多模多尺度PPP-RTK地基增强信息快速实时生成和无缝衔接方法研究

Precise point positioning (PPP) is a technology of high-precision satellite positioning, while fast ambiguity resolution is the key problem of its wider applications. This project aims at the theory and method of fast real-time modeling and seamless connection of the multi-scale PPP-RTK ground-based augmentation information for multi-GNSS. The key issues for this project are as follows: speeding up the ambiguity resolution of wide-area PPP-RTK user by weakening the influence of residual tropospheric delay; modeling the regional PPP-RTK augmentation information for Beidou by mapping the double-differenced ambiguities among reference stations into undifferenced ambiguities; realizing single-epoch ambiguity resolution of GPS/Beidou combined regional PPP-RTK by removing system errors using stochastic process and determining stochastic model using Helmert variance component estimation; seamless connection between each PPP service modes by making full use of the prior information obtained by the former service mode. To sum up, the researches will facilitate the worldwide popularization and application of Beidou, and will provide new ideas for the establishment of global multi-GNSS PPP system with seamless service.

精密单点定位（PPP）是高精度卫星定位的主要技术手段，模糊度快速固定则是PPP技术进一步推广应用的难点问题。本项目重点研究多模多尺度PPP-RTK地基增强信息快速实时生成和无缝衔接方法。拟通过弱化测站天顶对流层延迟残余误差影响，加快广域PPP-RTK用户模糊度首次收敛速度；通过将基准站间双差模糊度映射为非差模糊度的形式，设计适合我国北斗系统的区域地基增强PPP-RTK误差改正信息实时建模方法；通过建立基于随机过程的多模系统误差估计方法以及基于赫尔默特方差分量估计的多模观测值随机模型，研究GPS/北斗融合的区域地基增强PPP-RTK用户模糊度单历元确定方法；充分利用由前一种服务模式获得的先验信息，实现不同尺度PPP-RTK以及它们与常规PPP服务间用户定位结果的无缝衔接。项目的研究内容将促进我国北斗系统在全球范围内的推广与应用，为将来建立统一且无缝衔接的全球多模PPP服务模式提供理论依据。

网络RTK（NRTK）和精密单点定位（PPP）是GNSS用户进行实时精密定位的两种主要技术手段。采用PPP技术时，仅需全球均匀分布大约50个参考站的观测数据，即可提供有效的实时精密卫星轨道和卫星钟差产品，但是PPP用户一般需要20分钟以上的连续观测才能获得cm级定位精度。采用NRTK技术时，用户可在数秒内快速实现cm级相对定位，但该技术的使用范围较为有限，仅能在区域参考网内提供服务。为此，本项目研究并实现了PPP-RTK技术，该技术有效结合了PPP和NRTK两者的技术优势，可以为用户快速提供与NRTK相当的绝对定位服务。针对PPP-RTK技术大规模应用时，在服务端和用户端可能存在的难点问题，本项目主要研究了以下几点内容：. 1)提出GPS区域非差增强信息的单参考站建模方法，解决了大规模GPS区域增强参考网的实时数据处理问题；. 2)提出北斗/GPS区域非差增强信息的差分建模方法，解决了北斗/GPS区域增强网内非差增强信息实时建模问题；. 3)提出了一种基于PPP-AR模糊度快速重收敛技术增强PPP-RTK服务可靠性的方法。即使在周跳频繁发生的恶劣观测条件下也能使PPP-RTK系统端和用户端保持较高的服务可靠性。用户无需区域增强系统支持即可独立实现模糊度快速重收敛，有效降低了用户从PPP-RTK系统端获取区域增强信息时的实时数据通讯负担；. 4)提出了一套适用于大规模用户的区域与广域PPP-RTK多尺度无缝衔接服务模式，解决了系统可同时服务的用户数量受限问题；. 5)提出了一套附加大气信息动态约束的PPP-RTK模糊度快速固定方法，实现了PPP-RTK用户模糊度的快速有效固定；. 6)提出了一套消除北斗IGSO/MEO卫星伪距码偏差的解决方案，为后续实现基于北斗系统的精密单点定位模糊度快速固定打下了必要的研究基础。