基于无电离层模型的LEO增强GNSS定位研究取得新进展

近日,中国科学院国家授时中心在多系统紧组合精密单点定位(PPP)及其模糊度固定(AR)技术领域取得重要突破。研究团队通过模拟低地球轨道(LEO)卫星观测数据,成功估算了GPS、Galileo、BDS-3LEO系统的宽巷(WL)与窄巷(NL)未校准相位延迟(UPD),并实现了多系统紧组合PPP模糊度固定,显著提升了全球范围内高、中、低纬度地区的定位精度和收敛速度。

精密单点定位技术虽具有高精度、单站操作等优势,但其收敛时间较长一直限制实时应用。模糊度固定技术和多系统融合为解决这一问题提供了新途径,而LEO卫星的轨道高度低、信号强度强等特性为进一步加速收敛带来了新机遇。

研究团队仿真了包含极轨和倾斜轨道的LEO星座,模拟双频观测数据。基于紧组合PPP模型,创新性地提出了GPS/Galileo/BDS-3/LEO四系统UPD估计方法,在模糊度固定阶段对四系统均进行模糊度固定,并采用部分模糊度固定策略提升了解算效率。

研究表明,估计的UPD产品质量优异,如图1所示,宽巷和窄巷UPD后验残差分别有97%86%以上小于0.25周。

1 GPS/Galileo/BDS-3/LEO卫星端宽窄巷UPD的后验残差分布

加入LEO卫星后,如表1所示,三维方向的定位精度提升至3.21厘米,收敛时间缩短至2.13 min,在3.45 min达到首次固定,模糊度固定成功率提高至86.77%

该研究为快速实时精密定位提供了技术支撑,尤其在恶劣观测环境下展现突出优势。未来团队将优化模糊度固定策略,并推动实际LEO观测数据在PPP中的应用。

该研究成果《GPS Galileo BDS3 LEO uncalibrated phase delays estimation and tight combination precise point positioning with ambiguity resolution》已在国际知名学术期刊 Scientific Reports 上发表。


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