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ppp-rtk considering the ionosphere uncertainty with cross-validation

Satellite Navigation 2022年第1期3卷 34-46,I0002页

作者： Pan Li Bobin Cui Jiahuan Hu Xuexi Liu Xiaohong Zhang Maorong Ge Harald Schuh College of Geology Engineering and Geomatics Chang’an UniversityXi’an 710054China Department of Geodesy GeoForschungsZentrum(GFZ)14473 TelegrafenbergPotsdamGermany Technische Universität Berlin Straße des 17.Juni 13510623 BerlinGermany l4 Department of Earth and Space Science and Engineering York UniversityTorontoON M3J 1P3Canada School of Geodesy and Geomatics Wuhan UniversityWuhan 430079China

With the high-precision products of satellite orbit and clock,uncalibrated phase delay,and the atmosphere delay corrections,Precise Point Positioning(ppp)based on a Real-Time Kinematic(rtk)network is possible to rapidly achieve centimeter-level positioning *** the ionosphere-weighted ppp–rtk model,not only the a priori value of ionosphere but also its precision afect the convergence and accuracy of *** study proposes a method to determine the precision of the interpolated slant ionospheric delay by *** new method takes the high temporal and spatial variation into consideration.A distance-dependent function is built to represent the stochastic model of the slant ionospheric delay derived from each reference station,and an error model is built for each reference station on a fve-minute piecewise *** user can interpolate ionospheric delay correction and the corresponding precision with an error function related to the distance and time of each reference *** the European Reference Frame(EUREF)Permanent GNSS(Global Navigation Satellite Systems)network(EPN),and SONEL(Système d’Observation du Niveau des Eaux Littorales)GNSS stations covering most of Europe,the efectiveness of our wide-area ionosphere constraint method for ppp-rtk is validated,compared with the method with a fxed ionosphere precision *** is shown that although the Root Mean Square(RMS)of the interpolated ionosphere error is within 5 cm in most of the areas,it exceeds 10 cm for some areas with sparse reference stations during some periods of *** convergence time of the 90th percentile is 4.0 and 20.5 min for horizontal and vertical directions using Global Positioning System(GPS)kinematic solution,respectively,with the proposed *** convergence is faster than those with the fxed ionosphere precision values of 1,8,and 30 *** improvement with respect to the latter three solutions ranges from 10 to 60%.After integrating the Galileo navi

关键词： ppp-rtk Ionosphere precision Cross-validation Rapid ambiguity resolution

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Performance analysis of frequency‑mixed ppp‑rtk using low‑cost GNSS chipset with different antenna configurations

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Satellite Navigation 2023年第3期4卷 54-71页

作者： Xingxing Li Hailong Gou Xin Li Zhiheng Shen Hongbo Lyu Yuxuan Zhou Hao Wang Qian Zhang School of Geodesy and Geomatics Wuhan University129 Luoyu RoadWuhan 430079HubeiChina Hubei Luojia Laboratory Wuhan University129 Luoyu RoadWuhan 430079HubeiChina Tianjin Navigation Instrument Research Institute 268 Dingzigu 1St RoadTianjin 300130China Meituan 6 Wangjing East RoadChaoyang DistrictBeijingChina

Low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)devices offer a cost-effective alternative to traditional GNSS systems,making GNSS technology accessible to a wider range of ***,low-cost GNSS devices often face the challenges in effectively capturing and tracking satellite signals,which leads to losing the observations at certain ***,the observation peculiarities of low-cost devices are in contradistinction to those of traditional geodetic GNSS *** this contribution,a low-cost ppp-rtk model that considers the unique characteristics of different types of measurements is developed and its performance is fully evaluated with u-blox F9P receivers equipped with three distinctive antenna configurations:vertical dipole,microstrip patch,and helix *** static and kinematic experiments in different scenarios are conducted to verify the effectiveness of the proposed *** results indicate that the mixed-frequency ppp-rtk model outperforms the traditional dual-frequency one with higher positioning accuracy and fixing *** the three low-cost antennas tested,the vertical dipole antenna demonstrates the best performance under static conditions and shows a comparable performance as geodetic antennas with a positioning accuracy of 0.02 m,0.01 m and 0.07 m in the east,north,and up components,*** low-speed kinematic scenarios,the helix antenna outperforms the other two with a positioning accuracy of(0.07 m,0.07 m,0.34 m).Furthermore,the helix antenna is also proved to be the best choice for vehicle navigation with an ambiguity fixing rate of over 95%and a positioning accuracy of(0.13 m,0.14 m,0.36 m).

关键词： ppp-rtk Low-cost device Rapid ambiguity resolution Centimeter-level positioning accuracy Performance assessment

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Principle and performance of multi-frequency and multi-GNSS ppp-rtk

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Satellite Navigation 2022年第1期3卷 128-138,I0005页

作者： Xingxing Li Bo Wang Xin Li Jiaxin Huang Hongbo Lyu Xinjuan Han School of Geodesy and Geomatics Wuhan University129 Luoyu RoadWuhan 430079China Technische Universitat Berlin(TUB) Straße des 17.Juni10623 BerlinGermany

ppp-rtk which takes full advantages of both Real-Time Kinematic(rtk)and Precise Point Positioning(ppp),is able to provide centimeter-level positioning accuracy with rapid integer Ambiguity Resolution(AR).In recent years,with the development of BeiDou Navigation Satellite System(BDS)and Galileo navigation satellite system(Galileo)as well as the modernization of Global Positioning System(GPS)and GLObal NAvigation Satellite System(GLONASS),more than 140 Global Navigation Satellite System(GNSS)satellites are ***,the new-generation GNSS satellites are capable of transmitting signals on three or more ***-GNSS and multi-frequency observations become available and can be used to enhance the performance of *** this contribution,we develop a multi-GNSS and multi-frequency ppp-rtk model,which uses all the available GNSS observations,and comprehensively evaluate its performance in urban environments from the perspectives of positioning accuracy,convergence and fxing *** this method,the precise atmospheric corrections are derived from the multi-frequency and multi-GNSS observations of a regional network,and then disseminated to users to achieve ppp rapid ***,a cascade ambiguity fxing strategy using Extra‐Wide‐Lane(EWL),Wide-Lane(WL)and L1 ambiguities is employed to improve the performance of ambiguity fxing in the urban *** experiments in diferent scenarios such as suburbs,overpasses,and tunnels are conducted to validate the proposed *** suburbs,an accuracy of within 2 cm in the horizontal direction and 4 cm in the vertical direction,with the fxing percentage of 93.7%can be *** to the GPS-only solution,the positioning accuracy is improved by 87.6%.In urban environments where signals are interrupted frequently,a fast ambiguity re-fxing can be achieved within 5 ***,multifrequency GNSS signals can further improve the positioning performance of ppp-rtk,particularly in the case of

关键词： Multi-frequency Multi-GNSS ppp-rtk Rapid ambiguity resolution Vehicle navigation

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ppp-rtk修正产品矢量化完好性监测方法

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测绘学报 2024年第9期53卷 1777-1789页

作者：李亮王柳淇王宁波李敏李子申杜丰泽庞帅那志博哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 齐鲁空天信息创新研究院山东济南250132

ppp-rtk修正产品是实现卫星导航高精度、快收敛精密定位的基础信息,完好性监测是保障ppp-rtk导航定位可靠性的核心关键。传统ppp-rtk修正产品完好性监测方法存在风险概率分配体系不完善及多重风险源监测灵敏度不足的问题,导致ppp-rtk修... 详细信息

ppp-rtk修正产品是实现卫星导航高精度、快收敛精密定位的基础信息,完好性监测是保障ppp-rtk导航定位可靠性的核心关键。传统ppp-rtk修正产品完好性监测方法存在风险概率分配体系不完善及多重风险源监测灵敏度不足的问题,导致ppp-rtk修正产品的可用性较低。针对此,本文提出了ppp-rtk修正产品矢量化完好性监测方法,基于最优保护水平准则分配ppp-rtk修正产品完好性与连续性指标,设计ppp-rtk修正产品“播发前-播发后”测距域与定位域协同的序贯监测架构,形成面向载波相位层级的矢量分类监测与多站综合监测,实现ppp-rtk修正产品高灵敏、高可用的矢量化完好性监测。仿真与实测数据的分析结果表明,ppp-rtk修正产品矢量化完好性监测方法监测灵敏度与可用性均优于传统方法,可用性可达到99%以上。

关键词： ppp-rtk 修正产品完好性监测矢量化可用性

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非差非组合电离层加权ppp-rtk/INS紧组合模型

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地球物理学报 2023年第9期66卷 3650-3661页

作者：柯成刘腾查九平侯鹏宇张宝成中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

ppp-rtk是一种可实现快速模糊度固定的精密单点定位(ppp)技术,它的组成包括由多个接收机构成的网端用于生成各类精密改正产品,以及单站构成的用户端以实现快速高精度定位.当网端是中等尺度参考网,即参考站之间的站间距在百余公里,有必... 详细信息

ppp-rtk是一种可实现快速模糊度固定的精密单点定位(ppp)技术,它的组成包括由多个接收机构成的网端用于生成各类精密改正产品,以及单站构成的用户端以实现快速高精度定位.当网端是中等尺度参考网,即参考站之间的站间距在百余公里,有必要引入电离层加权模型,其优势在于能够增强ppp-rtk函数模型.此外,从非差非组合观测值层面出发,其能够兼容单/双频用户.然而,单凭卫星导航定位技术很难在复杂环境下提供连续导航定位服务.本文从理论到应用,基于非差非组合电离层加权ppp-rtk模型,构建了单/双频ppp-rtk/INS紧组合模型.在距离最近参考站约70 km的区域进行了两次车载实验,并分别利用单/双频ppp-rtk以及ppp-rtk/INS紧组合模型的实时处理结果进行分析.结果表明,双频ppp-rtk/INS紧组合在半城市环境能从分米级定位提升至厘米级定位,重收敛时间从11 s提升至3.6 s.以水平偏差小于0.2 m评估定位可用率,双频ppp-rtk/INS紧组合模型在半城市环境和复杂城市环境中分别可实现100%和96.97%.考虑车道级定位,单频ppp-rtk/INS紧组合模型在半城市和复杂城市环境内分别可实现分米以及亚米级定位,其在水平偏差在0.5 m内的可用率分别为98.97%和76.1%.

关键词：全球导航卫星系统(GNSS) ppp-rtk 非差非组合电离层加权惯性导航系统(INS) 组合导航

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CDMA+FDMA非差非组合区域ppp-rtk

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测绘学报 2023年第2期52卷 183-194页

作者：侯鹏宇张宝成刘腾查九平中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

为顺应多频多模发展趋势,ppp-rtk技术正逐步由传统的消电离层组合数据处理模式发展为非差非组合模式。现有非差非组合ppp-rtk研究多针对码分多址(CDMA)系统,而频分多址(FDMA)ppp-rtk受频率间偏差的影响难以实现。本文针对区域参考网,提... 详细信息

为顺应多频多模发展趋势,ppp-rtk技术正逐步由传统的消电离层组合数据处理模式发展为非差非组合模式。现有非差非组合ppp-rtk研究多针对码分多址(CDMA)系统,而频分多址(FDMA)ppp-rtk受频率间偏差的影响难以实现。本文针对区域参考网,提出了一种CDMA+FDMA多系统非差非组合ppp-rtk模型,该模型能灵活处理多频多模两类信号体制的数据。为了实现FDMA ppp-rtk,本文利用整数可估理论保证了模糊度固定的严密性,该FDMA ppp-rtk模型适用于同款接收机的参考网。本文采集了香港地区连续运行参考网的GPS、BDS、Galileo、GLONASS数据进行试验,数据采样率为30 s。服务端结果表明,由于各产品之间高度相关,对组合产品进行精度评估是有必要的。组合卫星钟差、卫星相位偏差和电离层产品后,精度达到毫米级,满足用户精密改正的要求。用户端仿动态定位结果表明,GPS、BDS和Galileo单系统ppp-rtk分别在5、1和3 min实现了模糊度首次固定,定位误差收敛至厘米级。GLONASS组合GPS实现了首历元模糊度固定,定位精度比GPS单系统提升了9%、12%、14%(东、北、天3个方向)。BDS组合GPS同样能实现首历元模糊度固定,定位精度比GPS单系统提升了29%、22%、18%,额外加入Galileo观测值,定位精度进一步提升了12%、8%、16%。再加入GLONASS观测值,定位精度仍有小幅提升(4%、3%、8%)。

关键词： GNSS 频分多址 ppp-rtk 模糊度固定整数可估

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面向城市车载导航的多系统ppp-rtk/VIO半紧组合算法性能分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第12期46卷 1852-1861页

作者：辜声峰戴春齐何成鹏方礼喆王梓豪武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 武汉大学数学与统计学院湖北武汉430072 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

ppp-rtk(precise point positioning real time kinematic)是一种具有潜力的定位技术,它既避免了rtk(real time kinematic)覆盖范围受限的缺陷,又解决了ppp(precise point positioning)收敛速度慢的问题。但在城市复杂环境下,由于信号遮挡严重,ppp-rtk无法实现高精度连续定位。惯性导航(inertial navigation system,INS)和视觉导航能提供连续的定位信息,但存在误差漂移,由此提出多系统ppp-rtk/VIO(visual inertial odometry)半紧组合算法,并在武汉大学校园内采集车载数据进行验证。实验结果显示,多系统ppprtk/VIO半紧组合在定位表现上相比于GPS(global positioning system)+BDS(BeiDou navigation satellite system),ppp-rtk能带来超过30%的精度提升,达到平面0.58 m,高程1.12 m。多系统ppp-rtk/VIO半紧组合的测速和姿态估计性能也较好,测速精度在北向、东向和地向分别达到0.04 m/s、0.04 m/s和0.02 m/s,横滚角、俯仰角和航向角估计精度分别达到0.10°、0.06°和0.17°。

关键词： ppp-rtk 视觉惯性里程计车载导航非差非组合 ppp-rtk/VIO半紧组合

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非差非组合ppp-rtk:模型算法、终端样机与实测结果

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测绘学报 2022年第8期51卷 1725-1735页

作者：张宝成柯成查九平侯鹏宇刘腾袁运斌李子申中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

智能驾驶、精密农业和无人机等新兴行业要求全球导航卫星系统(GNSS)提供更加快速、准确的导航定位服务。非差非组合ppp-rtk融合了精密单点定位(ppp)和实时动态定位(rtk)两者的优势,能灵活处理多频多模数据并实现区域广覆盖的快速高精度... 详细信息

智能驾驶、精密农业和无人机等新兴行业要求全球导航卫星系统(GNSS)提供更加快速、准确的导航定位服务。非差非组合ppp-rtk融合了精密单点定位(ppp)和实时动态定位(rtk)两者的优势,能灵活处理多频多模数据并实现区域广覆盖的快速高精度定位。然而,ppp-rtk仍处于技术研发阶段,产业化应用尚未完全成型。本文从理论到实践,构建了码分多址和频分多址非差非组合ppp-rtk模型,开发了相应的实时解算软件,并研制了一款终端样机。基于平均站间距为154 km的京津冀参考网估计的精密改正产品,将终端样机分别搭载在无人机、农机和跑车上,开展了实时动态定位试验。试验结果表明,ppp-rtk终端样机在3个场景下的模糊度首次固定时间分别为5、2和7 s,模糊度固定成功率分别为99.79%、99.14%和98.96%,水平和高程定位精度分别在1 cm和4 cm左右。试验结果证明了自研ppp-rtk终端样机能提供连续、可靠、高精度的定位服务。

关键词：全球导航卫星系统非差非组合实时 ppp-rtk 终端样机

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BDS-3 ppp-B2b精密轨道辅助非差非组合ppp-rtk

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测绘学报 2023年第9期52卷 1449-1459页

作者：查九平张宝成刘腾张啸侯鹏宇袁运斌李子申中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430071 广州市城市规划勘测设计研究院广东广州510060 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

BDS-3通过其高轨道卫星的B2b信号向亚太地区用户免费提供了标准精密单点定位服务,但ppp近半小时的收敛时间和分米级的实时定位精度不利于其后续应用推广。因此,本文提出了融合ppp-B2b精密卫星轨道产品与区域稀疏参考站观测数据的增强定... 详细信息

BDS-3通过其高轨道卫星的B2b信号向亚太地区用户免费提供了标准精密单点定位服务,但ppp近半小时的收敛时间和分米级的实时定位精度不利于其后续应用推广。因此,本文提出了融合ppp-B2b精密卫星轨道产品与区域稀疏参考站观测数据的增强定位方法,即基于ppp-B2b的非差非组合精密单点实时动态定位技术,并采用站间单差电离层伪观测值对其进行约束,以实现电离层延迟等参数的严密估计。此外,本文还重点设计了区域电离层斜延迟及其精度信息的单星实时建模方案,有效压缩播发数据量的同时提高了ppp-rtk的应用性能。在此基础上,利用京津区域参考网对上述方法进行了近实时验证。结果表明:本文方法提供的电离层斜延迟修正精度可达2.2 cm(BDS-3)/2.4 cm(GPS);超95%BDS-3+GPS定位样本的绝对误差可在2 s内收敛到水平2 cm与垂直5 cm,而且定位误差收敛后可实现水平毫米级与垂直厘米级的定位精度。

关键词： BDS-3 ppp-B2b 非差非组合 ppp-rtk 电离层斜延迟单星建模

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基于非差非组合ppp-rtk的大气改正模型及其性能验证

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测绘学报 2020年第11期49卷 1407-1418页

作者：伍冠滨陈俊平伍晓勐胡金林中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049 上海华测导航技术股份有限公司上海201799

高精度的大气改正是加快ppp-rtk收敛的重要前提。本文以区域跟踪网台站数据为基础,基于非差非组合ppp提取斜路径电离层和天顶对流层延迟,作为ppp-rtk大气建模的数据源。电离层延迟采用基于斜路径星间单差的改正模型,对流层采用非差天顶... 详细信息

高精度的大气改正是加快ppp-rtk收敛的重要前提。本文以区域跟踪网台站数据为基础,基于非差非组合ppp提取斜路径电离层和天顶对流层延迟,作为ppp-rtk大气建模的数据源。电离层延迟采用基于斜路径星间单差的改正模型,对流层采用非差天顶对流层模型,设计了相关的服务端和用户端软件系统。在系统设计上,通过服务端提取数据构建大气模型并播发,用户端接收参数并用于实时ppp-rtk定位。对上海区域进行服务端和用户端的试验,服务端计算的参数表明:GPS、GALILEO、BDS系统的电离层、对流层模型内符合精度为6~7 mm。用户端的646组ppp-rtk伪动态试验表明:水平方向30 s内收敛的占比为89.16%、1 min内收敛的占比为91.80%、2 min内收敛的占比为95.98%;三维方向收敛结果中,上述收敛时间尺度分别占总数的86.22%、88.70%和93.34%。附加大气约束后,模糊度固定率为95.59%,收敛后水平方向和三维方向定位RMSE分别为2.35和4.63 cm。实时动态试验表明,ppp首次固定时间为36 s,水平和三维定位精度分别达到了1.13和3.21 cm。

关键词：非差非组合ppp ppp-rtk 区域大气改正模型快速收敛

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