Trimble RTX-PP分析GNSS定位精度和 观测时长的影响

陈 林，于国强

（1.青海地理信息产业发展有限公司，青海 西宁 810001；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江华东工程安全技术有限公司，浙江 杭州311122）

在2011年，Trimble公司推出了CenterPoint RTX[1-3]实时定位商业服务，可为提供实时cm级的精确位置。该服务依赖于实时生成的GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和QZSS卫星精确的轨道和时钟信息。CenterPoint RTX后处理服务（RTX-PP）[4-5]可以免费通过Web访问，RTX-PP在载波相位模糊度固定和收敛性能方面有明显优势，能够快速提供ITRF参考框架下高精度的绝对位置。

作为商业化应用十分成功的全球实时和事后精密定位服务系统，CenterPoint RTX基于Trimble全球分布的监测站进行实时定轨，实时钟差采样率为 1 Hz，能满足高频动态用户定位的需求。RTX-PP采用CenterPoint RTX计算得到的实时精密轨道和钟差，通过固定非差模糊度进行精密单点定位，能在15 min内将模糊度固定至整数解；其30 min内静态定位精度为水平1 cm，高程2 cm，24 h定位精度在mm级；其动态定位精度在30 min内能达到水平1.5 cm，高程2.5 cm[2,5]。

本文选取了MGEX[6-7]项目中的多星座GNSS测站观测数据，实验RTX-PP解算定位精度与观测时长的关系，从而指导实际作业。

1 测站选取和数据预处理

选取和收集了6个分别位于不同大洲的MGEX测站的2020-01-30观测数据，所有测站均为全星座大地测量型接收机，并且通过ITRF官网可以查询每个测站的准确坐标。图1和表1分别展示了测站全球位置分布和测站基本情况。

图1 测站位置分布情况（审图号：GS(2016)2950号）

表1 测站基本统计情况

数据质量分析采用G-Nut/Anubis软件[8]，结果显示，各系统卫星观测质量都非常好。之后，采用GFZRNX软件[9]将1D的RINEX 3.04版本的观测文件分割成1 H的24个观测文件。

$ gfzrnx -finp LHAZ00CHN_R_20200300000_01D_30S_MO.rnx -fout /lz/::RX3:: 00,DEU -split 3600 gfzrnx参数说明：-finp 输入文件，这里以LHAZ测站观测文件为例-fout 输出文件位置，/lz/::RX3:: 00，DEU表示以RINEX3版本命名输出到/lz目录下面-split 文件分割，3 600表示按照小时分割文件，30 s采样，1 h观测刚好3 600

2 数据处理

RTX-PP采用GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和QZSS卫星双频伪距和载波相位测量，从卫星端到接收机的载波相位和伪距测量方程表示如下[2,10]：

式中，Φi和Pi分别表示频率i载波相位和伪距观测值；ρ表示卫星到接收机天线的几何距离；c表示信号传播速度，一般等于光速；dT和dt分别表示接收机和卫星钟差；T表示对流层延迟；li表示频率i的电离层延迟；Ai和ai分别表示接收机和卫星对于频率i的偏移和变化；WΦ和wΦ分别表示接收机和卫星的天线相位转绕；BΦ,i和bΦ,i分别表示接收机和卫星对于频率i的载波相位偏差；Bp,i和bp,i分别表示接收机和卫星对于频率i的伪距偏差；λi表示频率N的载波波长；Ni表示频率i的整周模糊度；mΦ,i和mp,i分别表示频率i的载波相位和伪距的多路径效应；εΦ,i和εp,i分别表示频率i的载波相位和伪距的误差和残差。

RTX服务依赖Trimble公司全球分布的地表站快速提供高精度的卫星星历和钟差产品（改正了固体潮汐、极潮、海洋负荷效应、相对论效应等）；RTX-PP采用一种卡尔曼滤波器估计确定整周模糊度，把接收机时钟误差作为待估参数进行求解，并通过构建不同频率之间的无电离层模型，减轻由电离层延迟引起的一阶误差。

RTX-PP通过Web应用程序提供免费服务，用户将GNSS观测数据上传到CenterPoint RTX后处理服务进行定位计算。对于2017-03-23之前的数据集，计算结果提供ITRF2008的坐标，对于2017-03-23或之后的数据集，计算结果提供ITRF2014坐标，同时甚至可以通过选择地壳板块构造模型获得CGCS2000坐标。

3 结果分析

将选取的6个测站数据按照不同观测时长进行RTX-PP计算，表2展示解算精度和观测时长统计结果，受版面影响，只罗列LHAZ、JPLM两个测站； 表2中XYZ偏差表示RTX-PPP计算结果和ITRF2014在历元2020.08时刻坐标（官方提供：http://itrf.ensg.ign.fr/site_info_and_select/solutions_extraction.php）差值；图2展示了6个测站三方向解算精度序列图，中间横虚线表示标准绝对精度参考（数值为0，即与ITRF2014坐标完全一致），竖虚线表示观测时长6 h。

表2 RTX-PP解算结果与ITRF2014差值 （以LHAZ和JPLM为例）/m

图2 测站三方向定位精度与观测时间走势 （竖虚线表示观测6 h）

从解算结果发现，RTX-PP在全球范围内，定位精度随着观测时间增加，外符合精度（绝对坐标）可达到mm级别。统计6个测站的坐标较差，发现在观测时长小于6 h，内、外符合精度随着观测时长增加精度均不断提高，而超过6 h观测时长，外符合精度并没有明显提高。更进一步统计所有测站结果，发现6 h观测时长，定位结果能够到达mm级别，2 h观测时长可以达到2 cm左右定位结果。

4 结 语

本文在全球范围内选取MGEX项目测站，测试RTX-PP定位精度和GNSS观测时长的关系，分析结果显示，RTX-PP在全球范围定位精度不存在区域差异，且精度都随着观测时间增加，外符合精度可以达到 mm级别。进一步统计，发现6 h观测时长，定位结果能够到达mm级别，2 h观测时长可以达到2 cm左右定位结果。