Trimble RTX-PP分析GNSS定位精度和 觀測時長的影響

陳 林，于國強

（1.青海地理信息產業發展有限公司，青海 西寧 810001；2.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司 浙江華東工程安全技術有限公司，浙江 杭州311122）

在2011年，Trimble公司推出了CenterPoint RTX[1-3]實時定位商業服務，可為提供實時cm級的精確位置。該服務依賴于實時生成的GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和QZSS衛星精確的軌道和時鐘信息。CenterPoint RTX后處理服務（RTX-PP）[4-5]可以免費通過Web訪問，RTX-PP在載波相位模糊度固定和收斂性能方面有明顯優勢，能夠快速提供ITRF參考框架下高精度的絕對位置。

作為商業化應用十分成功的全球實時和事后精密定位服務系統，CenterPoint RTX基于Trimble全球分布的監測站進行實時定軌，實時鐘差采樣率為 1 Hz，能滿足高頻動態用戶定位的需求。RTX-PP采用CenterPoint RTX計算得到的實時精密軌道和鐘差，通過固定非差模糊度進行精密單點定位，能在15 min內將模糊度固定至整數解；其30 min內靜態定位精度為水平1 cm，高程2 cm，24 h定位精度在mm級；其動態定位精度在30 min內能達到水平1.5 cm，高程2.5 cm[2,5]。

本文選取了MGEX[6-7]項目中的多星座GNSS測站觀測數據，實驗RTX-PP解算定位精度與觀測時長的關系，從而指導實際作業。

1 測站選取和數據預處理

選取和收集了6個分別位于不同大洲的MGEX測站的2020-01-30觀測數據，所有測站均為全星座大地測量型接收機，并且通過ITRF官網可以查詢每個測站的準確坐標。圖1和表1分別展示了測站全球位置分布和測站基本情況。

圖1 測站位置分布情況（審圖號：GS(2016)2950號）

表1 測站基本統計情況

數據質量分析采用G-Nut/Anubis軟件[8]，結果顯示，各系統衛星觀測質量都非常好。之后，采用GFZRNX軟件[9]將1D的RINEX 3.04版本的觀測文件分割成1 H的24個觀測文件。

$ gfzrnx -finp LHAZ00CHN_R_20200300000_01D_30S_MO.rnx -fout /lz/::RX3:: 00,DEU -split 3600 gfzrnx參數說明：-finp 輸入文件，這里以LHAZ測站觀測文件為例-fout 輸出文件位置，/lz/::RX3:: 00，DEU表示以RINEX3版本命名輸出到/lz目錄下面-split 文件分割，3 600表示按照小時分割文件，30 s采樣，1 h觀測剛好3 600

2 數據處理

RTX-PP采用GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和QZSS衛星雙頻偽距和載波相位測量，從衛星端到接收機的載波相位和偽距測量方程表示如下[2,10]：

式中，Φi和Pi分別表示頻率i載波相位和偽距觀測值；ρ表示衛星到接收機天線的幾何距離；c表示信號傳播速度，一般等于光速；dT和dt分別表示接收機和衛星鐘差；T表示對流層延遲；li表示頻率i的電離層延遲；Ai和ai分別表示接收機和衛星對于頻率i的偏移和變化；WΦ和wΦ分別表示接收機和衛星的天線相位轉繞；BΦ,i和bΦ,i分別表示接收機和衛星對于頻率i的載波相位偏差；Bp,i和bp,i分別表示接收機和衛星對于頻率i的偽距偏差；λi表示頻率N的載波波長；Ni表示頻率i的整周模糊度；mΦ,i和mp,i分別表示頻率i的載波相位和偽距的多路徑效應；εΦ,i和εp,i分別表示頻率i的載波相位和偽距的誤差和殘差。

RTX服務依賴Trimble公司全球分布的地表站快速提供高精度的衛星星歷和鐘差產品（改正了固體潮汐、極潮、海洋負荷效應、相對論效應等）；RTX-PP采用一種卡爾曼濾波器估計確定整周模糊度，把接收機時鐘誤差作為待估參數進行求解，并通過構建不同頻率之間的無電離層模型，減輕由電離層延遲引起的一階誤差。

RTX-PP通過Web應用程序提供免費服務，用戶將GNSS觀測數據上傳到CenterPoint RTX后處理服務進行定位計算。對于2017-03-23之前的數據集，計算結果提供ITRF2008的坐標，對于2017-03-23或之后的數據集，計算結果提供ITRF2014坐標，同時甚至可以通過選擇地殼板塊構造模型獲得CGCS2000坐標。

3 結果分析

將選取的6個測站數據按照不同觀測時長進行RTX-PP計算，表2展示解算精度和觀測時長統計結果，受版面影響，只羅列LHAZ、JPLM兩個測站； 表2中XYZ偏差表示RTX-PPP計算結果和ITRF2014在歷元2020.08時刻坐標（官方提供：http://itrf.ensg.ign.fr/site_info_and_select/solutions_extraction.php）差值；圖2展示了6個測站三方向解算精度序列圖，中間橫虛線表示標準絕對精度參考（數值為0，即與ITRF2014坐標完全一致），豎虛線表示觀測時長6 h。

表2 RTX-PP解算結果與ITRF2014差值 （以LHAZ和JPLM為例）/m

圖2 測站三方向定位精度與觀測時間走勢 （豎虛線表示觀測6 h）

從解算結果發現，RTX-PP在全球范圍內，定位精度隨著觀測時間增加，外符合精度（絕對坐標）可達到mm級別。統計6個測站的坐標較差，發現在觀測時長小于6 h，內、外符合精度隨著觀測時長增加精度均不斷提高，而超過6 h觀測時長，外符合精度并沒有明顯提高。更進一步統計所有測站結果，發現6 h觀測時長，定位結果能夠到達mm級別，2 h觀測時長可以達到2 cm左右定位結果。

4 結 語

本文在全球范圍內選取MGEX項目測站，測試RTX-PP定位精度和GNSS觀測時長的關系，分析結果顯示，RTX-PP在全球范圍定位精度不存在區域差異，且精度都隨著觀測時間增加，外符合精度可以達到 mm級別。進一步統計，發現6 h觀測時長，定位結果能夠到達mm級別，2 h觀測時長可以達到2 cm左右定位結果。