基于RTKLIB的精密單點定位研究

丁耀宗

摘要：本文在VS2010平臺上利用RTKLIB軟件對2個IGS站一周的觀測數據進行了靜態、動態PPP解算，將7天內各單天解對應歷元的平均坐標作為該歷元下的最終結果，并與IGS發布的周解坐標進行E、N、U三個方向的比較。實驗表明利用RTKLIB進行靜態PPP解算，在N、E、U 3個方向2 h能收斂至0.1 m，24 h N、E方向精度優于0.01m，U方向優于0.03 m。動態精密單點定位受測站上空衛星空間幾何強度影響較大，N、E方向精度能達0.1 m，U方向0.3 m左右。

關鍵詞：精密單點定位 ?RTKLIB ?靜態PPP ?動態PPP

精密單點定位（Precise Point Positioning， PPP）利用IGS提供的精密軌道和精密鐘差，在綜合考慮各項誤差精確改正的基礎上，采用合理的參數估計策略，實現單臺雙頻或多頻GNSS接收機在全球范圍內的精密絕對定位，集成了標準單點定位和相對定位技術的優點 。由日本東京海洋大學高須知二開發的RTKLIB，其功能豐富，代碼公開，是目前使用最廣泛的PPP開源軟件之一。本文在VS2010平臺上，利用RTKLIB軟件進行了GPS靜態PPP、動態PPP實驗，對解算結果進行了分析，以期為PPP工程應用提供一定參考。

1 PPP函數模型與處理策略

1.1函數模型

衛星定位基本原理是空間距離后方交會，偽距和載波的基本觀測方程如下：

（1）

（2）

其中、分別是偽距和載波相位觀測值，上標j表示衛星，下標i表示接收機;表示衛星j到接收機i的幾何距離;c是真空中的光速;是接收機鐘差;衛星鐘差;是電離層延遲，是對流層延遲;、是偽距和相位觀測值中的衛星天線相位中心改正、接收機天線相位中心改正、多路徑效應改正、相對論效應改正、潮汐改正、天線相位纏繞改正等改正項之和。是載波的波長，N是整周模糊度;、分別是偽距和相位觀測值的噪聲。

1.2處理策略

PPP采用的是非差觀測值，對于各項誤差源的處理主要有參數估計、模型改正以及使用組合觀測值進行削弱。具體處理策略為估計接收機鐘差、海洋潮汐采用FES2004.blq模型，對流層延遲采用Saastamoinen模型，衛星軌道/鐘差采用事后精密產品。

2 數據處理與結果分析

實驗選取了2個IGS站（CHAN、BJFS）2019年4月7日至4月13日（共7天）的觀測數據，采樣間隔為30 s。利用RTKLIB進行GPS靜態、動態PPP解算，將7天內各單天解對應歷元的平均坐標作為該歷元下的最終結果，并與IGS發布的周解坐標進行比較，得到各測站每個歷元在E、N、U三個方向的偏差序列（圖1）。

圖1給出各測站靜態PPP 7天綜合解在E、N、U三個方向的偏差序列。各測站都能在2 h之內收斂至10 cm，24小時N、E方向精度優于1 cm， U方向優于3 cm。動態PPP將測站模型化為白噪聲，即每一個歷元估計一組位置參數。圖2給出了各測站動態PPP 7天綜合解在E、N、U三個方向的偏差序列。實驗結果表明N、E方向偏差在0.1 m左右，U方向解算精度較差，偏差在0.3 m左右。部分歷元出現跳躍，達到0.5 m，可能的原因是跟蹤衛星數目發生變化，空間幾何強度變弱。

3 結束語

本文基于VS2010的RTKLIB軟件，利用2個IGS站一周觀測數據進行了靜態、動態精密單點定位實驗。實驗表明2 h靜態精密單點定位 N、E、U 3個方向能收斂至0.1 m，24 h精度優于1 cm。動態精密單點定位受測站上空衛星空間幾何構型影響較大，N、E方向精度0.1 m，U方向0.3 m。

參考文獻

[1]李盼.GNSS精密單點定位模糊度快速固定技術和方法研究[D].武漢大學，2016.

[2]魏二虎，劉學習，王凌軒等.BDS/GPS組合精密單點定位精度分析與評價[J].武漢大學學報（信息科學版），2018，43（11）：1654-1660.

[3]宋佳，李敏，趙齊樂等.3種開源精密單點定位軟件性能評估[J].大地測量與地球動力學，2017，37（06）：627-632.

[4]苗維凱，陳旭升，劉洋洋.GNSS多系統組合PPP解算方法與成果分析[J].大地測量與地球動力學，2019，39（05）：521-527.

[5]李林陽，呂志平，翟樹峰等.Galileo/GPS精密單點定位收斂時間與定位精度的比較與分析[J].測繪科學技術學報，2018，35（02）：159-164.

本文由大學生創新訓練項目“基于北斗/GPS定位的無人消毒車”資助，項目編號：202010294156Y。