GPS动态PPP中的地球固体潮改正与卡尔曼滤波技术

地球固体潮改正是WRFv3.3手册中的一项关键概念，它涉及到地球在太阳和月球引力作用下的周期性弹性变形。这种现象导致地球表面的微小位移，对大地测量和GPS定位系统造成影响。固体潮可以分解为长期偏移项和周期性项，其中周期性项可以通过长时间观测（如24小时）进行一定程度的平滑消除，但剩余影响在径向可达几厘米，在水平方向也有影响，约为5厘米。为了提高定位精度，需要对这种效应进行精确的模型改正，利用如下的改正公式： \[ \Delta u = \frac{GM_j}{c^2R} \cdot \left(X_j \cdot X_p + \sum_{i=1}^{2} h_i \cdot X_j \cdot \cos(\omega_i t - \Omega_i t)\right) \] 其中，\(\Delta u\) 是改正值，\(R\) 是地球半径，\(GM_j\) 是摄动天体（月球或太阳）的引力参数，\(X_j\) 是天体在地心参考框架中的坐标向量，\(X_p\) 是测站的坐标向量，\(h_i\) 是Love和Shida数（如o.6090和0.26），\(\omega_i\) 和 \(\Omega_i\) 分别是天体的角速度和地球自转角速度，\(t\) 是时间。 对于GPS精密单点定位（PPP）而言，它依赖于高精度的卫星星历和卫星钟差，以及双频载波相位观测值。由于PPP定位的非差模型特性，即误差无法通过差分方法完全消除，但可以通过模型估计和观测数据结合来削弱这些误差。文章详细探讨了各种可能的误差源，包括与卫星相关的误差、信号传播误差、接收设备误差，以及地球整体运动引起的地球自转效应、地球潮汐和大洋负荷等。其中，卡尔曼滤波作为一种递归滤波方法，在动态PPP中发挥重要作用，它能利用前一时刻的状态估值和当前观测值，实时更新定位估计。 在动态试验中，作者使用P3软件和GRBfNav差分软件对地面车辆的实时数据进行解算，结果显示当采用IGS中心提供的30秒间隔卫星钟差产品时，动态PPP能够实现厘米级的定位精度。精度分析部分着重对比了内符合和外符合结果，以全面评估动态PPP的性能。 总结来说，地球固体潮改正对于GPS定位的精度至关重要，而动态PPP技术结合卡尔曼滤波等高级处理方法，可以有效地克服固体潮以及其他误差，提供高精度的定位服务，这对于大地测量学、工程测量和导航定位等领域具有重要意义。