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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 什么是 PPP（精密单点定位）？(2009-08-02 13:58:03) GPS 从投入使用以来，其相对定位的定位方式发展得很快，从最先的码相对定位到现在的RTK，使 GPS 的定位精度不断升高。

而绝对定位即单点定位发展得相对缓慢，传统的 GPS 单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的其优点是数据采集和数据处理较为方便、自由、简单, 用户在任一时刻只需用一台GPS 接收机就能获得 WGS284 坐标系中的三维坐标但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米;用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米, 卫星钟改正数的误差为±20 ns 左右, 只能用于导航及资源调查、勘探等一些低精度的领域中随着我国海洋战略的实施,海洋科研、海洋开发、海洋工程等海上活动日益增加,对定位精度的要求也呈现出多样化,如精密的海洋划界、精密海洋工程测量等,要求能够达到十几或几十厘米的定位精度,而采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度,如果使用 RTK 功能,作用距离又不能达到;对于这部分定位需求,现有的定位手段无法满足要求,需要寻求新的定位方式或技术 精密单点定位(Precise Point Positioning, PPP)技术由美国喷气推进实验室 ( JPL ) 的Zumberge 于 1997 年提出20 世纪 90 年代末,由于全球 GPS 跟踪站的数量急剧上升,全球GPS 数据处理工作量不断增加,计算时间呈指数上升。

为了解决这个问题,作为国际 GPS 服务组( IGS)的一个数据分析中心, JPL 提出了这一方法,用于非核心 GPS 站的数据处理该技术的思路非常简单,在 GPS 定位中,主要的误差来源于三类,即轨道误差、卫星钟差和电离层延时如果采用双频接收机,可以利用 LC 相位组合,消除电离层延时的影响如果选择地心地固系表示卫星轨道,计算的参考框架同为地心地固系,可以消去观测方程中的地球自转参数于是,只要给定卫星的轨道和精密钟差,采用精密的观测模型,就能像伪距一样,单站计算出接收机的精确位置、钟差、模糊度以及对流层延时参数根据 PPP 技术的要求,定位中需要系统提供卫星的精密轨道和钟差目前 ,国际 GPS 服务组织( IGS)的几个数据分析中心具备这个能力提供卫星的精密轨道和钟差,但是,这些都是后处理结果根据 IGS 的产品报告, IGS 提供的卫星轨道精度能够达到 2～3cm,卫星钟差的精度优于 0. 02ns,这种精度的卫星钟差和轨道,能够满足任何精度的定位要求近 10 年,由于IGS 的努力, GPS 卫星预报轨道的精度已经达到十几厘米,预报轨道的时间也由 24h 预报缩短到 3h 预报,卫星轨道的精度已经能够满足一般定位的要求。

由于 IGS 现在不能提供实时和外推的精密卫星钟差,制约了实时 PPP 技术的应用;精密的卫星钟差仍然是 PPP 技术实时应用瓶颈,目前 IGS 只有后处理卫星钟差, JPL 和 GFZ 已经有能力提供快速卫星钟差实时 PPP 网络介绍---StarFireStarFire 是一个全球 GPS 差分网络，能为世界上任何位置的用户提供可靠的，史无前例的分米级定位精度由于广域差分 GPS 修正系统通过 Inmarsat 地球同步通信卫星作为通信链路，所以用户不用搭建本地参考站或数据后处理，就可获得很高的精度此外，由于采用覆盖全球的地球同步卫星作为差分通信链路，则可以在地球表面从北纬 75°到南纬 75°都可获得相同的精度StarFire 系统由 GPS 卫星星座，L 波段通信卫星，和一个分布在世界各地的参考站网络组成，并由该系统提供实时的高精度定位信息为提供这一独特定位服务，StarFire 搭建了一个全球双频参考站网络，这些参考站不断地接收来自 GPS 卫星信号参考站接收的信号被传送到分别位于 California，Torrance 和位于 Illinois， Moline 的网络处理中心，并在这两处生成差分改正信息。

上述两处网络处理中心的差分信息，通过独立的通信链路，被传送到卫星上行链路站这些站分别位于加拿大的 Laurentides，英格兰的 Goonhilly 和新西兰的 Aucklang在这些卫信上行链路站，修正信号被上传给地球同步通信卫星 实时 PPP 工作流程StarFireTM 系统之所以方便地实现高精度定位，关键在于 GPS 修正源GPS 卫星在两个 L 波段上传输导航数据各个参考站都装有测量级的双频接收机这些参考站的接收机解码 GPS 信号并将高质量的双频伪距和载波相位测量数据，连同所有 GPS 卫星都广播的数据信息，发送回网络处理中心在网络处理中心，利用 NavCom 的专有差分处理技术，生成实时 GPS 卫星星座的精密轨道信息和星种改正数据该专有广域 DGPS 算法，优化了双频系统在双频系统中，参考站接收机和用户接收机都能使用双频电离层测量数据正因为在参考站和用户端都使用双频接收机，连同先进的数据处理算法，才使系统实现高精度成为可能计算出改正数据只是第一步而后需要将网络处理中心的差分改正数据传送致陆地地球站（LES） ，以便在那里将数据上传给 L 波段通信卫星上行站装配有 NavCom 的调制设备，该调制设备作为卫星发射器的接口，将改正数据流上传给通信卫星，并由通信卫星广播给覆盖地区。

每个 L 波段卫星覆盖地球面积，都超过三分之一用户的 C-Nav 精确 GPS 接收机，事实上有两个接收机，一个 GPS 接收机和一个 L 波段通信接收机，两接收机都是由 NavCom 为该系统设计的系统中，GPS 接收机跟踪所有的在视卫星，并计算伪距测量数据与此同时，L 波段接收机接收由 L 波段通信卫信播发的改正信息将改正信息应用于 GPS 测量数据，就生成了精确的定位测量GPS 精密单点定位（PPP）技术在测量中的应用[摘要] PPP 是一种技术，是相对应单点定位（SPP)提出来的PPP 利用精密轨道和时钟来消除卫星轨道和时钟误差，利用双频观测值来消除电离层的影响，通过相位观测值来估计对流层延迟，由于上述误差都可以削弱到厘米级左右，PPP 利用单站 GPS 观测值就可以达到几个厘米的定位精度，即传统 RTK 的精度，这无疑大大提高了高精度定位作业的灵活性，降低了作业成本，而且 PPP 可以精确地估计对流层的延迟和接收机钟差,这些信息广泛用于气象和授时守时服务，这些优点都是差分定位技术无可比拟的本文主要介绍利用精密单点定位技术及 TRIP 软件进行动态数据后处理，提高双频 GPS 接收机的利用效率及提高生产功效。

一、精密单点定位技术的定位原理精密单点定位(Precise Point Positioning, PPP)技术由美国喷气推进实验室( JPL ) 的 Zumberge 于 1997 年提出该技术的思路非常简单,在 GPS 定位中,主要的误差来源于三类,即轨道误差、卫星钟差和电离层延时如果采用双频接收机,可以利用 LC 相位组合,消除电离层延时的影响如果选择地心地固系表示卫星轨道,计算的参考框架同为地心地固系,可以消去观测方程中的地球自转参数于是,只要给定卫星的轨道和精密钟差,采用精密的观测模型,就能像伪距一样,单站计算出接收机的精确位置、钟差、模糊度以及对流层延迟参数随着高精度的精密卫星轨道和时钟的出现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公里乃至全球范围内的任意位置都可以分米级的精度进行实时动态定位或以厘米级的精度进行较快速的静态定位，这一导航定位方法称为精密单点定位（Precise Point Positioning） ，简称为（PPP ） 在精密单点定位中，一般是利用 IGS 的精密卫星钟差估计值消去卫星钟差项，并且采用双频观测值消除电离层影响，其观测值误差方程如下：线性化： 式中：A 为相应的设计矩阵， L（i）为相应的观测值减去概略理论计算值得到的常数项， 为待估计参数，其中 x、y、z 为三维位置。