广播星历SSR改正的实时精密单点定位及精度分析.docx

广播星历ＳＳＲ 改正的实时精密单点定位及精度分析刘志强１，２，王解先１（１．同济大学测绘与地理信息学院 ，上海 ２０００９２；２．河海大学地球科学与工程学院 ，南京 ２１００９８）摘 要：本文分析了利用广播星历和 ＳＳＲ 改正信息获取实时精密星历和卫星钟差的方法， 并对生成的 实 时 产 品 进行了精度评估：利用ＩＧＳ分析中心提供的实时 ＮＴＲＩＰ 数据流 ＳＳＲ 改正信息，基于广播星历改正 ＲＴＰＰＰ 模型 实现了实时静态和动态精密单点定位，并分别进行了精度分析。 结果表明： 将广播星历 ＳＳＲ 改正获得的实时产 品与ＩＧＳ 最终产品相比较， 卫 星 轨 道 互 差 ＲＭＳ 值 为 ４ｃｍ～７ｃｍ、 卫 星 钟 差 互 差 ＲＭＳ 值 优 于 ０．３ｎｓ； 实 时 静 态 ＰＰＰ 在观测时段 ６ｈ以 上的情况下，可实现水平方向 ２ｃｍ、高 程方向 ４ｃｍ 的定位精度 ，２４ｈ 单天解的平面及高程 方 向精度均优于２ｃｍ；实 时动态 ＰＰＰ 的定位精度可达ｃｍ 级，收敛至亚ｄｍ 级精度的时间与事后 ＰＰＰ 在不固定非 差模糊度情况下所需的时间相当。关键词：实时精密单点定位；广播星历改正 ；ＳＳＲ 信息；ＮＴＲＩＰ 协议；扩展卡尔曼滤波 【中 图分类号】Ｐ２２８．４【文 献标识码】Ａ【文 章编号】１００９－２３０７（２０１４）０１－００１５－０６１ 引言卫星 轨 道 误 差 与 卫 星 钟 差 是精密单点定位 （ＰｒｅｃｉｓｅＰｏｉｎｔＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ＰＰＰ）的 重 要 误 差 源。 对于实时精密单 点 定 位 （Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅＰＰＰ，ＲＴＰＰＰ） 而言， 传 统的处理方法主 要 是采 用 ＩＧＳ 提 供 的 超 快速ＩＧＵ 卫星轨道和钟差产品。 目前，ＩＧＵ 产品 预报部分的卫星轨道精度为５ｃｍ，但卫星钟差精 度 较差为３ｎｓ，且其钟差预报 误差会随着时间的延长 而不断增大［１］，从而限 制了 ＲＴＰＰＰ 定位精度的提 高。目前， 一 些 商 业 机 构 如 ＮａｖＣｏｍ、Ｆｕｇｕｒｏ 等 已开始提供商用的 ＲＴＰＰＰ 服务， 其改正信息的播 发一般是 采 用 卫 星 通 讯 方 式， 需要有具备相应通 讯接口的 ＧＮＳＳ 接 收 机， 而 且 付 费 使 用。 一 些 学 者研究了基 于 全 球 或 区 域 连 续 跟踪站网络的实时 卫星轨道 和 钟 差 估 计， 并应 用于实时卫星精密定 轨和精密单点定位， 取得了较好的结果［２－７］。 但 此 类方法往 往 要 同 时 处 理 数 十 个 跟 踪 站 数 据， 生 成 实时卫星 轨 道 和 钟 差 的 过 程 较 为 复 杂， 且 需 要 开 发专门的 估 计 程 序 模 块， 对 于普通用户直接应用 作者 简 介： 刘 志 强 （１９８１）， 男， 山 东 潍坊人， 博 士 生， 讲 师， 主 要 从 事 卫 星大地测量理论及应用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｑｌｉｕｅｒ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ收稿日期 ：２０１３－４－１２基金项目：国家自然科学基金４１１７４０２３）仍有一定的局限性。 从 ２００７ 年开始，ＩＧＳ 开始运 作ＩＧＳ－ＲＴＰＰ（ＩＧＳ Ｒｅａｌ－ＴｉｍｅＰｉｌｏｔＰｒｏｊｅｃｔ）项 目。 ＩＧＳ 通 过 采 集 全 球 实 时 跟 踪 网 络 ＧＮＳＳ 的 观 测 数 据，由各分析中心实时估计精密卫星轨道和钟差，并采用基于 ＮＴＲＩＰ（ＮｅｔｗｏｒｋＴｒａｎｓｐｏｒｔｏｆＲＴＣＭ ｏｖｅｒｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）协 议的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ方 式向 全球播发。ＩＧＳ－ＲＴＰＰ 的实时卫星轨道和钟差改正 信息采用 ＳＳＲ（ＳｔａｔｅＳｐａｃｅＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）信 息格 式发布。作为 一种状态空间表示方法，ＳＳＲ 信 息 可以分别 对 ＧＮＳＳ 的 各 项 误 差 源 进 行 描 述。 相 对 于观测空间表示方法 ＯＳＲ（ＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＳｐａｃｅＲｅｐ－ ｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ），ＳＳＲ 更 适 合 于 ＧＮＳＳ 单 点 定 位 的 误 差改正［８－１０］。ＳＳＲ 信 息 格 式 已 于 ２０１１ 年 ５ 月 正 式 成为 ＲＴＣＭ 推 荐 的 开 放 标 准 之 一。 目 前， 已 有 ＢＫＧ、 ＧＳＯＣ／ＤＬＲ、 ＥＳＡ／ＥＳＯＣ、 ＧＦＺ 等 多 个ＩＧＳ 分析中心免费播发包含 ＳＳＲ 信息格式的 ＮＴ－ ＲＩＰ 数据流。本文首先采用广播星历计算卫星轨道 和卫星钟差，然后利用 ＮＴＲＩＰ 数据流提供的 ＳＳＲ 改正信息实时 生 成 ＳＰ３ 格式的精密星历和卫星钟 差， 并 与 ＩＧＳ 最 终 精 密 星 历 和 卫 星 钟 差 产 品 进 行 对比分析；在给出基于广播星历改正的 ＲＴＰ