标题：一种精密单点定位伪距观测量权重的弹性调整方法
主题词：精密单点定位；伪距观测；随机模型；弹性调整；复杂环境
A resilient adjustment method to weigh pseudorange observation in precise point positioning
Qieqie Zhang* , Long Zhao and Jianhua Zhou
Satellite Navigation (2022) 3: 16
引用文章:
Zhang, Q. Q., Zhao, L., Zhou, J. H. A resilient adjustment method to weigh pseudorange observation in precise point positioning.
Satell Navig3, 16 (2022).https://doi.org/10.1186/s43020-022-00076-0
PDF文件下载链接：
?https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-022-00076-0
-长按识别二维码查看/下载全文-
Editorial Summary
A resilient adjustment method to weigh pseudorange observation in PPP
The accurate weighting of pseudorange observations is important to improve the convergence time and positioning quality of Precise Point Positioning (PPP). Currently, the weight of a pseudorange observation is mainly determined with empirical stochastic models. However, in a complex environment, due to the inability to adapt for the dynamic changes of the user environment, the empirical stochastic models usually cannot reflect the real error level of pseudorange observations.
To address this problem, a resilient adjustment method to weigh pseudorange observations is proposed, which constructs the real-time estimation and inflation model for the variance of pseudorange multipath error and measurement noise to replace the empirical stochastic model to determine the weights of pseudorange observations. A set of static and dynamic Global Positioning System (GPS) test data are used to verify the effectiveness of the proposed method.
The test results indicate that the proposed real-time estimation model can provide a better representation of the pseudorange accuracy, and the positioning performance of PPP using the real-time estimation model is better than that with the empirical stochastic model. Compared with the optimal empirical stochastic model, the positioning accuracy of PPP with the real-time estimation model is improved by at least 20%, and the convergence time is reduced by at least 50%.
1.提出利用各伪距观测量噪声估值序列来实时评估各观测量噪声方差，进而实现伪距观测权重弹性调整的设想。
2.构建了伪距多径误差和测量噪声方差的实时估计和膨胀模型，以取代经验随机模型来确定伪距观测量的权重。
3.利用复杂场景下静态和动态GPS观测数据对比分析了经验随机模型和弹性调整模型在确定伪距观测权重的准确性、加速PPP收敛和提高稳定性方面的性能。
内容简介
精密单点定位中对伪距观测量的准确加权对于改善精密单点定位的收敛时间、提高定位稳定性具有重要意义。 目前，GNSS观测量权重主要是由经验随机模型来确定。 然而，经验随机模型需要设定准确的模型系数。此外，在复杂环境下，经验随机模型对用户环境动态变化的适应性有一定局限性。
图文导读
I 伪距噪声方差实时估计结果示例
图1给出了基于伪距噪声估值序列（
）估计得到的原始伪距噪声标准偏差（
）、进行膨胀处理后的伪距噪声标准偏差（
）以及同时进行膨胀处理和鲁棒估计的伪距噪声偏差（
图 1 基于噪声序列的伪距噪声标准偏差估计结果的示例
I静态数据测试结果及分析
设计如下三种伪距观测量加权方案：方案1（scheme1）：经验随机模型，模型系数采用标称值；方案2（scheme2）：经验随机模型，模型系数采用最优值；方案3（scheme3）：弹性随机模型，膨胀系数设置为3.0；弹性随机模型与最优经验随机模型得到伪距噪声标准偏差较为接近，二者均能较好的反映伪距误差量级。
图 2 各利用时刻伪距测量残差及采用上述三种方案估计得到的伪距噪声标准的均方根误差
图 3 各颗卫星伪距测量残差及由三种方案估计得到的伪距噪声标准偏差的估值
分别采用上述三种伪距观测量加权方案，执行精密单点定位解算，对比三种方案下PPP的定位结果。方案1中一般经验随机模型的模型系数采用标称值，由于该模型未能较好与伪距观测量的实际误差水平吻合，定位结果出现较大误差，在整个定位过程中未完成收敛。方案2最优经验随机模型和方案3弹性随机模型，二者的定位结果基本一致，弹性随机模型略优于最优经验随机模型。这主要得益于弹性随机模型能够适应用户环境的动态变化，具有根据伪距观测误差量级自适应调整伪距观测权重的能力。
图 4 东北天三个方向上PPP定位结果
III动态数据测试结果及分析
采用一组船载动态数据进一步对三种加权方案的性能进行了测试，测试结果与静态数据的测试结果基本一致。
图 5 轮船运动轨迹
图 6 各利用时刻伪距测量残差及采用上述三种方案估计得到的伪距噪声标准的均方根误差
图 7 各颗卫星伪距测量残差及由三种方案估计得到的伪距噪声标准偏差的估值
图 8 东北天三个方向上PPP定位结果
张且且 副研究员
南京航空航天大学
初审：段鹏丽
复审：宋启凡
终审：金 君
资讯
○ 专刊征稿 | 用于三维地理信息的摄影测量和计算机视觉
声明：本站部分文章内容及图片转载于互联 、内容不代表本站观点，如有内容涉及侵权，请您立即联系本站处理，非常感谢！