實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位技術(shù)是利用實(shí)時(shí)精密衛(wèi)星軌道參數(shù)和實(shí)時(shí)精密衛(wèi)星鐘差，對(duì)單臺(tái)GPS接收機(jī)采集的相位和偽距觀測(cè)值進(jìn)行定位解算，得到分米級(jí)定位精度的一種定位技術(shù)。實(shí)時(shí)衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星鐘差的精度是影響實(shí)時(shí)PPP定位精度的重要因素。目前IGU超快星歷的軌道精度已經(jīng)達(dá)到5cm左右，能夠滿足實(shí)時(shí)PPP所需的軌道精度要求。然而IGU超快星歷中的實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差精度較差，且采樣間隔大，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)PPP應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外關(guān)于獲取實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差的方法已有相關(guān)的研究，對(duì)于采用何種預(yù)報(bào)方法，很多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了研究。相關(guān)文獻(xiàn)研究表明：在選擇恰當(dāng)系數(shù)情況下，采用灰色模型的預(yù)報(bào)效果是最優(yōu)的，其精度可高于IGS提供的超快速預(yù)報(bào)衛(wèi)星鐘差的精度，但是對(duì)于灰色模型系數(shù)的有效確定還需進(jìn)一步研究；采用線性模型能達(dá)到或優(yōu)于IGS超快速星歷預(yù)報(bào)鐘差的預(yù)報(bào)精度，且線性模型相對(duì)簡(jiǎn)單，方便。

一、實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差加密方法

目前IGS數(shù)據(jù)中心提供的各類(lèi)星歷產(chǎn)品如表1所示。各類(lèi)產(chǎn)品中，最終星歷產(chǎn)品的精度最高，其衛(wèi)星軌道的精度達(dá)到2.5cm，衛(wèi)星鐘差的精度為0.075ns，完全滿足精密單點(diǎn)定位的精度要求但是該星歷產(chǎn)品至少要12天后才能獲得，所以可能用于實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位中；IGS提供的超快速星歷包括：超快速觀測(cè)星歷和超快速預(yù)報(bào)星歷，觀測(cè)星歷的衛(wèi)星軌道精度為3cm，衛(wèi)星鐘差為0.1ns，可以滿足精密單點(diǎn)定位的精度要求，但是該量歷產(chǎn)品需要至少3h后獲得；預(yù)報(bào)星歷是由全球個(gè)IGS數(shù)據(jù)處理中心綜合加權(quán)得到的，每6個(gè)小時(shí)更新，實(shí)時(shí)獲取。衛(wèi)星軌道精度約為5cm。衛(wèi)量鐘差精度為3ns，利用該精度的星歷產(chǎn)品可以滿足一般的實(shí)時(shí)定位要求。因此，實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位所需自衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)可以考慮直接采用IGS提供的超侈速預(yù)報(bào)星歷或是將超快速觀測(cè)星歷進(jìn)行外推獲得預(yù)報(bào)時(shí)刻的衛(wèi)星鐘差。

由于IGS提供的超快速預(yù)報(bào)星歷的采樣率為15 min，而用戶一般所需的采樣間隔為30 s或者更小，因此需要對(duì)該采樣間隔進(jìn)行加密，根據(jù)已有的研究表明：在各種內(nèi)插方法中，三次樣條函數(shù)插值的精度最高、效果最優(yōu)，對(duì)于IGS提供的超快速預(yù)報(bào)星歷中的衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)將采用三次樣條函數(shù)插值直接加密到所需的采樣間隔，以獲取實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差。

二、算例分析

采用的數(shù)據(jù)是IGS數(shù)據(jù)中心提供的GPS周為1547的第一天和第二天的超快速觀測(cè)星歷、超快速預(yù)報(bào)星歷以及最終星歷數(shù)據(jù)。

將IGS提供的15471、15472的超快速觀測(cè)星歷文件中的5號(hào)、11號(hào)衛(wèi)星的變化趨勢(shì)表示出來(lái)，如圖1(a)～(d)所示。從圖1中可以看出：隨著時(shí)間的變化，5 min采樣間隔的衛(wèi)星鐘差具有一定規(guī)律性，因此采用線性模型預(yù)報(bào)衛(wèi)星鐘差的方法具有一定的可行性。

將IGS提供的15471的11號(hào)衛(wèi)星的超快速預(yù)報(bào)星歷文件中的鐘差數(shù)據(jù)（03、09、15、21等四個(gè)時(shí)刻）以及超快速觀測(cè)星歷文件中的鐘差數(shù)據(jù)分別與IGS最終衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出：IGS提供的超快速觀測(cè)星歷數(shù)據(jù)與最終鐘差的差值在2ns內(nèi)，但是預(yù)報(bào)的衛(wèi)星鐘差與最終鐘差的差值達(dá)到5ns以上，因此，使用IGS的超快速星歷的預(yù)報(bào)鐘差數(shù)據(jù)進(jìn)行的單點(diǎn)定位僅能滿足精度要求不高的定位情況。

采用三次樣條函數(shù)插值方法分別將IGS提供的超快速預(yù)報(bào)星歷的衛(wèi)星鐘差加密到5min、30s以及將超快速觀測(cè)星歷利用線性模型外推獲得5min、30 s間隔的衛(wèi)星鐘差，并與IGS提供的5min、30 s采樣間隔的最終星歷數(shù)據(jù)做比較，結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出：利用超快速預(yù)報(bào)星歷直接加密到所需間隔的衛(wèi)星鐘差的精度低于利用觀測(cè)星歷外推獲得的衛(wèi)星鐘差的精度。以下將對(duì)兩種方法的具體精度進(jìn)行分析比較。

圖4(a)、(c)為基于超快速觀測(cè)星歷文件采用線性模型預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)的衛(wèi)星鐘差與最終星歷文件的衛(wèi)星鐘差的比較結(jié)果，圖4(b)、(d)為基于預(yù)報(bào)星歷文件采用三次樣條函數(shù)插值方法內(nèi)插所需間隔的實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差與最終星歷文件的衛(wèi)星鐘差的比較結(jié)果。

從圖4中可以看出：5 min采樣間隔的衛(wèi)星鐘差中，超快速觀測(cè)星歷的精度分布在[-3.6，-1.4] ns的概率為96. 86%，超快速預(yù)報(bào)星歷分布在[5．o，6.6]ns的概率為97.22%；30s采樣間隔中，觀測(cè)星歷分布在[-3.7，-1.5] ns的概率為95.17%，預(yù)報(bào)星歷分布在[5，o，6.6] ns的概率為96.08%。

采用IGU實(shí)測(cè)星歷外推獲得的衛(wèi)星鐘差精度5 min采樣間隔為2.82ns, 30s間隔的精度為2.80 ns，采用IGU預(yù)報(bào)星歷直接內(nèi)插的精度5min采樣間隔為5.49ns，30s采樣間隔的精度為5.50ns，因此，可以考慮在實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位中基于IGS提供的超快速觀測(cè)星歷采用線性模型預(yù)報(bào)所需時(shí)刻的實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差。

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