超快速星历在精密单点定位中的应用研究

摘要

随着超快速星历(IGU)的推出，使得采用超快速星历进行实时精密单点定位成为可能，从而克服了使用最终星历进行精密单点定位而带来的时间延迟问题。本文系统地分析了精密单点定位技术的定位原理与关键技术，介绍了各种星历并着重分析了IGU星历，对内插方法和钟差预报也进行了分析，主要通过程序对IGU星历在精密单点定位中的应用进行了分析。主要研究内容及结论如下：
　　 (1)详细介绍了传统模型，UofC模型和无模糊度模型的原理和方法；同时对主要误差的处理，整周模糊度的实时求解，载波相位平滑伪距等关键技术进行了分析；详细介绍了各种星历，并对广播星历和精密星历进行了精度分析，着重对IGU星历的精度进行了分析，另外，从轨道和钟差两个方面对广播星历和IGU星历进行了对比分析，得出IGU星历的轨道精度明显比广播星历的轨道精度高，而钟差精度却相差不大，钟差的实时预测显得更加重要。
　　 (2)对精密星历的获取进行了介绍，同时介绍了一种实时获取IGU星历的方法；并对IGS所提供的数据文件类型及其命名方式进行了总结；对精密星历的内插方法进行了分析，证明了滑动拉格朗日插值法的优势；采用快速星历(IGR星历)进行钟差预报，实验数据表明85.2％的IGU预推轨道钟差数据的精度高于采用IGR星历的预报钟差。
　　 (3)采用本人所改进的程序，从伪距同IGU星历的组合单点定位的角度进行了精度分析。提出了“相位平滑伪距与超快速星历组合定位”模式，实验证明，此模式比原来定位方案精度有较大的提高；另外，对不同发布时刻的IGU星历的定位结果进行了分析，随着星历发布时刻与数据观测时刻时间间隔的加长精度逐渐降低。
　　 (4)使用Calgary大学的P3软件，对载波同IGU星历的组合定位进行精度分析。对8个GPS观测点，1h的观测数据进行解算分析，收敛之后定位结果与基准值的距离偏差都在1米以内，有50%的偏差在0.5米以内；对不同星历与载波数据的组合定位结果表明，收敛后IGU星历和IGS星历的定位偏差比较稳定，而广播星历的定位偏差精度和稳定性要差很多。
　　 (5)使用IGU轨道数据与精密星历的钟差数据进行组合定位分析，定位精度随着IGU，IGR，IGS钟差的使用而提高，而且使用IGR，IGS钟差的定位精度很高。实验数据表明，使用这两种钟差数据进行定位，收敛之后的定位精度基本上都在2dm以内，使用JPL钟差的定位结果有50%达到厘米级。