BDS/GPS组合精密单点定位算法的收敛与精度分析

"这篇研究论文探讨了BDS（北斗卫星导航系统）/GPS（全球定位系统）组合的精密单点定位方法，旨在提高定位的精度和效率。作者通过实验分析，展示了该方法在静态和动态条件下的表现，显示出比单独使用BDS或GPS更优秀的定位效果。" 在精密单点定位(Precise Point Positioning, PPP)技术中，通常依赖于国际GNSS服务(IGS)提供的精密卫星轨道和钟差数据，以及各种误差修正模型，以实现单接收机的高精度绝对定位。传统的PPP方法通常基于最小二乘法(Least Square, LSQ)解算观测值，但这种方法可能导致定位结果的不连续和平滑度不足，同时收敛过程较长。另一方面，扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)虽然能处理非线性问题，但对先验信息的准确性有较高要求，若信息不准，可能影响滤波性能。 为解决这些问题，该研究提出了一种新的组合方法，首先利用加权最小二乘法来确定EKF滤波的初始值，随后通过EKF进行系统状态估计，考虑了PPP模型的非线性特性。这种方法在静态实验中显示，BDS/GPS组合系统的精密单点定位收敛速度为19分钟，定位精度(X,Y,Z)三分量多数情况下优于(1,2,2)厘米。在动态实验中，即使环境变化，组合系统仍能在(X,Y,Z)三分量上达到(5,6,5)厘米的精度，这比单独使用BDS或GPS的PPP定位有了显著提升。 过去，PPP技术主要依赖GPS，静态定位可达到厘米级精度，动态定位也有10厘米至20厘米的水平精度。然而，随着北斗系统(BDS)的发展，尤其是亚太地区的全面运行能力，BDS在精密定位领域的优势逐渐显现。已有研究证明，基于BDS的PPP可以在E、N、U三个方向上达到2厘米至5厘米的精度。此外，GFZ等机构提供的北斗精密轨道和钟差产品也为BDS的PPP应用提供了支持。 这篇研究论文通过BDS/GPS的组合，结合LSQ和EKF的优势，提出了一种新的PPP方法，提高了定位的收敛速度和精度，为未来多系统融合的PPP应用提供了理论和技术基础。这一方法对于提高导航、测绘、地球动力学等领域的定位性能具有重要意义。