留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析

董昊珅 张启元

董昊珅, 张启元. GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(5): 38-45, 70. doi: 10.12265/j.gnss.2023161
引用本文: 董昊珅, 张启元. GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(5): 38-45, 70. doi: 10.12265/j.gnss.2023161
DONG Haoshen, ZHANG Qiyuan. Performance analysis of GPS/Galileo/BDS three systems and all-frequency PPP-AR[J]. GNSS World of China, 2023, 48(5): 38-45, 70. doi: 10.12265/j.gnss.2023161
Citation: DONG Haoshen, ZHANG Qiyuan. Performance analysis of GPS/Galileo/BDS three systems and all-frequency PPP-AR[J]. GNSS World of China, 2023, 48(5): 38-45, 70. doi: 10.12265/j.gnss.2023161

GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析

doi: 10.12265/j.gnss.2023161
基金项目: 国家自然科学基金(42204021);中央高校基本科研业务费专项资金资助(2042022kf1035);中国博士后科学基金第72批面上资助(2022M722443)
详细信息
    作者简介:

    董昊珅:(2001—),男,研究方向为高精度GNSS数据处理

    张启元:(1997—),男,硕士,研究方向为北斗精密定位与精密相位偏差

    通信作者:

    张启元 E-mail: zhangqiyuan@whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228.4

Performance analysis of GPS/Galileo/BDS three systems and all-frequency PPP-AR

  • 摘要: 相位偏差的精确估计是实现精密单点定位(precise point positioning,PPP)非差模糊度固定 (ambiguity resolution,AR)的重要前提,但当前国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)分析中心 (analysis center,AC) 提供的相位偏差产品频率组合有限,使PPP-AR用户也只能使用相应频率的观测值,浪费了多频率的GNSS观测值. 为了实现基于任意GNSS频率选择和观测值组合灵活实现PPP-AR (即全频率PPP-AR) ,我们针对全球均匀分布的100多个 IGS测站1周的静态观测数据,估算全频率可观测相位偏差(observable specific signal bias,OSB),并使用开源PRIDE PPP-AR软件,进行静态PPP实验. 结果表明:伪距和相位OSB产品的平均标准差分别是0.25 ns和0.34 ns,满足PPP模糊度固定的需求. Galileo、北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)频率自由组合时的平均模糊度固定率分别为(98.25%、96.74%)、(90.31%、91.64%),而北斗二号(BeiDou-2 Navigation Satellite System,BDS-2)的平均模糊度固定率为81.27%、86.02%. 定位精度和基准频率相比,E1/E6、G1/G5组合在三个方向上定位精度下降接近15%的. C2/C5组合在东(east,E)、北(north,N)方向上表现较好,但在天顶(up,U)方向上定位精度下降22.8%. GPS/Galileo/北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)三个系统中其余参与测试的各频率组合包括C2/C7、C1/C5、C1/C6、C1/C7、E1/E7、E1/E8均呈现出较稳定的定位精度,各个频率组合的定位精度在E、N、U方向上的变化范围分别为5%、5%、15%,与基准频率相比没有较大的偏差,因而全频率PPP-AR已具备相当程度的可靠性. 全频率PPP-AR充分利用了多频率的GNSS观测值,相比使用基础频率的观测值实用价值更高;此外,全频率PPP-AR可以根据用户需求进行任意GNSS频率的选择和观测组合,从而更好地满足各种应用的需要.

     

  • 图  1  全频率相位OSB估计流程

    图  2  IGS测站分布图

    注:蓝色圆点表示用于估计OSB的测站;红色三角形表示用于PPP测试的测站.

    图  3  PRIDE PPP-AR解算流程

    图  4  GPS伪距相位OSB序列

    图  5  Galileo伪距相位OSB序列

    图  6  BDS伪距相位OSB序列

    图  7  三系统伪距/相位OSB标准差统计结果

    图  8  七日模糊度固定率统计图

    注:左图为宽巷模糊度固定率,右图为窄巷模糊度固定率;固定率从高到低对应颜色从绿色到蓝色.

    图  9  全频率PPP-AR E方向定位精度

    图  10  全频率PPP-AR N方向定位精度

    图  11  全频率PPP-AR U方向定位精度

    表  1  数据处理策略

    类别 处理策略
    卫星系统与频率 GPS/Galileo/BDS 全频率
    截至高度角
    采样率 2 Hz
    定权方式 高度角定权
    伪距OSB 武汉大学快速OSB产品
    参考坐标 IGS周解
    天线相位中心 Igs14.atx
    对流层 Saastamoinen模型改正
    电离层 无电离层组合
    测站坐标 静态解,先验精度1 m
    接收机钟差 逐历元解,白噪声模型
    模糊度 每个弧段一个
    下载: 导出CSV
  • [1] ZUMBERGE J F, HEFLIN M B, JEFFERSON D C, et al. Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks[J]. Journal of geophysical research, 1997, 102(B3): 5005-5017. DOI: 10.1029/96jb03860
    [2] 张小红, 李星星, 李盼. GNSS精密单点定位技术及应用进展[J]. 测绘学报, 2017, 46(10): 1399-1407. DOI: 10.11947/j.AGCS.2017.20170327
    [3] GE M R, GENDT G, ROTHACHER M, et al. Resolution of GPS carrier-phase ambiguities in precise point positioning (PPP) with daily observations[J]. Journal of geodesy, 2008, 82(7): 389-399. DOI: 10.1007/s00190-007-0187-4
    [4] BANVILLE S, GENG J H, LOYER S, et al. On the interoperability of IGS products for precise point positioning with ambiguity resolution[J]. Journal of geodesy, 2020, 94(1): 10. DOI: 10.1007/s00190-019-01335-w
    [5] GENG J, CHEN X Y, PAN Y X, et al. A modified phase clock/bias model to improve PPP ambiguity resolution at Wuhan University[J]. Journal of geodesy, 2019(2): 1-15. DOI: 10.1007/s00190-019-01301-6
    [6] LAURICHESSE D. Carrier-phase ambiguity resolution[J]. GPS world, 2015.
    [7] VILLIGER A , SCHAER S , DACH R , et al. Determination of GNSS pseudo-absolute code biases and their long-term combination[J]. Journal of geodesy, 2019, 93(9): 1487-1500. DOI: 10.1007/s00190-019-01262-w
    [8] LIU G, GUO F, WANG J, et al. Triple-frequency GPS un-differenced and uncombined PPP ambiguity resolution using observable-specific satellite signal biases[J]. Remote sensing, 2020, 12(14): 2310. DOI: 10.3390/rs12142310
    [9] SCHAER S, VILLIGER A, ARNOLD D, et al. The CODE ambiguity-fixed clock and phase bias analysis products: generation, properties, and performance[J]. Journal of geodesy, 2021, 95(7): 81. DOI: 10.1007/s00190-021-01521-9
    [10] GENG J H, WEN Q , ZHANG Q Y, et al. GNSS observable-specific phase biases for all-frequency PPP ambiguity resolution[J]. Journal of geodesy, 2022, 96(2): 11. DOI: 10.1007/s00190-022-01602-3
    [11] WANG Z Y, WANG R G, WANG Y Y, et al. Modelling and assessment of a new triple-frequency IF1213 PPP with BDS/GPS[J]. Remote sensing, 2022, 14(18) : 4509-4509. DOI: 10.3390/rs14184509
    [12] ODIJK D, ZHANG B C, KHODABANDEH A, et al. On the estimability of parameters in undifferenced, uncombined GNSS network and PPP-RTK user models by means of S-system theory[J]. Journal of geodesy, 2016, 90(1): 15-44. DOI: 10.1007/s00190-015-0854-9
    [13] DONG D N, BOCK Y. Global Positioning System network analysis with phase ambiguity resolution applied to crustal deformation studies in California[J]. Journal of geophysical research solid earth, 1989, 94(B4): 3949-3966. DOI: 10.1029/JB094IB04P03949
    [14] GENG J, ZHANG Q Y, LI G C, et al. Observable-specific phase biases of Wuhan multi-GNSS experiment analysis center’s rapid satellite products[J]. Satellite navigation, 2022, 3(1): 1-15 . DOI: 10.1186/s43020-022-00084-0
  • 加载中
图(11) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  293
  • HTML全文浏览量:  124
  • PDF下载量:  32
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-02
  • 录用日期:  2023-08-02
  • 网络出版日期:  2023-10-23

目录

    /

    返回文章
    返回