單點(diǎn)精密定位（PPP）工作原理及實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)

單點(diǎn)精密定位（PPP）工作原理及實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)PPP基本概念(1/6)PPP定義及實(shí)現(xiàn)單臺(tái)接收機(jī)精密軌道和鐘差綜合考各項(xiàng)誤差改正全球范圍精度均勻絕對(duì)位置PPP基本概念(2/6)PPP定義及實(shí)現(xiàn)定義：精密單點(diǎn)定位（precise

point

positioning,

PPP）是指利用外部組織（如IGS或個(gè)人）提供的精密衛(wèi)星軌道和鐘差產(chǎn)品，在綜合考慮各項(xiàng)誤差精確改正的基礎(chǔ)上，

采用合理的參數(shù)估計(jì)策略（

如最小二乘或Kalman

濾波等），利用單臺(tái)GNSS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)全球精密絕對(duì)定位（mm–dm級(jí)）的技術(shù)。實(shí)現(xiàn)：1）服務(wù)端通過全球跟蹤網(wǎng)估計(jì)得到精密衛(wèi)星軌道和鐘差信息；2）用戶端固定衛(wèi)星軌道和鐘差，通過嚴(yán)密地考慮各類

GNSS

誤差并進(jìn)行精細(xì)處理，同時(shí)求解用戶坐標(biāo)、接收機(jī)鐘差、對(duì)流層延遲、電離層延遲、相位模糊度等參數(shù)，可在全球范圍內(nèi)獲得高精度位置信息。PPP基本概念(3/6)精密軌道和鐘差產(chǎn)品（事后）PPP基本概念(4/6)精密軌道和鐘差產(chǎn)品（實(shí)時(shí)）參考點(diǎn)Center

ofmass：衛(wèi)星質(zhì)量中心Antenna

phase

center：天線相位中心PPP基本概念(5/6)誤差源衛(wèi)星端誤差衛(wèi)星光壓、衛(wèi)星姿態(tài)、地球輻射壓等接收機(jī)端誤差非潮汐負(fù)荷（大氣壓、積雪、土壤水等）改正等傳輸過程誤差對(duì)流層梯度、電離層閃爍等誤差改正依據(jù)IERSConvention

2010PPP基本概念(6/6)精密對(duì)流層斜延遲獲取電離層延遲高階項(xiàng)…誤差源誤差源改正還有哪些需要解決的問題呢？衛(wèi)星端誤差光壓模型天線相位中心衛(wèi)星姿態(tài)…接收機(jī)端誤差天線相位中心（BDS、Galileo等）多路徑誤差（動(dòng)態(tài)、海上）…傳輸過程誤差電離層閃爍誤差

?=

信號(hào)PPP發(fā)展歷程(1/6)計(jì)算效率的對(duì)比概念提出、實(shí)現(xiàn)Zumbergeetal.

1997MalysandJensen

1990誤差源的改正模型單差法AR的提出KoubaandHéroux

2001GaborandNerem

1999Keshinetal.

2006PPP-AR的實(shí)現(xiàn)非組合模型的提出Collinsetal.

2008Geetal.

2008Laurichesseetal.

2009三頻PPP-AR區(qū)域增強(qiáng)PPPGengetal.

2013Lietal.

2011PPP發(fā)展歷程(2/6)20世紀(jì)90年代，首次提出并實(shí)現(xiàn)GPS

PPP技術(shù)，一直研究至今2011年10月，GLONASS系統(tǒng)逐步恢復(fù)2012年底，BDS形成亞太區(qū)域定位服務(wù)能力GPS+GLO+BDS+GAL四系統(tǒng)PPP，各類GNSS偏差的精細(xì)區(qū)分和對(duì)待研究階段1GPS

PPP2GLONASS

PPP3BDS

PPP4多系統(tǒng)組合PPP衛(wèi)星系統(tǒng)組合函數(shù)模型PPP發(fā)展歷程(3/6)研究階段1無電離層組合PPP2UofC

PPP3非差非組合PPP20世紀(jì)90年代，PPP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)即采用，最常用的PPP模型2001年，加拿大Calgary大學(xué)高揚(yáng)教授提出最早由荷蘭Delft大學(xué)的Keshin等

(Keshinet

al,2006)

最先提出，張寶成在其基礎(chǔ)上對(duì)GPS非組合PPP進(jìn)行了完善并做了一系列研究，為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一模糊度解算策略PPP發(fā)展歷程(4/6)研究階段PPP浮點(diǎn)解PPP固定解PPP部分固定解1 2 3從PPP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)到現(xiàn)在一直流行2008年，鐘差去耦法

(Collins

et

al.,

2008)、星間單差平均法

(Ge

et

al.,2008)、整數(shù)衛(wèi)星鐘差法

(Laurichesse

et

al.,

2009)最優(yōu)子集的選取策略頻率組合PPP發(fā)展歷程(5/6)研究階段雙頻PPP單頻PPP1 2 320世紀(jì)90年代，PPP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)即是基于雙頻載波和偽距觀測(cè)值，至今仍是雙頻PPP應(yīng)用的最廣泛21世紀(jì)初，導(dǎo)航型接收機(jī)的普及2012年以后，GPS的現(xiàn)代化以及BDS、Galileo全星座播發(fā)三頻信號(hào)三頻或多頻PPP解算模式PPP發(fā)展歷程(6/6)研究階段后處理PPP近實(shí)時(shí)PPP實(shí)時(shí)PPP1 2 3從PPP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)到現(xiàn)在一直流行2000年11月3日，IGS發(fā)布GPS超快軌道和鐘差產(chǎn)品2013年4月1日，IGS實(shí)時(shí)服務(wù)正式啟動(dòng)，實(shí)時(shí)PPP研究剛剛起步PPP基本原理(1/9)理論軟件(1/9)ItemDescriptionIF1Single-frequency(L1)ionospheric-freecombined

observationIF12Dual-frequency(L1/L2)ionospheric-freecombined

observationIF13Dual-frequency(L1/L3)ionospheric-freecombined

observationIF1213Triple-frequency(L1/L2andL1/L3)ionospheric-freecombined

observationIF123Triple-frequency(L1/L2/L3)ionospheric-freecombined

observationUC1Single-frequency(L1)uncombined

observationUC12Dual-frequency(L1/L2)uncombined

observationUC13Dual-frequency(L1/L3)uncombined

observationUC123Triple-frequency(L1/L2/L3)uncombined

observation理論TableSummaryofPPPmodelswithsingle-,dual-,andtriple-frequency

observations數(shù)據(jù)獲取是基礎(chǔ)軟件實(shí)現(xiàn)是核心結(jié)果分析是關(guān)鍵PPP軟件實(shí)現(xiàn)(1/6)GNSS數(shù)據(jù)分類觀測(cè)值文件（yyd、yyo）廣播星歷（yyg、yyn、yym）精密星歷（sp3、eph）、鐘差（clk、clk_05s、clk_30s）地球定向參數(shù)（erp）SINEX解（snx）碼偏差（DCB、BSX）對(duì)流層延遲（yyzpd、TRO）電離層延遲（yyi、yyI）天線相位中心改正（atx）PPP軟件實(shí)現(xiàn)(1/6)軟件(開發(fā)了多星座dataAnalysissoftwPositioning,GAMP破3800，被引34次巴西等多個(gè)國(guó)家的3/9)多頻率實(shí)時(shí)GNSS非差非組合精密定位areforMulti-constellationand

multi-）并開源在《GPSSolutions》。截止。包括中國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、瑞典、研究人員通過郵件咨詢GAMP使用的相軟件甘普（GNSSfrequencyprecise目前，下載量已突意大利、土耳其、關(guān)問題。GAMPGAMP

II基于C/C++研發(fā)了一套兼具服務(wù)端與用戶端解算功能的跨平臺(tái)軟件GAMP

II服務(wù)端：相位小數(shù)偏差/大氣延遲增強(qiáng)等產(chǎn)品服務(wù)終端：PPP/PPP-AR/PPP-RTK應(yīng)用目前GAMP

II已擴(kuò)展為具備實(shí)時(shí)多星座多頻率相位小數(shù)偏差估計(jì)、PPP模糊度固定、對(duì)流層與電離層格網(wǎng)建模、PPP-RTK等功能的實(shí)時(shí)高精度定位軟件。GNSSBDSGALGLOGPS軟件(5/9)GAMP

IIGAMPGAMP

II重構(gòu)軟件(6/9)GAMP

IIGNSS衛(wèi)星軌道/鐘差的快速估計(jì)；實(shí)時(shí)GNSS

UPD的快速估計(jì)；多頻多系統(tǒng)實(shí)時(shí)GNSS

PPP；實(shí)時(shí)GNSS

PPP非差模糊度固定；模型的自洽性，如衛(wèi)星姿態(tài)；GNSS大氣增強(qiáng)產(chǎn)品生成；實(shí)時(shí)多系統(tǒng)PPP-RTK服務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)軌道和鐘差是實(shí)時(shí)PPP的前提；實(shí)時(shí)UPD產(chǎn)品是實(shí)現(xiàn)PPP-AR的前提；多頻多系統(tǒng)提高用戶PPP定位性能；提高用戶PPP定位精度和可靠性；保證服務(wù)端和客戶端的一致性；實(shí)現(xiàn)單測(cè)站用戶快速精密定位；TODOMORE？軟件(7/9)GAMP

II應(yīng)用場(chǎng)景（實(shí)際應(yīng)用）千尋北斗地基增強(qiáng)站坐標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控、星基產(chǎn)品播發(fā)后完好性監(jiān)測(cè)國(guó)家授時(shí)中心PPP時(shí)頻傳遞算法和應(yīng)用研究PPP、PPP-RTK相關(guān)的理論研究、數(shù)據(jù)處理等日常工作軟件(8/9)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析(6/14)結(jié)果分析之統(tǒng)計(jì)指標(biāo)收斂時(shí)間定位精度固定率首次固定時(shí)間…均值mean中位數(shù)median(優(yōu)點(diǎn)?)標(biāo)準(zhǔn)差std均方根誤差rms分位數(shù)percentile

(68%?

95%?)…數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析(7/14)結(jié)果分析之成圖工具ExcelOriginMATLABGnuplotPythonGMT…數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析(8/14)結(jié)果分析之成圖工具Python繪圖

/gallery.html數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析(9/14)結(jié)果分析之成圖工具GMT6繪圖用戶手冊(cè)（中文）IF12 12 1 12 2IF12cdts,Q

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G)PPP系統(tǒng)間偏差的產(chǎn)生科研的切入點(diǎn)(10/14)結(jié)論非差非組合PPP是當(dāng)前研究熱點(diǎn)，基于非組合PPP的相位小數(shù)偏差估計(jì)、PPP