基于RTKLIB的GNSS精密单点定位技术研究

摘要

精密单点定位是利用精密星历和精密钟差，使用单台GNSS双频接收机，实现实时或事后高精度定位的技术，简称PPP。这一技术相比于相对定位来说，具有独立、灵活、精度高等特点。 然而，精密单点定位的程序结构复杂，模块化程度高，如何更好的设计一款高效的、可靠的、可扩充的软件成为PPP技术广泛应用的转折点，RTKLIB软件作为为数不多的精密单点定位开源代码软件，为我们研究精密单点定位的数学模型和参数估计提供了很好的工具。具体研究内容包括： 1)深入研究精密单点定位基础理论与方法。研究了不同观测值的线性组合的特点，深入学习了无电离层组合模型、Uofc模型和非差非组合模型精密单点定位原理。深入研究卡尔曼滤波参数估计理论，分析了自适应卡尔曼滤波算法在精密单点定位中参数估计的作用。详细分析精密单点定位的误差来源及改正方法。 2)基于RTKLIB软件进行数据预处理实验，以MGEX测站的观测数据为基础，分析了卫星可见性、信噪比、卫星星座的几何精度因子、多路径误差等内容，通过分析结果，评估观测值的质量。从分析结果来看，GPS的全球覆盖率最高，星座布设最合理，局部地区卫星可见性与GDOP值BDS和GPS相当，优于GLONASS和Galileo等系统。 3)基于RTKLIB软件包，设计了精密单点定位解算策略，使用传统无电离层模型，采用扩展卡尔曼滤波(EKF)法进行参数估计，使用无电离层组合观测值，卫星截止高度角为15°，运用Saastamoinen模型改正对流层，LLI周跳探测法，综合考虑了各项误差，实现了多系统精密单点定位，定位精度为厘米级。 4)设计了不同的解算模式，分别以不同分析中心发布的精密星历、单系统和组合系统、不同的卫星截止高度角、不同的解算模式等因子为变量进行精密单点定位解算，分析了它们各自对PPP解算精度和收敛速度的影响。