|
阅读：1680回复：1
[原创]GPS新技术之二---PPP（精密单点定位）
<P align=center> </P>
<P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P ><FONT face="Times New Roman"> GPS</FONT>从投入使用以来，其相对定位的定位方式发展得很快，从最先的码相对定位到现在的<FONT face="Times New Roman">RTK</FONT>，使<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>的定位精度不断升高。而绝对定位即单点定位发展得相对缓慢，传统的<FONT face="Times New Roman">GPS </FONT>单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的。其优点是数据采集和数据处理较为方便、自由、简单<FONT face="Times New Roman">, </FONT>用户在任一时刻只需用一台<FONT face="Times New Roman">GPS </FONT>接收机就能获得<FONT face="Times New Roman">WGS284 </FONT>坐标系中的三维坐标。但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米<FONT face="Times New Roman">;</FONT>用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米<FONT face="Times New Roman">, </FONT>卫星钟改正数的误差为±<FONT face="Times New Roman">20 ns </FONT>左右<FONT face="Times New Roman">, </FONT>只能用于导航及资源调查、勘探等一些低精度的领域中。随着我国海洋战略的实施<FONT face="Times New Roman">,</FONT>海洋科研、海洋开发、海洋工程等海上活动日益增加<FONT face="Times New Roman">,</FONT>对定位精度的要求也呈现出多样化<FONT face="Times New Roman">,</FONT>如精密的海洋划界、精密海洋工程测量等<FONT face="Times New Roman">,</FONT>要求能够达到十几或几十厘米的定位精度<FONT face="Times New Roman">,</FONT>而采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度<FONT face="Times New Roman">,</FONT>如果使用<FONT face="Times New Roman">RTK</FONT>功能<FONT face="Times New Roman">,</FONT>作用距离又不能达到<FONT face="Times New Roman">;</FONT>对于这部分定位需求<FONT face="Times New Roman">,</FONT>现有的定位手段无法满足要求<FONT face="Times New Roman">,</FONT>需要寻求新的定位方式或技术。</P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P align=left><FONT face="Times New Roman"> </FONT>精密单点定位<FONT face="Times New Roman">(Precise Point Positioning, PPP)</FONT>技术由美国喷气推进实验室<FONT face="Times New Roman">( JPL ) </FONT>的<FONT face="Times New Roman">Zumberge </FONT>于<FONT face="Times New Roman">1997</FONT>年提出。<FONT face="Times New Roman">20</FONT>世纪<FONT face="Times New Roman">90</FONT>年代末<FONT face="Times New Roman">,</FONT>由于全球<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>跟踪站的数量急剧上升<FONT face="Times New Roman">,</FONT>全球<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>数据处理工作量不断增加<FONT face="Times New Roman">,</FONT>计算时间呈指数上升。为了解决这个问题<FONT face="Times New Roman">,</FONT>作为国际<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>服务组<FONT face="Times New Roman">( IGS)</FONT>的一个数据分析中心<FONT face="Times New Roman">, JPL</FONT>提出了这一方法<FONT face="Times New Roman">,</FONT>用于非核心<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>站的数据处理。该技术的思路非常简单<FONT face="Times New Roman">,</FONT>在<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>定位中<FONT face="Times New Roman">,</FONT>主要的误差来源于三类<FONT face="Times New Roman">,</FONT>即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。如果采用双频接收机<FONT face="Times New Roman">,</FONT>可以利用<FONT face="Times New Roman">LC</FONT>相位组合<FONT face="Times New Roman">,</FONT>消除电离层延时的影响。如果选择地心地固系表示卫星轨道,计算的参考框架同为地心地固系,可以消去观测方程中的地球自转参数。于是,只要给定卫星的轨道和精密钟差,采用精密的观测模型,就能像伪距一样,单站计算出接收机的精确位置、钟差、模糊度以及对流层延时参数。</P> <P ><FONT face="Times New Roman"> </FONT></P> <P ><FONT face="Times New Roman"> </FONT>根据<FONT face="Times New Roman">PPP</FONT>技术的要求<FONT face="Times New Roman">,</FONT>定位中需要系统提供卫星的精密轨道和钟差。目前<FONT face="Times New Roman">,</FONT>国际<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>服务组织<FONT face="Times New Roman">( IGS)</FONT>的几个数据分析中心具备这个能力提供卫星的精密轨道和钟差<FONT face="Times New Roman">,</FONT>但是<FONT face="Times New Roman">,</FONT>这些都是后处理结果。根据<FONT face="Times New Roman">IGS</FONT>的产品报告<FONT face="Times New Roman">, IGS</FONT>提供的卫星轨道精度能够达到<FONT face="Times New Roman">2</FONT>～<FONT face="Times New Roman">3cm,</FONT>卫星钟差的精度优于<FONT face="Times New Roman">0. 02ns,</FONT>这种精度的卫星钟差和轨道<FONT face="Times New Roman">,</FONT>能够满足任何精度的定位要求。近<FONT face="Times New Roman">10</FONT>年<FONT face="Times New Roman">,</FONT>由于<FONT face="Times New Roman">IGS</FONT>的努力<FONT face="Times New Roman">, GPS</FONT>卫星预报轨道的精度已经达到十几厘米<FONT face="Times New Roman">,</FONT>预报轨道的时间也由<FONT face="Times New Roman">24h</FONT>预报缩短到<FONT face="Times New Roman">3h</FONT>预报<FONT face="Times New Roman">,</FONT>卫星轨道的精度已经能够满足一般定位的要求。由于<FONT face="Times New Roman">IGS</FONT>现在不能提供实时和外推的精密卫星钟差<FONT face="Times New Roman">,</FONT>制约了实时<FONT face="Times New Roman">PPP</FONT>技术的应用<FONT face="Times New Roman">;</FONT>精密的卫星钟差仍然是<FONT face="Times New Roman">PPP</FONT>技术实时应用瓶颈<FONT face="Times New Roman">,</FONT>目前<FONT face="Times New Roman">IGS</FONT>只有后处理卫星钟差<FONT face="Times New Roman">, JPL</FONT>和<FONT face="Times New Roman">GFZ</FONT>已经有能力提供快速卫星钟差。</P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P ><FONT face="Times New Roman"> </FONT>实时<FONT face="Times New Roman">PPP</FONT>网络介绍<FONT face="Times New Roman">---StarFire</FONT></P> <P ><FONT face="Times New Roman">StarFire </FONT>是一个全球<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>差分网络，能为世界上任何位置的用户提供可靠的，史无前例的分米级定位精度。由于广域差分<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>修正系统通过<FONT face="Times New Roman">Inmarsat</FONT>地球同步通信卫星作为通信链路，所以用户不用搭建本地参考站或数据后处理，就可获得很高的精度。此外，由于采用覆盖全球的地球同步卫星作为差分通信链路，则可以在地球表面从北纬<FONT face="Times New Roman">75</FONT>°到南纬<FONT face="Times New Roman">75</FONT>°都可获得相同的精度。<p></p></P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P ><FONT face="Times New Roman">StarFire</FONT>系统由<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>卫星星座，<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段通信卫星，和一个分布在世界各地的参考站网络组成，并由该系统提供实时的高精度定位信息。为提供这一独特定位服务，<FONT face="Times New Roman">StarFire</FONT>搭建了一个全球双频参考站网络，这些参考站不断地接收来自<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>卫星信号。参考站接收的信号被传送到分别位于<FONT face="Times New Roman">California</FONT>，<FONT face="Times New Roman">Torrance</FONT>和位于<FONT face="Times New Roman">Illinois</FONT>，<FONT face="Times New Roman">Moline</FONT>的网络处理中心，并在这两处生成差分改正信息。上述两处网络处理中心的差分信息，通过独立的通信链路，被传送到卫星上行链路站。这些站分别位于加拿大的<FONT face="Times New Roman">Laurentides</FONT>，英格兰的<FONT face="Times New Roman">Goonhilly</FONT>和新西兰的<FONT face="Times New Roman">Aucklang</FONT>。在这些卫信上行链路站，修正信号被上传给地球同步通信卫星。<p></p></P> <P ><p></p></P> <P ><FONT face="Times New Roman"></FONT> <IMG src="http://www.membertec.com/manage/uploadfiles/2006741/200674143422_52462.JPG" align=middle border=0></P> <P > </P> <P ><FONT face="Times New Roman"> </FONT>实时<FONT face="Times New Roman">PPP</FONT>工作流程<p></p></P> <P ><FONT face="Times New Roman">StarFire<SUP>TM </SUP></FONT>系统之所以方便地实现高精度定位，关键在于<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>修正源。<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>卫星在两个<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段上传输导航数据。各个参考站都装有测量级的双频接收机。这些参考站的接收机解码<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>信号并将高质量的双频伪距和载波相位测量数据，连同所有<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>卫星都广播的数据信息，发送回网络处理中心。在网络处理中心，利用<FONT face="Times New Roman">NavCom</FONT>的专有差分处理技术，生成实时<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>卫星星座的精密轨道信息和星种改正数据。该专有广域<FONT face="Times New Roman">DGPS</FONT>算法，优化了双频系统。在双频系统中，参考站接收机和用户接收机都能使用双频电离层测量数据。正因为在参考站和用户端都使用双频接收机，连同先进的数据处理算法，才使系统实现高精度成为可能。<p></p></P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P >计算出改正数据只是第一步。而后需要将网络处理中心的差分改正数据传送致陆地地球站（<FONT face="Times New Roman">LES</FONT>），以便在那里将数据上传给<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段通信卫星。上行站装配有<FONT face="Times New Roman">NavCom</FONT>的调制设备，该调制设备作为卫星发射器的接口，将改正数据流上传给通信卫星，并由通信卫星广播给覆盖地区。每个<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段卫星覆盖地球面积，都超过三分之一。<p></p></P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P >用户的<FONT face="Times New Roman">C-Nav</FONT>精确<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>接收机，事实上有两个接收机，一个<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>接收机和一个<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段通信接收机，两接收机都是由<FONT face="Times New Roman">NavCom</FONT>为该系统设计的。系统中，<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>接收机跟踪所有的在视卫星，并计算伪距测量数据。与此同时，<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段接收机接收由<FONT face="Times New Roman">L</FONT>波段通信卫信播发的改正信息。将改正信息应用于<FONT face="Times New Roman">GPS</FONT>测量数据，就生成了精确的定位测量。<p></p></P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P ><p><FONT face="Times New Roman"> </FONT></p></P> <P ><FONT face="Times New Roman">PPP</FONT>相关设备：<FONT face="Times New Roman"><a href="http://www.membertec.com/product.asp?column_cat_id=59" target="_blank" >http://www.membertec.com/product.asp?column_cat_id=59</A></FONT></P> |
|
|
1楼#
发布于：2006-07-11 10:19
PPP技术讨论群:26632960
<P ><FONT face="Times New Roman">PPP技术讨论群:26632960 有想了解PPP的加入我们！！</FONT></P> |
|
