基于精密单点定位技术的航空测量应用实践

1、基于精密单点定位技术的航空测量应用实践 【摘要】精密单点定位技术能够在航空领域中发挥极为重要的作用，本文讨论了关于无需使用地面基准站引用精密单点定位技术对航空测量进行测量。而在试验中计算结果证明，以观测值所产生出来的验后残差计算所获得的有效数据为静态模拟动态以及实测动态进行的精密单点定位的三维rms全部优于3.5 cm左右；双差解求较差所计算出来的rms是以多基准站的双差和动态数据精密单点定位的结果相结合而得；本文就以航空测量使用精密单点定位技术以及将航空gps动态数据作为参考实践，在不适用地面基准站的情况下对多个地面基准站进行一个准确且稳定的动态定位。 【关键词】航空测量 定位技术 实践 1

2、.前言 近年来，我国对于航空动态的测量在gps定位中主要是通过双差模型进行基于otf等方法进行动态基线的处理，因此，地面上所设定的gps基准站主要是能够在进行航空测量时保障动态基线解算可以提供精确性以及可靠性。我国地区类型复杂且地域辽阔，进行大范围的航空动态测量使得财力、人力、物力等的投入的增大是必然的，而对于地面基准站的建设也是相当有难度的。随着钟差产品精度以及igs轨道产品技术的不断提升，精密单点定位技术的应用越来越受关注，为将来航空动态定位提供了新型且有效的解决路径1。 2.精密单点定位技术在航空测量中的实例 精密单点定位技术中的trip软件是通过visual c+ +编程所实现的算法软

3、件，它具有动态定位以及后处理静态定位的功能。下面将引用trip软件对格陵兰地区使用航空lidar测量以及航空重力所收集的关于动态gps数据进行精密单点定位技术计算的实例进行探讨：首先，于2004年7月1日上午由冰岛飞往苏格兰的航班从上午七点四十分起飞至十一点三十分降落，整个飞行总花时为三个小时五十分钟，两地的距离大概有八百四十公里，飞机上配置了包含备份使用的两套gps接收机天线，并且安装了航空lidar测量设备、航空重力仪以及惯性导航设备，而gps采用1s的数据。航线的中间以及两端分别设定有3个地面基准站，都是用作双差动态定位的解算，同时，精密动态单点定位技术还使用了卫星钟差产品以及jpl提供

4、的轨道产品。 3.精密动态单点定位的分析 参数估计的模型精度以及内符合精度都是根据使用观测值进行验后残差所计算得出的rms值的大小来评价，若模型精度较高且所对应的残差rms值较小则表明观测值的验后残差较小。飞行期间通过精密动态单点定位所计算出观测值的验后残差，而小部分的几颗卫星记录里面的验后残差都超过了5厘米左右，且在对应历元时刻卫星的高度都低于15。trip软件的定位解算是根据高角度对观测值进行了加权处理，但事实上高度角卫星的观测值对定位解算的作用其实不大，为此，小部分的卫星的部分历元所产生的验后残差相对来说都比较大，但是根据验后残差所计算得到的每个历元的rms值均优于大约2厘米左右，同时，

5、内符合精度在使用精密动态单点定位技术的情况下可以达到几个厘米的水平。每个历元的三维rms值都可以通过静态数据模拟动态点定位在一个基准站上的处理从而获得观测值的验后残差来计算出来，并且实际通过动态单点定位所解算出来的rms相比静态模拟动态之下所解算得到的三维rms要大得多。其实，以内符合的角度来看，静态数据模拟动态所解算出来的精度远远比测动态数据定位所解算出来的精度还占据更多的优势，最为主要的是动态数据的质量比不上静态数据的质量，与此同时，动态飞行条件远没有静态基准站天顶对流层湿延迟的处理条件好2。 4.精密动态单点定位已知坐标和双差解的比较 上面的分析说明了精密动态单点定位的内符合精度以及模型

6、精度，下面以trip精密动态单点定位的数据来进行更深入的分析和比较，包含了飞机多基准站双差解与实测的gps有关数据的动态单点定位之间的比较，同时任意选择一个基准站的有关数据，以trip模拟动态单点定位所结算出已知坐标比较，同双差解的比较结果是以时间作为横轴，trip软件计算的所得多基准站双差解与每个历元的坐标所相对应的作为分别以n、e、u作为分量上的不同；而以trip模拟动态定位将已知坐标与每个历元的坐标之间的求差做出静态模拟动态处理的比较结果，也是以n、e、u作为分量上的不同。在飞机上所采集到的数据相比较基准站所采集的数据而言要短得多，并且两者之间的时间轴起点也不同，将每个历元的坐标进行统计

7、分析能够得出如表1所示，飞行期间两者的数据都存在着一些系统上的差异，这种差异有极大可能是来源于双差模型间同非差单点定位模型的差异，部分来源于轨道误差以及卫星钟的误差，而trip所使用的模式是非差模式，因此轨道和卫星钟差要使用igs的产品，钟差产品的精度与轨道的精度在igs分析中心有了相当高的精确度数，但是就几个h的动态数据处理而言，钟误差和轨道误差对定位结果有很大影响，双差过程将卫星钟差以及双差模型中轨道误差进行消除，其中还包含了对流层湿延迟在内的估计误差。事实上，表1右半部分的数据统计与动态单点定位的解同商用软件中的双差解在三个分量上的不同还不能够准确反映出trip的真实精确度数，飞机的真实

8、轨迹无从得知，而双差解的数据也存在着误差，目前也都是使用双差解的模式来进行对航空测量的动态定位，因此这是一种外部的检核手段之一。要准确真实地反映出trip精密单点定位的真实精确度数就要通过静态的模拟动态试验来呈现出trip精密单点定位的潜在的精度或者动态定位能力，已知的基准站坐标是精确的。静态数据模拟动态解算方法是可以对动态定位精度的有效检验方法，唯一不足的是这种方法所给出的外符合精度比内符合精度在真实动态下要低得多，导致这样的情况主要因素是动态条件采集的数据质量相比静态数据的质量的条件要差，如表1所示可以证明数据中周跳较少，多路径误差也相对小得多。 5.结束语 综上所述，精密单点定位技术可以再无地面基准站的条件下实现亚dm级的飞机动态定位，同时还可以达到短基线双差固定解相当的精准度水平，所以，基于精密单点定位的技术是可以实现无地面控制点的航空测量。传统的高精度的相对定位并不能被精密单点定位所替代，因为两者之间都各有优势，只要将所有的模型进行正确的处理也会使得精密单点定位和相对定位的结果基本是相一致的。另外，精密单点定位中所使用的卫星钟差产品以及igs数据处理中心发布的精密星历在软件算法正确的前提下考虑到了所有的不能忽视的误差模型的改进，使得精密单点定位的精度以及可靠性在很大程度上也决定于igs产品的精度和可靠性。 【参考文献