。更進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)所有測(cè)站結(jié)果，發(fā)現(xiàn)6 h觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)，定位結(jié)果能夠到達(dá)mm級(jí)別，2 h觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)可以達(dá)到2 cm左右定位結(jié)果。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在全球范圍內(nèi)選取MGEX項(xiàng)目測(cè)站，測(cè)試RTX-PP定位精度和GNSS觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系，分析結(jié)果顯示，RTX-PP在全球范圍定位精度不存在區(qū)域差異，且精度都隨著觀測(cè)時(shí)間增加，外符合精度可以達(dá)到 mm級(jí)別。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)6 h觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)，定位結(jié)果能夠到達(dá)mm級(jí)別，2 h觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)可以達(dá)到2 cm左右定位結(jié)果。