利用GNSS 超短基线网实现高精度绝对定位的算法研究

Based on the analysis development status of all kinds of GNSS enhancement system and PPP-RTK technology, we proposed the new method named automatic positioning method..This method uses the PPP absolute positioning mode, do not rely on external real-time enhanced information, and takes into account the characteristics of the ultra-short baseline network in which the number of observations are very rich, the main system errors in each station are basically the same, and multi constraint conditions exist. The system errors will be peeled off, and the phase ambiguities will be fast calculated. So that the high precision positioning can be got;.The research effort focuses on the key algorithm of the new method. Using the parameters of reforming and exploring a priori information strategy, we will solve the rank deficiency / ill structured problems; We use the measures including design of flexible calculation schemes, accurately refining the initial value of the parameter estimation, speeding up the filtering convergence process. We will formulate the experimental study plan by advancing step by step, in which the research of the static positioning is the first step and then the dynamic one..Project group has accumulated a wealth of knowledge containing the solution method for ill posed problems in Geodesy, rank defect network adjustment theory and PPP technology. Pro- research work has obtained progress. All of this has laid a solid foundation for the completion of the project..The new method will provides a choice of accurately positioning for the user besides the existing service enhancement system and PPP-RTK technology. It can adapt to different accuracy of user demand, expand the application of GNSS field, has a broad application prospect for GNSS; In this project, the research findings of ill posed problem solution will provide the beneficial reference, expand the data processing theory. Therefore this project has important scientific significance..keywords： GNSS，PPP， Enhancement system， Ultra short baseline network， Autonomous positioning

在分析各类GNSS增强系统以及PPP-RTK技术发展现状的基础上，提出一种自主式定位方法。新方法采用PPP绝对定位模式，不依赖外部实时增强信息，利用超短基线网观测量丰富，各站主要系统误差基本相同，约束条件多的特点，层层剥离系统误差，快速解算相位模糊度，实现高精度定位；重点研究关键算法，采用参数重整以及发掘先验信息等策略，解决秩亏/病态等结构性问题；设计灵活的计算方案，提炼参数估计初值的准确性，加快滤波收敛过程。制订由先静态后动态逐步推进的实验研究计划。项目组在大地测量不适定问题解法，秩亏网平差理论以及PPP技术等方面有丰富的知识积累，预研工作取得进展，为完成本项目奠定了坚实基础。新方法为用户在现有增强系统及PPP-RTK技术服务之外提供一种选择。可适应不同精度的用户需求，扩展GNSS应用领域，有广阔的应用前景；为GNSS不适定问题解法提供有益参考，拓展数据处理理论，有重要科学意义。

为了提高GNSS精密快速定位的精度和效率，多种星基和地基的导航增强系统的建设发展迅速。然而，以往的增强定位模式和技术存在一些不足：获取,播发和传输增强信息工作量巨大，代价昂贵，且整个系统环节多，可靠性弱。本项目提出以用户为中心，构建超短基线网实现高精度绝对定位的新的自主式定位模式。.重点研究关键算法，包括充分利用超短基线网观测量丰富、约束条件多的特点，采用参数重整以及发掘先验信息等策略，解决秩亏或病态等结构性问题，层层剥离系统误差，加快滤波收敛，提高定位精度。.研究工作取得如下进展：.1）.从理论上推导了基于PPP模式的超短基线网消秩亏函数模型，以及基于双差形式的绝对定位模型。.2）.从改善超短基线网观测几何结构的角度，发掘约束信息，建立关键参数间的几何关系，求解参考点的坐标，可达到dm级精度。.3）.构建了一种可实现基准站绝对定位的观测量，建立关于微量线性化误差参数的观测方程，附加适当基准参数约束条件，可实现单历元几分米级精度定位。.4）.对GNSS观测涉及的多种系统误差，做了深入探讨，取得重要研究成果。.①在对流层研究方面，基于改进的BP神经网络构建区域精密对流层延迟模型，该模型参数较少，需要信息量小，适于CORS网信号播发和用户应用。对比传统的三种模型，新模型的拟合和预报精度都有提升。.研究了基于多源气象数据的（Tm/Ps）地基GPS水汽反演方法，以及基于GNSS和探空仪数据的大气折射指数反演新方法。.②深入探讨了在PPP-RTK网络中可估计的GPS接收机相位偏差的时变特性和影响以及接收机仪器偏差的短期时变特征的提取与建模方法。.③与导航卫星相关的系统误差研究方面.设计出构建GPS新的合并星历的方法并检测了18年来IGS四个数据中心合并星历的异常。研究了BDS卫星轨道机动信息的抗差探测方法，以及基于双差观测模型的一步法五系统超快速精密轨道确定方法。.5）.建立了BDS和GPS联合的区域实时精密定位系统，研制出多模GNSS精密单点定位数据处理软件。.本项研究的成果，不仅拓展了大地测量不适定问题解法及数据处理理论，有重要科学意义，而且对发展GNSS增强系统及PPP-RTK技术有参考价值。