狭窄航道船舶安全航行、靠离泊以及船舶自主导航等场景都离不开高精度位置信息。目前GNSS高精度定位技术主要有RTK技术和精密单点定位技术(PPP)。然而PPP数十分钟的收敛时间以及RTK有限的作业范围,阻碍了其进一步的拓展应用。基于此,本团队研发了一套PPP-RTK实时高精度定位系统,该系统采用状态域增强服务,结合了RTK和PPP各自的优势,在观测网内可实现实时快速厘米级定位,在观测网外则自动退化为PPP服务。
图1 PPP-RTK高精度定位系统
PPP-RTK实时高精度定位系统主要由服务端系统和用户端系统构成。服务端包括区域参考网以及数据处理中心两大部分,数据处理中心负责收集区域参考网的实时观测值数据,并利用参考站已知的精确坐标、实时UPD产品以及实时精密轨道钟差产品,提取高精度对流层延迟以及电离层延迟改正信息,并将改正信息以广播形式对外播发。用户端接收卫星观测数据和增强信息,并结合精密产品实现PPP模糊度快速固定,最终实现实时精密定位。
图2 PPP-RTK高精度定位系统测站定位误差序列
主要功能
PPP-RTK高精度定位系统利用区域参考网提取的高精度大气增强信息对用户端进行改正,进而快速固定模糊度参数,实现实时厘米级高精度定位。
系统性能
100公里的站间距为例:
1、模糊度首次固定时间可达2~5 s;
2、水平方向定位精度1 ~2 cm,垂直方向3~5 cm。
基于国家自然科学基金青年项目等基础科研项目的支撑,以水上工程、大坝、桥梁等建筑物的形变监测为需求牵引,结合高频GNSS位移序列滤波降噪的发展现状与多频多系统组合PPP技术的发展趋势,团队研发了一套高频GNSS形变监测系统。该系统重点突破了多频多系统GNSS中共模误差(CME)和多路径误差等未建模误差有效分离等关键技术问题,结合主成分分析法和恒星日滤波法(SF)、多径半天球法(MHM),能有效从高频GNSS位移中分离、提取和消除CME和多路径误差,提高微小形变监测的能力。
图3 不同多路径改正方法对多系统PPP位移提取精度影响
图 4 2018年年积日201天测站ASCG东向/北向/垂向位移序列及其相应的PSD
图5 测站东向/北向/垂向同震位移结果,红色虚线代表地震事件发生时刻
主要功能
本系统可提供全天时、全天候高精度位移形变监测服务,应用范围包括但不限于海上工程变形监测、大坝变形监测、地震和海啸预警等。
系统性能
1. 静态位移监测精度水平方向可达1-2 mm,垂直方向2-3 mm;动态位移监测精度水平方向1~2 cm,高程方向2~4 cm;
2. 动态测速精度水平方向1~2 cm/s,高程方向3~5 cm/s;