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1、 2报告提纲协同创新中心机制体制改革措施协同创新中心机制体制改革措施高精度导航定位技术发展趋势与动态高精度导航定位技术发展趋势与动态高精度导航理论与方法高精度导航理论与方法研究成果及行业应用研究成果及行业应用3导航的作用导航基本任务是确定载体的位置，并把位置由目前所在的地点按照给定的时间和航线引导到目的地传达给载体的“信号”包括： 定位信号 XYZ，BLH等 定向信号 航向角/俯仰角/侧倾角 速度信号 北/东/垂直方向速度4导航与定位的区别定位以定位精度高、静态观测和后处理过程为特征导航以定位精度较低，动态观测和实时处理为特征实时性：提供制导，及时引导载体朝目标沿既定路线行进一致性：导航数据更
2、新率与载体速度相适应安全性：提供导航系统的可用性、精确性和完好性导航需求越来越高，定位与导航差距在缩小5导航技术发展时间惯性信号与 定向系统定位定向系统20世纪前磁罗经(指南针)、 气泡式水准仪天文导航系统（六分仪）20世纪50年代电罗经、无线电测距仪测速仪、无线电导航系统 （声呐、雷达、罗兰系统、 欧米茄系统）20世纪50-70年代机械陀螺方位水平仪、 惯性航姿基准系统平台式惯导、卫星定位系统20世纪80年代-至今激光陀螺仪，光纤陀螺仪与加速度计捷联式惯导， 惯性/卫星组合导航系统 (GPS/BDS/GLONASS/Ga lileo,GNSS/INS)6军事、航天及交通对高精度导航的需求军事
3、和航天的目标制导 民用航空与海运的导航 营运车辆的安全监控 需要米级（平面1-2米、高程3-4米左右）、分 米级的精确定位，目前GNSS的标准定位导航 (PNT)尚不能达到逆向行驶超车应急车道/专用车道7行业对高精度定位和导航的需求测绘、国土、城建、规划、地震监测等行业 国家重大工程建设的施工、运营与安全监控 需要从m级、dm级、cm级、mm级、sub-mm级测量 和定位手段精密农业港口作业形变监测地壳形变驾考8高精度导航定位发展现状国家和地区的广域增强系统Furgro OminstarTrimble RTX 区域/广域增强系统是提高导航地位的重要手段美国 WAAS： rms1.52m欧洲 E
4、GNOS：rms2m(平面)印度 GAGAN：rms3m日本 MSAS： rms12m区域/广域增强系统是基于精密星历、精密钟差、电离层模型的伪距广域差分定位9高精度导航定位发展现状 基于CORS站的精密定位技术 观测值域双频相位差分 实时动态定位精度cm级 站间距离有限，难以实现大范围统一定位服务 采用Network-RTK 实时动态定位技术10高精度导航定位发展现状 广域实时精密定位技术（PPP技术） 基于广域(或全球)范围的连续运行参考站网的 实时观测数据 通过导航卫星实时精密轨道与钟差处理、高精 度区域电离层处理等核心技术，生成高精度实 时卫星轨道、钟差、电离层产品信息提供用户 用户采
5、用基于载波相位观测值的精密单点定位 实现广域(或全球)任何地点任何时间实时动态 定位 可实现单频机定位优于1米量级、双频机定位 分米级的实时差分定位技术11广域实时精密定位与广域差分比较高精度导航定位发展现状属性广域实时精密定位广域差分增强数据信息观测量伪距相位伪距主要产品卫星轨道/卫星钟差 /电离层轨道及钟差快变改 正数/电离层慢变改 正数/完好性参数信息格式MRTCA/SOC/RTC M-SSRRTCA定位性能初始化需要不需要精度双频分米级、单频 亚米级1-3米定位精度主要适用范围精密定位导航（完好性）12广域实时精密定位与Network-RTK 比较高精度导航定位发展现状13常规实时PP
6、P(模糊度实数解)PPP RTK (模糊度固定解)PPP RTK 精密定位技术 PPP初始化时间和失锁后重定位时间为（2030min）,太慢 网络RTK初始化时间一般在（1020sec）,很快 利用CORS区域网络精确的电离层和对流程改正信息，能够将 PPP初始化时间大大缩短和提高精度，这种方法称为PPP-RTK 比PPP模糊度实数解精度提高 2030%高精度导航定位发展现状14利用RTK网解求解区域内的电离层和卫星相位偏差PPP模糊度固定(张宝成,2012) PPP RTK 精密定位技术高精度导航定位发展现状15高精度导航定位发展现状充分吸收广域实时精密定位和网络RTK的优点单站PPP模糊度
7、固定比网络RTK更大的服务范围比PPP模糊度实数解精度提高 1530%，东方向最明显模糊度固定后模糊度固定前模糊度固定后模糊度固定前PPP RTK 精密定位技术16北斗广域实时精密定位进展武汉大学北斗实验网(BETS)17北斗广域实时精密定位进展PRNA(m)C(m)R(m) C060.1680.1240.043 C070.1640.1270.040 C080.1790.1370.046 C090.1540.1160.043 C100.1530.1120.036PRNA(m)C(m)R(m) C011.460.0960.069 C020.8070.0970.075 C031.0220.0910
8、.069 C041.1920.1120.092 C050.7670.1580.083PRNA(m)C(m)R(m) C110.1390.0770.034 C120.1410.0790.033 C130.1450.0810.034 C140.1460.0830.035BDS精密轨道18北斗广域实时精密定位进展06121824-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.5Clock difference (nsec)t (hr, 2012 Oct 22)G03 I02 M02G03(C03)、I02(C07)、M02(C12)精密定轨重叠钟差 rms值分别为0.13n
9、s,0.17ns,0.19nsBDS精密钟差19北斗广域实时精密定位进展20北斗广域实时精密定位进展21广域高精度导航面临的挑战1. 大规模基准站网的实时高精度卫星星历确定2. 卫星钟差实时高精度估计和卫星硬件延迟的确定3. 区域电离层和对流层误差估计和建模4. 精密单点定位整周模糊度快速确定和中断后快速恢复技术22报告提纲协同创新中心机制体制改革措施协同创新中心机制体制改革措施高精度导航定位技术发展趋势与动态高精度导航定位技术发展趋势与动态高精度导航理论与方法高精度导航理论与方法研究成果及行业应用研究成果及行业应用23 ,1, 2ssss r irrrPssssss rrrrs rrss r
10、rrPcdtdtdTropcdtddTrobbionBpNiBion高精度定位观测模型/P非差伪距/相位 卫星至接收机之间的几何距离接收机与卫星的钟差对流层延迟未矫正的伪距偏差未矫正的相位偏差电离层延迟N 整周模糊度参数现有模型参数非差非组合模型参数22 11,22, 3,3,33,22 1222 11,22, 3,33,3,33,22 12=+-=-ss rrssssss rrrrrrss rrsssssss rrrrrrrf Pf PPc dtc dtdTropbbfff Lf LLc dtc dtdTropnc Bc Bff Ion - free 组合 非差非组合非差非组合bBs rio
11、n,s rdt dts rdTrop24高精度定位观测模型22 11,22, 3,3,33,22 1222 11,22, 3,33,33,3,22 12=+-=-ss rrssssss rrrrrrss rrsssssss rrrrrrrf Pf PPc dtc dtdTropbbfff Lf LLc dtc dtdTropnc Bc Bff伪码精度: 3dm权重小载波精度: 3mm权重很大模糊度固定解模糊度实数解载波观测值含有整周未知数 (初始整周模糊度)非差模糊度与卫星UPD无法分离需用其他手段分离模糊度与UPD精度高Ion free 组合无电离层组合观测模型分析25高精度定位观测模型实时
12、双频载波和伪距观测值 超快速预报轨道计算星间宽巷未校正相位硬 件延迟(UPD)估算卫星钟差计算星间窄巷未校正相位硬 件延迟(UPD)宽巷UPD实时卫星钟差窄巷UPD宽巷模糊度窄巷模糊度坐标，ZTD等参数估计监测站网解单站PPP解算PPP 模糊度固定26PPP 模糊度固定-如何实现模糊度与UPD的分离K/f/f为电离层值，b为模糊度， m为频率数，k为测站号卫星UPD接收机UPDPPP使用LC组合星间单差消卫星UPD，其 模糊度分解成宽巷和窄巷先固定宽巷模糊度PPP LC模糊度实数解和宽巷值求取窄巷实数解求取窄巷模糊度小数部分，并固定窄巷模糊度31245627高精度定位观测模型 PPP模糊度固定
13、28高精度定位观测模型 优势：模型原始性 涵盖各类原始观测信号类型，可进行三频观测值处理 满足不同应用需求（定轨定位、钟差/信号偏差估计、电离层建模），更多可用副产品 兼容单站、网解数据处理 挑战：模型复杂性 电离层时空约束模型的构建 各类信号偏差稳定性、一致性分析 高维法方程快速优化算法 ss rrss rrssss rrrrPsssss rrrrrPcdtdtdTropcdtddbbTroionBBionpN非差非组合模型分析29高精度定位观测模型非差非组合参数估计关键技术1）接收机和卫星之间的钟差采用重心基准或者指定参考钟 2）接收机钟差与其码硬件延迟之间的相关性，将第一个接收机的码硬件
14、延迟设置为0解决3）卫星钟差与其码硬件接收机钟差之间的相关性，将第一个卫星的码硬件延迟设置为0解决 4）接收机与卫星端的码硬件延迟参数的分离，采用将卫星码硬件延迟参数之和为零进行约束 （考虑到3）的约束后，这里需要除去第一个卫星的码硬件延迟）30高精度定位观测模型BDS卫星B2/B3伪距偏差估计精度统计图GPS双频PPP定位精度统计图（200站一个月）非差非组合模型优势结果分析31最新理论方法进展 -精密导航定位关键技术 卫星轨道和钟差、电离层、对流层等误差的消除，和模糊度固定是实现高精度定位的关键32最新理论方法进展 -精密轨道确定GPS 精密轨道BDS 精密轨道SLR Validation
15、PRNAverage(m)STD(m) C08-0.020.06 C100.000.07 C11-0.020.05PRNA(m)C(m)R(m) C110.1390.0770.034 C120.1410.0790.033 C130.1450.0810.034 C140.1460.0830.035 重叠弧段比较GPS和BDS精密轨道确定33GNSS多模数据融合-提高收敛速度 多模中的关键问题，GLONASS频间偏差 GPS伪距和相位观测值： GLONASS伪距和相位观测值：各卫星相同各卫星不同1、接收机类型、 2、接收机固件版本、 3、天线类型有关34GNSS多模数据融合-提高收敛速度GLOANSS 频间差Javad TRE_G3TH DELTAJps EGGDTLeica Grx1200+GNSS频间差对收敛速度的影响GPS+GLONASS组合 能加快约50%收敛速度， ICB改正能进一步加快收 敛速度多模GNSS融合导航定位处理中频间差影响分析35区域电离层改进 基于UOFC模型模糊度解算方法建立电离层模型,1,1,1111,22222222 112212 12222222 121212P=0.5(P +) = +dx-C
