虚拟参考站(VRS)系统的定位精度分析.pdf

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1、第2期矿山测量NO．22010年4月MINESURVEYINGADr．2010doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2010．02．001虚拟参考站(VRS)系统的定位精度分析水刘谊，刘彦芳(河北理工大学交通与测绘学院，河北唐山063009)摘要：基于拓展VRS系统应用领域的需求，文中介绍了VRS系统定位中的主要误差源及其对定位精度的影响程度，推导了基于综合误差内插算法的VRS数学模型，从理论上对VRS快速动态定位和差分事后处理获得的点位坐标精度进行了估算。从而为深入研究VRS系统提供

2、一些理论上的参考，为系统在高精度要求的测绘工程项目上的应用提供可行性依据，拓展了系统的应用空间。关键词：VRS；电离层延迟；对流层延迟；残差；综合误差内插法中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1001—358X(2010)02—0005一o4建立在连续运行参考站网络基础上的VRS系统，度实时定位。是网络RTK(又称多基准站RTK)服务系统，也是综合1系统的主要误差源综述利用了测码伪距和载波相位差分定位的广域差分定位系统，其主要采用的是GPS相对定位测量模式。1．1电离层误差VRS技术主要有两方

3、面的应用，一是快速动态电离层延迟影响主要与电子密度相关J，其对定位，可用于车辆导航与监控定位用户(米级)、测绘于非差GPS观测可造成5—150m的影响，对于相对工程施工、测图及地理信息系统更新用户(厘米、分定位基线解算影响也较大J。相对定位中，采用双米级)等。国外大量的试验结果均已证明⋯，VRS技频载波相位数据解算基线及电离层延迟时的电离层术在中距离基线网可以达到3～5cm的水平精度，5残差可用下式估算：cm的高程精度，且初始化时间小于2分钟。二是差々C1VTEC，．、一⋯分事后处理，可用于如测绘控制、形

4、变监测、水利、地R,,cosZm~■JJ震等的防灾减灾、气象预报等高精度需求的用户，但式中：是经fI{_值；C是电离层延迟的级数定位精度问题仍然是大多数用户有所质疑的。本文展开式中高阶项系数，其值约为2×】0～；R是电离在收集和总结相关学者对于VRS误差分析的基础层中电子距地心的高度；z⋯是最大天顶距；VTEC上，从理论上对VRS快速动态定位和差分事后处理是基线上空平均垂直TEC值；s8为A、B两点基线获得的点位坐标精度进行了估算，为VRS系统的应长度(i=1，2)为卫星￡、￡载波的频率。用运行提供一些技

5、术参考。根据式(1)，当Z=75。、VTEC=10TECU(取VRS系统主要由基准站网络子系统、数据处理TECU为l0个电子／m)时，估算得仅利用厶相位中心子系统、数据通讯子系统和用户应用子系统四数据解算基线时的电离层延迟残差为一1．3ppm，代部分组成。其定位原理是：控制中心实时接收网络人频率数据计算则为一2．2ppm，因而可以认为电内各参考站观测数据和流动站的概略坐标，并根据离层延迟残差通常为1～2ppm，列于表1。理论上，该概略坐标选择附近几个位置比较好的基准站信由于两频率大小不同，两载波在电离层区

6、域的传播息，然后在该坐标处生成一个虚拟参考站，并对该虚路径也不一致，对应的电离层电子总含量也不同，但拟参考站位置的对流层延迟、电离层延迟等空间距由此造成的两频率的相对测距误差的差值很小，本离相关误差进行建模，生成VRS虚拟观测值，再将标文研究时不考虑这一差异值。准原始观测值或者改正数发送给流动站，实现高精1．2对流层误差对流层延迟影响取决于气象参数J，与信号的基金项目：基于连续运行卫星参考站的煤田开采地表变形监测研究{09140203A一2l高度角有关，当在天顶方向(高度角为90。)，其影响5兰塑4量20

7、10年4月电离层延迟误差5m一150m1～2ppm，即基线长50km时，约5—10caSaanstamoinen，Hopfild模型解算，±4cm；对流层延迟误差2．3m～20in用GAMIT软件解算，0．5em卫星轨道误差广播星历的精度为5～10in；采用广播星历，约0．5cm；(取基线长50km时)精密星历的精度优于5cm采用精密星历，约0．025cm(基本可以忽略不计)多路径误差4．8em，6．1cm采用抑径板后误差可减少27％，约1cm观测噪声1cm属于随机误差．约1cm达2．3131；肖在地面方

8、向(高度角为10。)，其影响可达的需要。至于式(2)中的系数的具体取值取决于基20n16一线向量的位置和方向、观测时段的长短、观测的卫星一般常用改正模型削弱对流层折射影响，常用的数量及其几何分布等因素j。Hopfild模型、Saanstamoinen模型和Black模型，这三由于VRS网络各基准站间距离通常为50—70种模型虽形式各不相同，但用同一组气象数据代入km。为便于计算，不妨将p取值为25000km，取系数后，在测站高