第35卷第10期2010年10月武汉大学学报 信息科学版

GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityVol.35No.10

Oct.2010

文章编号:1671 8860(2010)10 1165 04文献标志码:A

顾及卫星钟差插值误差的GPS精密

单点定位观测值随机模型

易重海1 朱建军1 陈永奇2 戴吾蛟1

(1 中南大学测绘与国土信息工程系,长沙市麓山南路932号,410083)

(2 香港理工大学土地测量与地理资讯学系,香港九龙红磡)

摘 要:针对GPS精密单点定位中观测值随机模型中没有考虑卫星钟差插值误差,提出了一种顾及卫星钟差插值误差的观测值随机模型。实验结果表明,对于精密单点定位中使用的卫星钟差节点时间间隔较大的产品(如5min),考虑钟差插值误差的观测值随机模型能够显著地削弱卫星钟差插值引起的误差,而对于使用卫星钟差节点时间间隔较小的产品(如30s),效果就不明显,符合GPS卫星钟差插值误差的特性。关键词:精密单点定位;卫星钟差;插值误差;随机模型中图法分类号:P228.41

1997年Zumberge提出了一种新的GPS数据处理模型 精密单点定位技术(precisepointpositioning)。该技术由于定位时只需一个GPS接收机、定位不受测站与基准站之间的距离限制、定位精度可以与相对定位媲美等诸多优点,而受到广泛关注[2 6]。然而,GPS精密单点定位技术在定位计算中,需要利用高精度GPS卫星轨道和卫星钟差产品,这种卫星轨道和钟差产品一般都以一定时间间隔数据节点的形式给出。实际应用中,GPS接收机采集数据的采样间隔一般与外部给出的卫星轨道和钟差产品的时间间隔不一致,这就不可避免地需要进行卫星轨道和钟差的插值处理。GPS精密单点定位由于采用非差载波相位和伪距观测值进行计算,卫星的轨道和钟差误差不能像GPS相对定位那样能够完全或者大部分消去,而是全部残留在非差观测值中。因此,任何卫星轨道和钟差的插值误差都会对精密单点定位结果产生影响。

GPS卫星轨道是一个大尺度的平滑曲线,卫星轨道插值误差相对于卫星轨道本身的误差而言,一般可以忽略不计。但GPS卫星钟差即使在SA取消以后,在短时间内的变化仍然比较大,因此,在卫星钟差数据采样间隔较大的时候,对这样的钟差数据进行插值,则会带来较大的插值误差。

收稿日期:2010 07 20。

:([1]

Zumberge等研究了SA政策的取消对GPS卫星钟差的影响及其对不同卫星钟差采样间隔进行内插导致的钟差插值误差,得出了对于300s间隔

的钟差节点数据进行内插,导致的插值误差大约为3.5cm,而对于30s间隔的钟差数据,插值误差大约为4mm。但30s间隔的卫星钟差产品发布的时间上存在延迟,大约两个星期。而IGS发布的快速轨道和钟差产品的采样间隔为5min。因此,对于cm级PPP定位,5min(300s)间隔的钟差数据的插值误差是不可忽视的。

目前,减弱GPS卫星钟差插值误差的方法大致可以有以下几种:!选取插值精度好的钟差插值方法,尽量削弱钟差插值误差对PPP定位的影响; 采用用户可以得到的符合定位精度要求的最高采样率GPS钟差产品;#用户利用全球或者区域GPS跟踪网观测数据,进行高采样率卫星钟差产品的估计,然后采用估计得到的高采样率钟差产品进行PPP定位计算; 定位时仅选取卫星钟差数据节点对应时刻的GPS数据进行精密单点定位计算,这样就可避免进行卫星钟差插值。

上述各种处理或者减弱GPS卫星钟差插值误差方法的共同特点是直接对卫星钟差进行插值,本文尝试在不能获得足够采样间隔的卫星钟差产品情况下,从观测值随机模型中引入卫星钟

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