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GPS精密单点定位(Precise Point Positioning,简称PPP)就是利用精密卫星星历和钟差数据以及单台双频接收机采集的码和相位观测值,采用菲差观测模型进行单点定位的最新方法。由于PPP利用单台接收机在全球范围内进行静态独立作业能直接得到厘米级的定位精度,因此它在高精度工程测量方面具有广阔的应用前景。
本文首先较为系统的阐述了精密单点定位的理论和方法,详细描述了精密单点定位的观测模型,讨论了精密单点定位需要顾及的所有误差以及消除或减弱它们影响的方法:深入研究了静态精密单点定位的观测值随机模型和参数随机模型,并以P<3>软件为基础,分析了参数估计过程中随机参数初值的设定方法。
然后,在试验和P<3>软件的基础上重点分析了静态精密单点定位的精度以及收敛时间的影响因素。实验数据的计算分析结果表明:
1)静态解算时采用IGS快速产品和最终产品得到的定位精度相当;卫星钟差采样间隔对定位精度有很大影响;利用CODE分析中心提供的30s采样间隔的卫星钟差和精密星历进行定位的平均初始化时间(即收敛时间)约为20min,当初始化完成后,其事后静态序列历元的定位精度在B、L、H方向均可优于10cm,大部分定位结果精度优于5cm:单测站一小时观测数据反算结果的中误差在B方向优于1cm、L方向优于1cm,H方向优于3cm。
2)静态精密单点定位的收敛时间受到卫星钟差采样间隔、对流层延迟、卫星PDOP值等因素的影响。定位初始阶段卫星PDOP值较小时,精密单点定位的收敛速度就比较快。在此基础上,本文提出了一种提高定位收敛速度的新方法——映射方法,设计了该方法的具体实施方案,并编程试算验证了其可行性。
最后,详细介绍了精密单点定位过程中涉及的坐标系统,以及测量成果的坐标转换方法,并用程序实现了该转换方法。