精密單點(diǎn)定位技術(shù)在位置確定中的應(yīng)用

蔣駿

摘要：本文討論了精密單點(diǎn)定位的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法，針對(duì)精密單點(diǎn)定位可以采用一臺(tái)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，分析其在位置確定過(guò)程中的精度和所需要的時(shí)間，以指導(dǎo)其在工程的應(yīng)用。數(shù)據(jù)結(jié)果表明：隨著觀測(cè)時(shí)間的不斷增加，精密單點(diǎn)定位對(duì)應(yīng)的精度有所提高，30分鐘觀測(cè)99%的解算在平面和高程方向能達(dá)到厘米級(jí)別；1小時(shí)觀測(cè)100%的解算能達(dá)到厘米級(jí)，這對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：精密單點(diǎn) 定位定位精度 工程應(yīng)用

前言

精密單點(diǎn)定位是采用IGS的最終軌道和鐘差，進(jìn)行單站定位的理論方法，由于受軌道和鐘差產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間的限制，一般要延遲13天的時(shí)間才能進(jìn)行數(shù)據(jù)解算。自從Zumberge等人1997年提出到現(xiàn)在經(jīng)過(guò)了10多年的發(fā)展，解算方法已經(jīng)比較成熟。其作業(yè)方式簡(jiǎn)單、獨(dú)立，可直接得到高精度的測(cè)站絕對(duì)坐標(biāo)，因此其在坐標(biāo)框架維持、地球動(dòng)力學(xué)研究及低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)航定位、地震、大氣科學(xué)、氣象研究等領(lǐng)域都有不可估量的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在該方面進(jìn)行了許多研究。本文在基本理論基礎(chǔ)上分析傳統(tǒng)定位精密單點(diǎn)定位的靜態(tài)定位精度，相應(yīng)研究可以更好的指導(dǎo)精密單點(diǎn)定位在測(cè)量工程中的應(yīng)用。

一、數(shù)學(xué)模型

精密單點(diǎn)定位的傳統(tǒng)模型，是采用雙頻GPS偽距和載波相位觀測(cè)值的無(wú)電離層組合來(lái)構(gòu)成觀測(cè)模型的，該組合消除了電離層延遲一階項(xiàng)對(duì)定位的影響。則無(wú)電離層組合表示如下：

二、數(shù)據(jù)分析

為了分析精密單點(diǎn)定位的性能，以及對(duì)應(yīng)的精度以指導(dǎo)其在工程中的應(yīng)用，在此研究過(guò)程中，采用了不同接收機(jī)類(lèi)型、不同觀測(cè)時(shí)間進(jìn)行靜態(tài)模式數(shù)據(jù)處理。采用的測(cè)站坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)信息如下表1：

表1.測(cè)站信息

數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)不同觀測(cè)時(shí)間對(duì)應(yīng)的解算結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。精密單點(diǎn)定位的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位精度，相應(yīng)研究可以更好的指導(dǎo)精密單點(diǎn)定位在過(guò)程中的應(yīng)用。對(duì)2012年第245天觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。處理策略有三種，第一種把各個(gè)站的24小時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)平均分成48個(gè)時(shí)段；第二種，把各個(gè)站的24小時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)平均分成24個(gè)時(shí)段；第三種，把各個(gè)站的24小時(shí)數(shù)據(jù)當(dāng)成一個(gè)時(shí)段，分別研究對(duì)應(yīng)的結(jié)果。除了對(duì)定位的精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)之外，也研究了各個(gè)時(shí)段三個(gè)方向Up、East和North都達(dá)到厘米級(jí)的能力，其計(jì)算公式為：

式中：ε為達(dá)到厘米級(jí)的百分比；n為解算時(shí)段三個(gè)坐標(biāo)分量都達(dá)到厘米級(jí)的個(gè)數(shù)；N為解算的中時(shí)段。對(duì)應(yīng)結(jié)果平面精度（東、北、高程）和所能達(dá)到的比分比如下表。

從表2-4結(jié)果可以看出，隨著觀測(cè)時(shí)間的不斷增加，精密單點(diǎn)定位對(duì)應(yīng)的精度會(huì)有所提高，30分鐘觀測(cè)99%的解算能達(dá)到厘米級(jí)別；1小時(shí)觀測(cè)100%的解算能達(dá)到厘米級(jí)，這對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義；24小時(shí)觀測(cè)解算結(jié)果在UP，East和North三個(gè)均可以達(dá)到1-2厘米。

三、結(jié)論

本文首先討論了精密單點(diǎn)定位的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法，闡述了精密單點(diǎn)定位相對(duì)于差分定位的優(yōu)勢(shì)，可以采用一臺(tái)GPS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)定位。針對(duì)其具有的優(yōu)勢(shì)，分析了精密單點(diǎn)定位在位置解算過(guò)程中的精度和穩(wěn)定性，以指導(dǎo)精密單點(diǎn)定位在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。數(shù)據(jù)結(jié)果表明：隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的不斷累積，精密單點(diǎn)定位對(duì)應(yīng)的精度會(huì)逐步增加；30分鐘觀測(cè)數(shù)據(jù)99%的解算在平面和高程方向能達(dá)到厘米級(jí)別；1小時(shí)觀測(cè)100%的解算能達(dá)到厘米級(jí)，這對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義；24小時(shí)觀測(cè)解算結(jié)果在東、北、高程三個(gè)均可以達(dá)到1-2厘米。endprint