附加GGOS对流层产品约束...PPP-AR模型及精度分析_庞宇奇.pdf
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1、第 卷第期 年月测绘科学 作者简介:庞宇奇(),男,辽宁沈阳人,硕士研究生,主要研究方向为 导航定位。:收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目();国家自然基金重点基金项目();全球连续监测评估系统项目();自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室基金项目()通信作者:秘金钟 研究员 :引文格式:庞宇奇,秘金钟,谷守周,等 附加 对流层产品约束的 模型及精度分析 测绘科学,():(,():):附加 对流层产品约束的 模型及精度分析庞宇奇,秘金钟,谷守周,李博,陈一彪,(山东科技大学 测绘与空间信息学院,山东 青岛 ;中国测绘科学研究院,北京 ;北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站,北京 )摘要
2、:针对因估计对流层延迟导致固定模糊度的精密单点定位()收敛时间长的问题,该文基于全球大地测量观测系统()格网产品,利用双线性二次内插的方法构建了顾及高程补偿的对流层延迟虚拟观测值,提出了一种顾及高程补偿附加对流层约束的 方法。将其与传统估计对流层延迟值的 及附加国际 服务()对流层产品约束的 进行对比,分别从定位精度、收敛时间和模糊度固定率个方面进行了分析。结果表明:与传统估计对流层延迟相比,该文提出的方法在方向定位精度提升明显,平均可提升 ,提升 ;收敛时间平均缩短 ;模糊度固定率平均提升 。关键词:固定模糊度;对流层建模;附加对流层约束;双线性二次内插【中图分类号】【文献标志码】【文章编号
3、】(),(,;,;,):(),(),;:;第期庞宇奇,等 附加 对流层产品约束的 模型及精度分析引言精密单点定位(,)是一种不依赖参考站的绝对定位技术,其核心思想是使用精密轨道产品、钟差产品以及误差改正模型等,修正观测值中的绝大部分误差,并且将剩余误差模型化,其定位精度可达到厘米级。但收敛时间长一直是限制 定位技术应用的难题,固定模糊度的 (,)应运而生,一定程度上提升了 的定位精度和收敛时间,但 仍然存在收敛时间长的问题,其中对流层延迟误差是主要的影响因素。针对对流层延迟误差,国内外学者都开展了相关研究。国际 服务(,)分析中心可以向用户提供时间分辨率为 、精度为的对流层延迟产品。全球大地测
4、量观测系统(,)可以向用户提供时间分辨率为,产品精度可达厘米级的 格网对流层产品。文献 利用 产品与纽布伦斯威克大学(,)提供的种 对 流 层 延 迟 产 品 进 行 对 比,结 果 表 明,产品在中国陆态网的精度最高且稳定性最好。文献 验证了在复杂天气的情况下 产品的稳定性。文献 将 发布的对流层产品运用到 中,结果表明,附加 对流层产品约束的 可以提升 方向的收敛速度,并提高 。也有学者表明附加对流层约束之后,在非差非组合(,)模 型 定 位 和 无 电 离 层(,)组合定位均可以提升定位的收敛速度、定位精度以及模糊度固定率,且提升效率相当。文献 向用户播发对流层湿延迟拟合系数用于计算 对
5、流层延迟,在对流层活跃的条件下,模糊度固定 后水平精度可达 ,高程精度可达到 。文献 提出一种加快 收敛速度的对流层约束方法,可显著提升 高程方向的收敛速度,整体提高了 。文献 分析了附加区域对流层约束对 模糊度固定的影响,结果表明精确的对流层模型可以提高模糊度固定率。文献 评估了顾及对流层先验约束的 组合 模型的收敛速度,结果表明 的水平和高程方向在冬季收敛速度分别平均提升 和 ,在夏季分别平均提升 和 。国内外学者已对 对流层延迟误差处理策略进行相关研究,但针对顾及高程影响开展对流层精细建模方法研究较少。针对 中传统对流层模型估计值不准确导致收敛时间较长的问题,本文提出了顾及高程补偿附加对
6、流层约束的 方法,利用种方案进行对比分析,验证了本文提出方案的适用性。顾及高程补偿附加对流层约束的 方法 定位模型本文采 用 组 合 定位模式,其 中天线相 位 中 心、潮汐 相 位、相 对 论 效 应 等 误 差已经利用模型改正,其观测方程可表示为式()、式()。()()()()式中:、分别表示 组合伪距和载波相位的观测值;上标表示卫星号;下标代表接收机;为站星距离;、分别表示接收机钟差和卫星钟差;表示对流层延迟;表示相位模糊度;、分别表示伪距和载波观测噪声。状态向量可以表示为式()。,()利用卡尔曼滤波方法对式()中的接收机三维坐标向量、接收机钟差、天顶对流层延迟及 组合模糊度共类参数进行
7、估计。模糊度固定是利用法国国家空间研究中心(,)提供的绝对信号偏差(,)产品,使用双频码相(,)组合方法计算星间单差宽巷模糊度,得到宽巷模糊度整数解;再根据固定的宽巷模糊度和 组合浮点模糊度,计算星间单差窄巷浮点模糊度,然后利用最小二乘模糊度降相关平差(,)算法进行模糊度固定;最后利用宽巷和窄巷整周模糊度进行回代滤波得到 固定解。顾及高程补偿的对流层延迟模型基于 产品提出顾及高程补偿的双线性二次内插方法建立对流程改正模型的方法,其计算流程见图。假设参考格网点高程为,内插测绘科学第 卷点高程为,将格网点所在高程的对流层延迟值归算到内插点所在高程,公式为式()。()()()()()()()式中:代
8、表气压;为纬度;和分别代表格网点和内插点的高程值;()和()分别代表格网点气压值和内插点气压值;()为对流层干延迟,其建模的具体步骤如下。)基于 发布的对流层格网产品,通过式()计算格网点高程的气压值()。)利用步骤)求出的气压值()以及格网点高程和内插点高程,通过式()计算出修正的站点气压值()。)利用顾及内插点高程修正的气压值(),内插点高程以及格网点的纬度代入到式()中计算出修正后的格网点干延迟值()。)将 发布的格网点的湿延迟值()通过指数衰减函数式()归算到内插点高程的湿延迟值()。()()()()将以上得出的高程归算后的格网点的对流层干延迟()和湿延迟()运用双线性二次内插方法得出
9、内插点对流层延迟值。图顾及高程补偿的对流层延迟计算流程图 附加对流层约束的 模型本文在基于 组合 观测方程中引入对流层虚拟观测值,约束对流层延迟项,观测方程见式()。熿燀燄燅 熿燀燄燅 熿燀燄燅 ,()()式中:表示天顶对流层虚拟观测值;为接收机与卫星之间的单位向量组成的矩阵,对应站坐标向量;是钟差系数矩阵,对应钟差参数;表示对流层延迟投影函数组成的矩阵,对应接收机天顶对流层参数 ;向量表示伪距和载波的模糊度系数,对应模糊度参数向量;表示天顶对流层观测值的观测噪声;、分别表示伪距、载波、天顶对流层延迟值的随机模型;、分别表示通过 估计的对流层干延迟值、湿延迟值;表示附加对流层产品的延迟值,将得
10、到的 加入到误差方程中的矩阵中,形成虚拟观测值,对 模型进行约束。实验结果分析 方案与实验数据为了验证本文提出的基于 产品顾及高程补偿的对流层约束模型对 定位效果,首先以 最终对流层产品作为参考值,对比分析了 对流层估计值和本文提出的顾及高程补偿的对流层内插值的精度,在此基础上设计了种定位分析方案,从定位精度、收敛时间和模糊度固定率个方面开展了分析。方案一:将对流层延迟作为参数进行估计()。方案二:对流层产品与 估计值差值约束()。方案三:顾及高程补偿的 对流层产品与 估计值差值约束()。解算策略如表所示。充分考虑测站位置、天气和季节因素影响该方法的定位性能,选取了全球不同地区 个 站进行实验
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