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低轨增强北斗PPP-RTK定位方法与实验分析

邓志旭 付元辰 李昕

邓志旭, 付元辰, 李昕. 低轨增强北斗PPP-RTK定位方法与实验分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(1): 57-63. doi: 10.12265/j.gnss.2023008
引用本文: 邓志旭, 付元辰, 李昕. 低轨增强北斗PPP-RTK定位方法与实验分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(1): 57-63. doi: 10.12265/j.gnss.2023008
DENG Zhixu, FU Yuanchen, LI Xin. LEO enhanced Beidou PPP-RTK positioning method and experimental analysis[J]. GNSS World of China, 2023, 48(1): 57-63. doi: 10.12265/j.gnss.2023008
Citation: DENG Zhixu, FU Yuanchen, LI Xin. LEO enhanced Beidou PPP-RTK positioning method and experimental analysis[J]. GNSS World of China, 2023, 48(1): 57-63. doi: 10.12265/j.gnss.2023008

低轨增强北斗PPP-RTK定位方法与实验分析

doi: 10.12265/j.gnss.2023008
详细信息
    作者简介:

    邓志旭:(2002—),男, 研究方向为北斗精密定位

    通信作者:

    付元辰 E-mail:fuyuanchen@whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228;P228.41

LEO enhanced Beidou PPP-RTK positioning method and experimental analysis

  • 摘要: 低轨星座具有卫星数目多、几何构型变化快等优势,有利于精密单点定位(PPP)中模糊度参数的快速收敛,从而提升其收敛速度与定位精度. 但由于未能精确消除大气误差的影响,难以实现瞬时厘米级定位. 提出一种低轨增强北斗PPP-实时动态(RTK)方法,结合高精度大气增强信息与模糊度固定方法(AR),进一步改进北斗快速精密定位性能. 首先设计了包含192颗低轨卫星的极轨星座,仿真了22个地面测站的观测数据,在估计相位小数偏差与精密大气延迟改正数后,分别测试了低轨增强北斗PPP、PPP-AR与PPP-RTK的定位性能. 结果表明:在低轨星座增强下,可视卫星数目增加6~8颗,22个测站北斗PPP的平均初始化时间由552.1 s缩短至102 s, 提升了81.52%. 模糊度固定后,初始化时间进一步缩短至1 min以内. 通过180 km地面参考网增强后,低轨增强北斗PPP-RTK可以实现瞬时厘米级定位,定位精度相较于PPP提升98.5%. 将地面参考网扩大至500 km后,低轨增强北斗PPP-RTK仍可以实现约10 s的快速收敛.

     

  • 图  1  包含192颗卫星的低轨极星座

    图  2  参与定位测试的22个IGS测站分布

    图  3  低轨增强北斗PPP-RTK参考网与用户站分布

    图  4  JFNG站北斗PPP与低轨增强北斗PPP的定位时间序列

    图  5  全部测站北斗PPP与低轨增强北斗PPP收敛时间

    图  6  BDS与LEO的UPD估计结果

    图  7  JFNG站北斗PPP、低轨增强北斗PPP、低轨增强北斗PPP-AR和低轨增强北斗PPP-RTK的定位时间序列

    图  8  180 km区域下不同解算方式的定位精度和收敛时间

    图  9  LEIJ站北斗PPP-RTK与低轨增强北斗PPP-RTK的定位时间序列

    表  1  低轨增强北斗PPP-RTK处理策略

    类别处理策略
    卫星系统LEO/BDS
    估计器序贯最小二乘
    观测数据仿真的非差伪距和载波相位观测值
    信号LEO: L1/L2 BDS: B1/B3
    采用间隔1 s
    截止高度角
    卫星轨道STK轨道
    卫星钟差仿真的精密卫星钟差
    卫星天线IGS天线改正产品
    相对论效应改正
    电离层延迟大气产品改正+残余误差WN估计
    对流层延迟大气产品改正+残余误差WN估计
    接收机天线IGS天线改正产品
    地球潮汐固体潮+极潮改正
    接收机位置静态估计
    接收机钟差WN估计
    随机模型经验的伪距载波噪声比(100∶1)及高度角定权
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    表  2  22个全球跟踪站PPP平均收敛时间

    定位算法平均收敛时间/s
    C_PPP552.1
    CL_PPP102.0
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    表  3  JFNG站下不同解算方式的结果

    解算方式收敛时间/s定位精度/m
    ENU
    C_PPP4640.1630.1950.564
    CL_PPP530.0700.1840.240
    CL_PPP-AR440.0590.1220.134
    CL_PPP-RTK10.0030.0020.009
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    表  4  LEIJ站下不同结算方式的结果

    解算方式收敛时间/s定位精度/m
    ENU
    C_PPP-RTK330.0410.0280.136
    CL_PPP-RTK110.0060.0350.082
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  • [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 atmospheres, 1997, 102(B3): 5005-5017. DOI: 10.1029/96JB03860
    [2] KOUBA J, HEROUX P. Precise point positioning using IGS orbit and clock products[J]. GPS solutions, 2001, 5(2): 12-28. DOI: 10.1007/PL00012883
    [3] 马福建. 低轨星座增强GNSS精密定位关键技术研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2018.
    [4] 张小红,胡家欢,任晓东. PPP/PPP-RTK 新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较[J]. 测绘学报, 2020, 49(9): 1084-1100.
    [5] GE H, LI B F, GE M R, et al. Initial assessment of precise point positioning with LEO enhanced global navigation satellite systems (LeGNSS)[J]. Remote sensing, 2018, 10(7): 984. DOI: 10.3390/rs10070984
    [6] KE M X, LV J, CHANG J, et al. Integrating GPS and LEO to accelerate convergence time of precise point positioning[C]// 2015 International Conference on Wireless Communications & Signal Processing (WCSP), 2015. DOI: 10.1109/WCSP.2015.7341230
    [7] 李昕. 多频率多星座GNSS快速精密定位关键技术研究[D]. 武汉: 武汉大学.
    [8] 彭文杰. 基于稀疏网的PPP-RTK理论与应用[D]. 武汉: 武汉大学, 2017.
    [9] WABBENA G, SCHMITZ M, BAGGE A. PPP-RTK: precise point positioning using state-space representation in RTK networks[C]//Proceedings of the 18th international technical meeting of the satellite division of the institute of navigation, 2005: 2584-2594.
    [10] TEUNISSEN P J G, ODIJK D, ZHANG B. PPP-RTK: results of CORS network-based PPP with integer ambiguity resolution[J]. Journal of aeronautics, astronautics and aviation, seriesA, 2010, 42(4): 223-230.
    [11] LI X X, ZHANG X H, GE M R. Regional reference network augmented precise point positioning for instantaneous ambiguity resolution[J]. Journal of geodesy, 2010, 85(3): 151-158. DOI: 10.1007/s00190-010-0424-0
    [12] 李星星. GNSS精密单点定位及非差模糊度快速确定方法研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2013.
    [13] OLIVRIRA P S, MOREL L, FUND F, et al. Modeling tropospheric wet delays with dense and sparse network configurations for PPP-RTK[J]. GPS solutions, 2017, 21(1): 237-250. DOI: 10.1007/s10291-016-0518-0
    [14] ZHANG B C, CHEN Y C, YUAN Y B. PPP-RTK based on undifferenced and uncombined observations: theoretical and practical aspects[J]. Journal of geodesy, 2019(93): 1011-1024. DOI: 10.1007/s00190-018-1220-5
    [15] LI X X, HUANG J X, LI X, et al. Multi-constellation GNSS PPP instantaneous ambiguity resolution with precise atmospheric corrections augmentation[J]. GPS solutions, 2021, 25,(3): 107. DOI: 10.1007/s10291-021-01123-0
    [16] LI X X, WANG B, Li X, et al. Principle and performance of multi-frequency and multi-GNSS PPP-RTK[J]. Satellite navigation, 2022, 3(1): 128-138.
    [17] LI X X, HAN X J, LI X, et al. GREAT-UPD: an open-source software for uncalibrated phase delay estimation based on multi-GNSS and multi-frequency observations[J]. GPS solutions, 2021, 25(2): 1. DOI: 10.1007/s10291-020-01070-2
    [18] ZHANG X H, REN X D, CHEN J, et al. Investigating GNSS PPP-RTK with external ionospheric constraints[J]. Satellite navigation, 2022, 3(1). DOI: 10.1186/s43020-022-00067-1
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  • 收稿日期:  2023-01-18
  • 网络出版日期:  2023-02-15

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