精密单点定位技术原理(张小红)
GNSS精密单点定位基本原理及应用
GNSS精密单点定位基本原理及应用 【摘要】文中详细介绍了GN SS精密单点定位技术的基本原理及在各领域中的应用前景，供国土测绘界同行参考。 【关键词】GN SS；精密单点定位；大地测量 1.前言 精密单点定位是指利用全球若干地面跟踪站的GNSS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，对单台GNSS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算，利用这种预报的GNSS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GNSS定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GNSS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度，进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位，精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术，也是GNSS 定位方面的前沿研究方向。 2.精密单点定位基本原理 单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法，其优点是一台接收机单独定位，观测组织和实施方便，数据处理简单。缺点是精度主要受系统性偏差（卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等）的影响，定位精度低。应用领域：低精度导航、资源普查、军事等。对于单点定位的几何描述，保持GNSS卫星钟同GNSS接收机钟同步；GNSS卫星和接收机同时产生相同的信号；采用相关技术获得信号传播时间；GNSS卫星钟和GNSS接收机钟难以保持严格同步，用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。单点定位虽然是只需要一台接收机即可，但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。 精密单点定位为技术针对单点定位中的影响，采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术，如用户利用单台GNSS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内，点位平面位置精度可达1- 3cm，高程精度可达2- 4cm，实时定位的精度可达分米级。 利用上述推导的观测模型，即可采用卡尔曼滤波的方法或最小二乘法进行非差精密单点定位计算，在解算时，位置参数在静态情况下可以作为常未知数处理；在未发生周跳或修复周跳的情况下，整周未知数当作常数处理，在发生周跳的情况下，整周未知数当作一个新的常数参数进行处理；由于接收机钟较不稳定，且存在着明显的随机抖动，因此将接收机钟差参数当作白噪声处理；而对流层影响变化较为平缓，可以先利用Saastamonen或其他模型改正，再利用随机游走的方
精密和超精密加工的应用和发展趋势
精密和超精密加工的应用和发展趋势 [摘要]本文以精密和超精密加工为研究对象，对世界上精密和超精密加工的应用和发展趋，势进行了分析和阐释，结合我国目前发展状况，提出今后努力方向和发展目标。 【关键词】精密和超精密加工；精度；发展趋势 精密和超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一，各技术先进国家在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。 美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在20世纪50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μm），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室和Y－12工厂在美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件￠2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。 在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0.1μm，表面粗糙度Ra<10nm。 日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。 我国的精密、超精密加工技术在20世纪70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超
精密单点定位软件rtklib的静态定位测试
精密单点定位软件RTKLIB 的静态定位测试 摘要：阐述了RTKLIB 精密单点定位中使用的数据预处理方法以及电离层、对流层、频间偏差等误差项的采用的改正方法，设计了精密单点定位的解算策略并配置了RTKLIB 软件界面中的关键参数，采用事后、快速、超快速等四种星历及钟差产品对北京站单天观测值进行解算。结果表明四种种产品单天误差均在厘米级，其中igs 和igr 误差较小。 1 引言 精密单点定位（PPP ），即非差相位单点定位，提出于上世纪七十年代子午卫星时代，九十年代中期国际IGS 组织开始向全球用户提供精密星历和精密钟差产品，为精密单点定位的发展提供了良好的机会。由于其具有单台接收机实现高精度定位、定位不受作用距离限制、作业机动灵活、成本低效率高、应用广泛等优点，越来越受到人们的重视，相关学者与研究机构也对其进行了深入的研究，取得了一系列成果。美国喷气推进实验室的Zumberge 等研究人员利用GIPSY 软件和IGS 星历，取得了单天解静态定位精度1到2cm 左右，动态2.3到3.5 dm 左右的实验结果（1997） ；加拿大Calgary 大学的高扬博士对PPP 的理论和算法进行了深入的研究，并开发了相关软件；武汉大学叶世榕博士在其博士论文中对精密单点定位进行了详细的研究（2002） ；武汉大学的张小红教授经过多年理论研究，开发出了精度和可靠性已达国际先进水平的高精度PPP 商业化软件TriP ；武汉大学卫星导航定位中心自主研发的PANDA 软件在精密定轨和PPP 方面也具有很高的精度；此外还有本文使用的日本东京海洋大学的Tomoji Takasu 研发的RTKLIB 软件。 本文简要介绍了精密单点定位的理论基础，采用RTKLIB 软件对IGS 北京站观测数据进行静态精密单点定位实验，利用不同星历钟差产品对其定位精度进行了详细的分析，并将解算结果与准确值对比，为使用该软件提供了参考。 2 精密单点定位数学模型 GPS 伪距观测值观测方程如式（1）所示，GPS 载波相位观测值如式（2）所示。 )()(/i i ion trop orb i P d d d dT dt c P ερ++++-+= （1） )()(/i i i i ion trop orb i N d d d dT dt c Φ++-++++=Φελρ （2） 式中，i P 、i Φ分别为伪距观测值和载波相位观测值；ρ为GPS 接收机和卫星间的几
(精密单点定位)
简介 精密单点定位--precise point positioning（PPP） 所谓的精密单点定位指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS 观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据; 同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数; 用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术 是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。 编辑本段精密单点定位基本原理 GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。 编辑本段密单点定位的主要误差及其改正模型 在精密单点定位中, 影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差(卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应);与接收机和测站有关的误差(接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等);与信号传播有关的误差(对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应)。由于精密单点定位没有使用双差分观测值, 所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。有两种方法来解决:a.对于可以精确模型化的误差,采用模型改正。b.对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。 什么是PPP（精密单点定位）？ (2009-08-02 13:58:03) GPS从投入使用以来，其相对定位的定位方式发展得很快，从最先的码相对定位到现在的RTK，使GPS的定位精度不断升高。而绝对定位即单点定位发展得相对缓慢，传统的GPS 单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的。其优点是数据采集和数据处理较为方便、自由、简单, 用户在任一时刻只需用一台GPS 接收机就能获得WGS284 坐标系中的三维坐标。但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米;用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米, 卫星钟改正数的误差为±20
GPS单点定位精度分析
GPS单点定位精度分析 摘要：GPS单点定位因其体积小灵敏度高等优势在旅游、测绘等众多领域得到了广泛的应用，但测量精度低是其进一步推广的瓶颈。本文对GPS单点定位时，误差经过多长时间才会稳定在一个较小的范围内进行了研究。 关键词：GPS单点定位；手持GPS接收机；等精度观测值的最或然值人们在GPS应用过程中，一般都会采用相对定位的作业方式，以便于通过组差消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差以及削弱对流层延迟、电离层延迟等相关性比较强的误差影响，以达到提高精度的目的。这种作业方式不需要考虑复杂的误差模型，具有定位精度高、解算模型简单等优势，但也有不足之处，比如作业时必须有两台以上的接收机，其中至少需要一台放在已知站点上观测，这样就影响了作业效率，增加了作业的成本。除此之外，随着距离的增加，电离层延迟、对流层延迟等误差相关性减弱，这样只有延长观测的时间，才能达到预期的效果和精度。因此，许多研究人员已经开始对单点定位进行研究。 1数据采集 本次实验所采用的工具为GARMINlegend传奇手持GPS接收机。选择四周空旷，易于接收GPS的信号的实验场地，可以减少多路径误差的影响。 本次实验的时间选在5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日这5天下午15：00-16：00，实验日期的天气都是晴天少云，有助于提高GPS定位的精度。特征点选取后，在五天内利用手持GPS接收机，每天下午15：00-16：00对特征点进行1小时的连续观测。 2数据处理 由于条件的限制，没能得到特征点的真实坐标，由此只能用数学方法以求出特征点的平均坐标，这里使用最或然值法求特征点的坐标，即把手持GPS 接收机测得的特征点的坐标依次记录，并算出特征点的这些测量结果的经度最或然值、纬度最或然值和海拔高度最或然值。 为更好的提高GPS单点定位的精度，可以采取外部数据的处理方法即定位数据后处理的方法来提高手持GPS的定位精度。手持GPS接收机定位时，每输出一次定位数据仅需一秒钟，因此在持续的连续测量时，就可以测得大量的GPS 定位数据，定位数据后处理正是依据大量的测量数据，利用数学方法对这些测量数据进行处理，用以提高GPS 的定位精度。我们采用的最或然值法是一种简便可行的方法。 （1）出N、E、H的坐标值随测量时间的变化图。由于数据变化都在后两位数，为了数据处理简便我们支取后两位数进行处理，最后再加上前面的数据(如N37°23.280′、E117°58.966′我们分别只取了80和66)。利用Excel将数据依测量
浅谈GPS精密单点定位技术
科 技 天 地45 INTELLIGENCE ··· ·····················浅谈GPS 精密单点定位技术 吉林省基础地理信息中心 刘振宇 摘 要：本文介绍了GPS 精密单点定位技术的概念、产生、主要原理、数学模型 等初步知识，扼要介绍了在应用中应解决的关键技术问题，并展望了该技术的实际应用前景。 关键词：GPS 精密单点定位技术 原理 应用 1 GPS 精密单点定位技术的产生 GPS 空间定位技术以其定位的高度灵活性和常规测量技术无法比拟的高精度成为现阶段常规大地测量的主要技术手段，彻底的改变了传统的野外测量模式，并且在可预见的一个时期内尚无一种技术手段可以代替。 GPS 空间定位技术同所有的新生事物一样，有着发生、发展、成熟的变化过程。随着我们对GPS 空间定位技术本质认识的不断深入，在理论与使用方法上也在不断的进行创新。从第一代的伪距定位、载波相位测量到第二代的实时动态定位、广域差分技术，直至目前第三代的网络实时动态定位、精密单点定位技术，GPS 空间定位技术留下了一条清晰的发展历程。第三代的网络实时动态定位、精密单点定位技术业已发展成熟，正处在面向实用推广的过程。 美国喷气推进实验室 （Jet Propulsion Laboratory，JPL）是美国国家航空和宇宙航行局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）下属的一家科研机构，主要从事空间科学的研究。1997年以来JPL 的研究人员利用该机构研制的GPS 高精度定轨定位软件——GIPSY 的某些功能模块实现了精密单点定位，并发表了多篇文章。由此宣告了一种全新的GPS 定位模式的诞生。 2 GPS 精密单点定位技术的概念 所谓精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）是指利用GPS 卫星的事后精密星历、事后精密卫星钟差作为已知坐标起算数据，用户利用单台GPS 双频全波长接收机在全球范围内的任意位置进行高精度的空间定位。该技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术，也是GPS 定位方面的前沿研究方向。 3 GPS 精密单点定位技术的主要原理 在目前GPS 空间定位技术的各种手段中，除去精密单点定位外，所采用的数学模型均为差分模型。（对应的实现手段是相对定位方法，即要求在作业过程中必须有两台以上的GPS 接收机进行同步观测。）其主要原理是利用差分的方法来消除两个测站公共部分的系统误差，从而达到精确的相对定位。随着我们对GPS 技术本质认识的不断深入，对GPS 测量过程中产生的各种系统性误差有了更细致的了解，因此可以针对各种系统性误差分别建立起相对应的精确的数学模型对系统性误差进行描述、估计和处理，从而可以采用非差分的数学模型来替代差分数学模型来进行数据处理，并利用GPS 卫星的事后精密星历、事后精密卫星钟差作为已知坐标的起算数据，直接获得待定点的三维坐标。简而言之，所谓GPS 精密单点定位技术的实质就是采用经验的公式对GPS 测量过程中产生的系统性误差进行描述，并在数据处理过程中进行误差改正，从而获得精确的测量结果。 在GPS 精密单点定位技术中，利用事后卫星钟差估计值消去卫星钟差项，并且采用双频观测值消除了电离层影响，顾及以上各项则其观测值误差方程如下： p j j trop j j p i P i i t C i i v εδρδρ+?+?+=)()()()()( Φ Φ+Φ???++?+=ελλδρδρ)()()()()()(i i N i i t C i i v j j j trop j j 式中： j 为卫星号，i 为相应的观测历元,C 为真空中光速。 )(i t δ为接收机钟差，)(i j trop δρ为对流层延迟影响。p ε、Φε为多路径、观测噪声等未模型化的误差影响。 )(i P j 、)(i j Φ为相应卫星i 历元的消除了电离层影响 的组合观测值，而)(i v j p 、 )(i v j Φ 为其观测误差，λ为相应的波长。 )(i j ρ为信号发射时刻的卫星位置到信号接收时刻接收机位置之间的几何距离。 )(i N j 为消除了电离层影响的组合观测值的整周未知数。 这样精密单点定位的主要工作量即为将p ε、 Φε多路径、观测噪声等未模型化的误差影响采用精确的数学模型或经验的数学模型进行描述，在此就不具体展开讨论了。 待定参数为：[]T j nsat j zd N t z y x i X ),1()(==δρδ其中x、y、z 为三维位置参数、t δ接收机钟差参数、zd δρ对流层延迟参数、j N 为整周未知数参数。 利用上述观测模型，即可采用序贯最小二乘法或卡尔曼滤波的方法进行非差精密单点定位计算。
实时精密单点定位
实时精密单点定位（PPP）是可能通过实时卫星轨道和时钟校正的可用性广播星历，播放的实时校正（BCS）。实时BCS是目前在全球以及区域的参考帧。在这方面的贡献，PPP使用这些全球性和区域性BCS的性能分析1983北美基准（NAD83）。为当前区域NAD83 BC 方法确定的局限性和协调的差异导致了与传统方法相比，显示全球BC。虽然偏差所造成的不同的参考帧的使用被证明是亚厘米级，它也表明，他们可以通过PPP算法或区域BC方法改性降低或消除。分析了三种不同的变体进行PPP，单一频率的电离层的自由变体，双频电离层自由变体，和一个单一频率的电离层修正变异。 精密单点定位（PPP）是一个全球定位系统（GPS）处理非差伪距和载波相位测量从一个独立的GPS接收机的高精度计算分米或厘米在全世界遍地开花的位置定位方法（藏伯格等人。1997；2001 ovstedal库巴和荷鲁克斯；2002）。近年来，服务已经开发了允许高精度星历数据可实时用户（代码2006；库巴泰特里等人2003。2005烘烤2010）。这样的情况了，并将继续创造，PPP应用范围广（荷鲁克斯等人。2004、高2008；比斯纳）。这种服务的重要例子是实时（RT）的GPS卫星的轨道和时钟校正广播星历（Sohne等人。2008。这些RT 广播改正（BCS）用户提供精确的轨道和时钟校正所需的PPP。BCS在全球参考框架不仅可以（GRF）也在一组选定的区域参考框架（RRFS），如北美基准（NAD）1983（NAD83）（BKG 2010；Sohne 2010）。在这方面的贡献，这些NAD83区域BCS使用（微构件系统）的单和双频率PPP是第一时间分析及其与更传统的全球BCS的使用性能（GBC上将）的比较。 在微构件系统的理论基础是认为当处理独立的GPS数据，获得用户的位置的参考框架定义的参考系统，实现了卫星位置。因此，在文献中已GRF RRF卫星轨迹的转换是一个有用的替代GRF RRF的站坐标变换因为它有可能简化访问RRF允许用户在一个全局数据区域专门工作表明（克蕾默等人。2000；库巴2002；克蕾默2006；Schwarz 1989）。 本文的组织如下。能够评估作用的参考帧播放的PPP，NAD83简要描述和国际地球参考框架（ITRF），和他们的椭球坐标的差异，在随后的部分了。然后，GBC和红细胞的方法，单和双频率NAD83 PPP协议的分析和比较。目前的RBC 方法确定的局限性和协调的差异导致他们对GBC的方法示出。其次，它是如何修改PPP算法或红细胞的方法，这两种方法之间的一致性恢复。由于确定的PPP RBC方法的局限性是固有的作为一个结果，不同的参考帧的使用，这方面的贡献的结果是在更换NAD83 2018提供了一个新的几何数据，删除不同意ITRF计划的支持（NOAA 2008）。 对PPP的BCS是理解中的重要作用的正确使用的参考帧播放。因此，本节中的ITRF转换NAD83，其链接，这种改造在位置相关的椭球坐标的两帧之间的差异的影响作了简要的介绍。 北美基准1983 所采用的数据和参考在美国和加拿大的空间定位系统是NAD83。详细的介绍了它的定义，建立，和进化，读者可以参考施瓦茨（1989），斯奈和索勒（2000a，b），索勒和斯奈（2004），克雷默等人。（2000），与克雷默（2006）。NAD83首次实现的，这在很大程度上依赖卫星多普勒观测，由美国国家大地测量1986通过（NGS）。它被称为NAD83（1986）。自那时以来，NAD经历了又一个五实现在美国，最后一个是NAD83（cors96）。此实现，正是联系在一起的NAD83 ITRF框架，它是一个地心坐标系统的最佳实现（鲍彻和altamimi 1996）。为了这
精密单点定位技术及其应用
精密单点定位技术及其应用 摘要：GPS 精密单点定位技术是目前GPS 研究领域的热点之一。文中先简要介绍了精密单点定位的数学模型、数据处理总体思路。探讨了精密单点定位技术的定位原理及误差来源, 并比较了精密单点定位与RTK, 展望了精密单点定位技术在城市建设中的应用。 关键词：精密单点定位；解算过程；误差源；应用 1.前言 精密单点定位是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。 2 精密单点定位基本原理 GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。 2.1 ITRF 参考框架 ITRF 是国际协议地球参考系(ITRS)的具体体现,ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS 和DORIS 等空间大地测量技术和观测数据, 由IERS 中心局IERS CB 分析得到一组全球的站坐标和速度场。IERS 中心局每年将全球跟踪站的观测数据进行综合处理和分析, 得到一个ITRF 框架,并以IERS 年报和IERS 年报和 IERS 技术备忘录的形式发布。ITRF 的定义是通过对框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现。不同时期ITRF 框架之间的四个基准分量定义是不同的,存在很小的系统性的差异,当然这些差异可以通过7个参数表示。 2.2 精密单点定位数学模型
精密单点定位
精密单点定位PPP 精密单点定位（precise point positioning ，缩写PPP ），指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS 观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。在卫星导航应用之中，GPS 作为定位的意义越来越重要，不论是军事上还是工程等方面上，导航定位的研究依然是一个不老的研究主题。精密单点定位更是导航定位中的一个很值得研究的问题。 PPP 根本上讲属于单点定位范畴，那么单点定位又是怎样进行测量定位的呢？单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法，其优点：一台接收机单独定位，观测组织和实施方便，数据处理简单；缺点：精度主要受系统性偏差（卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等）的影响，定位精度低。应用领域：低精度导航、资源普查、军事等。对于单点定位的几何描述，三个站星距离，作三个球面三个球面两两相交于两点，如下图所示： 站星距离的测定：保持GPS 卫星钟同GPS 接收机钟同步；GPS 卫星和接收机同时产生相同的信号；采用相关技术获得信号传播时间；GPS 卫星钟和GPS 接收机钟难以保持严格同步，用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。单点定位虽然是只需要一台接收机即可，但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。PPP 针对单点定位中的影响，采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术，如用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内，点位平面位置精度可达1~3cm ，高程精度可达2~4cm ，实时定位的精度可达分米级。 精密单点定位的数学模型，对于伪距： (S R i i ion trop t t x V V c V c V ρ=--+?-?0()()()S R i i i i i t i ion i trop i i t V l dX m dY n dZ c V c V V V ρρ=---+?-?+---误差方程为：
我对精密超精密加工技术的认识
我对精密超精密加工技 术的认识 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
我对精密超精密加工技术的认识目前，精密、超精密技术在我国的应用已不再局限于国防尖端和航空航天等少数部门，它已扩展到了国民经济的许多领域，应用规模也有较大增长。计算机、现代通信、影视传播等行业，现都需要精密、超精密加工设备，作为其迅速发展的支撑条件。计算机磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面棱镜、复印机的感光筒等零部件的精密、超精密加工，采用的都是高效的大批量自动化生产方式。 传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达~μ;m，最好可到μ;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤μ;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。抛光是利用机
实时精密单点定位研究综述
实时精密单点定位研究综述 发表时间：2016-03-24T12:00:43.883Z 来源：《基层建设》2015年24期供稿作者：高乔肖建东胡慧娟[导读] 长安大学 GPS精密单点定位（PPP）是一种利用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差以及双频载波相位观测值. 长安大学陕西西安 710054 摘要：GPS精密单点定位（PPP）是一种利用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差以及双频载波相位观测值，并采用非差模型进行高精度单点定位的方法。实时精密单点定位技术（RT-PPP）已成为当前GNSS领域的研究热点，也将是目前乃至未来实时高精度动态定位的主要技术手段之一。本文对其从研究背景、国内外研究现状，以及发展前景等方面进行了综述。 关键词：GPS；实时精密单点定位；研究背景；发展现状；前景 1 研究背景 全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国从上世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的新一代卫星导航定位系统。目前，GPS以全天候、高精度、自动亿、高效益等显著特点，诸多领域得到了广泛应用。GPS的出现，给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。传统的GPS单点定位是指利用单台接收机的测码伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行定位，因其较低的定位精度已不能满足精密导航、大地测量、变形监测、精密工程测量等的要求。 为了提高精度，出现了GPS相对定位，它是用两台以上接收机同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量。GPS相对定位通过组成差分观测值来消除接收机钟差、卫星钟差等公共钟差以及减弱对流层延迟、电流层延迟等相关性的影响，因此，它是目前GPS定位中精度最好的一种方法。 PPP技术作为一种最近十几年发展起来的一项GPS定位新技术，在低轨卫星精密定轨、高精度坐标框架维持、区域或全球性科学考察、航空动态测量和海洋测绘等方面具有不可估量的应用前景，目前己经成为GPS导航和定位界的研究热点。经过近十几年国内外学者的研究，精密单点定位的事后处理算法及应用已经比较成熟。与相对定位中的实时定位技术RTK相对应，在实时GPS卫星轨道和钟差产品的支持下，精密单点定位的数据处理可以在实时情况下进行，得到实时定位结果，称之为实时PPP技术。实时PPP定位技术与目前已有两种GPS实时定位服务系统（基于单基准站RTK技术系统和基于多基准站的CORS系统）相比具有以下显著优点： 1.系统服务覆盖区域大； 2.总投资和运营成本低。 2 国内外研究现状与进展 国际GPS服务组织IGS（International GPS Service）是国际大地测量协会IAG（International Association of Geodesy）于1993年创建的一个为GPS提供应用服务的国际组织。由于IGS能够提供精密的卫星星历和卫星钟差，因此，就使得单点定位无需差分而获得高精度成为可能。JPL的Zumberge等人在1997年就提出了利用双频接收机进行非差单点定位。NRCan（Natural Resources Canada）的Kouba和Herous（2000）首先详细地论述了利用双频接收机进行非差单点定位技术。JPL的Muellerschoen（2000）等人提出了全球实时精密单点定位技术。加拿大Calgary大学的Gao Y和Shen X（2001）也对此作了详细的论述，同时提出了一种新的观测模型。除了以上的学术研究机构外，几个大的商业公司对精密单点定位技术也非常关注并且进行了不同程度的研究，如NAVCOM公司的StarFire和Omnistar-HP系统就包含有精密单点定位的内容（Bisnath，2003）。 在国内方面，黄珹等人研究了采用GIPSY软件的精密单点定位方法解算区域基准网问题。武汉大学的时世榕博士对非差相位精密单点定位技术进行了深入研究，并利用自己提出的改进模型及自行研制的定位软件进行了试算。武汉大学的张小红副教授也对PPP作了深入的研究，并首次将PPP技术应用到航空测量和极地科学考查中，并编制了Trip解算软件。 从国内外研究成果的分析来看，目前研究的重点主要集中在PPP定位模型的建立、大气折射的影响分析、软件实现和PPP静态定位精度分析等方面，对于动态精密单点定位的精度研究还不够深入。与GPS相对定位技术不同，PPP技术由于采用非差观测值进行数据处理，破坏了相位模糊度的整周特性，这使得不能进行非差相位模糊度的固定。而相对定位技术由于采用站际星际二次差观测值，UPD在二次差过程中被消去，从而使得双差模糊度具有整数特性。因此，要使PPP能够达到工程上的实时定位要求，就必须开展加快PPP定位收敛速度的研究。 国际上众多学者尝试进行精密单点定位中相位模糊度固定，并取得了可喜的进展。上述各种精密单点定位整周模糊度固定方法大致可以分为两类：一类是估计破坏相位模糊度整数特性的硬件延迟非整周部分的方法，简称为FCB方法；另一类则是不显式估计硬件延迟非整周部分，而采用卫星钟差参数吸收这些硬件延迟，从而在定位计算中恢复了模糊度整数特性的方法，简称为IRC方法。Geng等人从理论推导和算例分析两个方面证明了这两种方法是等价的。为与相对定位模式中的实时动态定位RTK区别，GPS界将整周模糊度固定的实时精密单点定位称之为PPP-RTK。显然，整周模糊度固定的FCB方法和IRC方法均可用于PPP-RTK。 综上所述，当前实时精密单点定位技术得到了广泛的重视和飞速的发展，一方面是实时精密单点定位得到了广泛的应用，出现了多个成熟的商业系统；另一方面制约精密单点定位技术实时应用的模糊度固定技术取得了重大进展，发展了多种适用于PPP的整周模糊度固定方法。可以预见，实时精密单点定位技术将取得重大突破，高精度GPS定位模式将恢复到最初GPS系统设计者的单点绝对定位模式。 3 发展前景与趋势 由于其硬件构成简便、定位灵活方便、不受作用距离限制等优点，实时精密单点定位技术已经成为当前GNSS界的研究热点之一。和静态精密单点定位相比，动态精密单点定位在对流层延迟改正、多路径效应等误差改正方面更为复杂，在探测、修复周跳和整周模糊度的确定方面也更为困难。 但与静态定位相比，动态或实时定位的研究不多。由于将来在GIS数据采集、精密导航、科研考察等领域中需要用到精密的动态定位，GPS精密单点定位将会发挥更加重要的作用，动态或实时动态GPS精密单点定位则会更具有实用价质。此外，由于目前单频GPS接收机价格较双频接收机低很多，基于单频GPS精密单点定位也是值得研究的一个课题。
超精密加工领域国内外发展状况分析比较
超精密加工领域国内外发展状况分析比较 摘要:超精密加工技术的发展程度决定了我国综合国力的发展步速，因此正确、直观、深入的了解超精密加工的国内外发展状况并进行分析比较，对于加快我国工业发展是十分必要和重要的。 关键词:超精密加工；国内外；分析比较 前言： 超精密加工的技术范畴 由于加工技术水平的发展，超精密加工划分的界限逐渐向前推移，但在具体数值上没有固定的界定。根据目前技术水平及国内外专家的看法，对中小型零件的加工形状误差△和表面粗糙度Ra的数量级可分为以下档次。精密加工:Δ=1。0~0。1 μm，Ra=0。1~0。03 μm；超精密加工：Δ=0。1~0。01 μm，Ra=0。03~0。005 μm；纳微米加工：Δ<0。01 μm，Ra<0。005 μm。随着科学技术的飞速发展，超精密加工技术日趋成熟，已形成系列，它包括超精密切削、超精密磨削、超精密微细加工、超精密计量等，并向更高层次发展。 超精密加工的影响因素很多，只有广泛研究和综合采用各种新技术，并在各方面精益求精，才能突破目前常规加工技术不能达到的精度界限。实现超精密切削加工的条件主要包括超精密加工机床、超精密切削刀具、超精密加工环境、超精密加工的工件材质、超精密加工用夹具和超精密测控技术等多项技术。超精密加工技术实际上就是这些技术的综合应用。现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑。 ; 主体： 1. 国内外发展现状及比较分析 国际上本领域发展状况 超精密加工发展到今天，已经取得了重大进展，超精密加工已不再是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题，而成为一项包含内容极其广泛的系统工程。影响超精密加工精度的主要因素包括：超精密机床、超精密加工工具（刀具、磨具、磨料等）、超精密加工工艺、被加工材料、夹具、在线检测与误差补偿、超精密加工环境（包括恒温、隔振、洁净控制等）。只有将各个领域的最新技术成就集成起来，才有可能实现超精密加工。 国际上本领域基础研究发展状况 超精密加工是以每个加工点局部的材料微观变形或去除作用的总和所体现的。其加工机理随着加工单位（加工应力作用的范围）和工件材料的不均质程度（材料缺陷或因加工产生缺陷）不同而异，若在硬脆材料（如陶瓷、硅单晶等）表面用金刚石刃头划个刻痕，硬脆材料则发生脆性破坏，在材料表面残留无数微裂纹。由压入所引起的变形破坏范围的模型为压痕半径，Rs 为表面上裂纹长度，c 为弹性变形范围的边界。根据这一模型，就可以解释为什么脆性材料磨削过程中不仅有带裂纹的磨痕，同时还掺杂一些由塑性变形而引起的磨痕。但若在磨削及抛光时将加工单位减小，那么就成了因滑移而产生塑性变形的破坏方式来进行加工。虽然，塑性域加工可获得与抛光相当的表面粗糙度，但亚表面损伤（如位错、滑移等）较大。若将加工单位进一步减小至分子或原子级单位，在材料弹性域范围内实现加工，这时材料的化学性能将支配着加工，就可能进行无损伤加工。当加工尺度达到纳米级时，会产生一系列介观物理现象，如：小尺度效应、量子尺寸效应等，此时再用宏观的切削原理来描述加工过
影响机械加工精度的因素及其分析
影响机械加工精度的因素及其分析 一、在机械加工中，把机床、夹具、刀具、工件构成的一个封闭系统称为工艺系统。 二、根据切削过程的物理本质和工作阶段，可以把影响机械加工精度，造成加工误差的因素分为三个方面： 1．加工前存在的误差：（1）原理误差：某些加工方法即存在着误差； （2）机床、夹具、刀具本身的误差； （3）工作、夹具、刀具调整时的误差。 2．切削过程中物理因素所产生的误差：（1）切削力和其它力使工艺系统发生变形； （2）切削热和其他热源使工艺系统发生变形。3．切削后出现的误差：（1）工件内应力重新分布而产生的变形； （2）测量工件时的测量误差。 这些误差的产生的原因可以归纳为以下几个方面：（1）加工原理误差 （2）工艺系统的几何误差 （3）工艺系统受力变形引起的误差 （4）工艺系统受热变形引起的误差 （5）工件内应力引起的加工误差 （6）测量误差 ?加工原理误差 加工原理误差是指采用了近似的刀刃轮廓或近似的传动关系进行加工而产生的误差。 ?工艺系统的几何误差 一、由于工艺系统中各组成环节的实际几何参数和位置，相对于理想几何参数和位置发生偏离而引起的误差，统称为工艺系统几何误差。工艺系统几何误差只与工艺系统各环节的几何要素有关。 二、工艺系统的几何误差对加工误差的影响 工艺系统的几何误差对加工误差的影响主要体现在机床的几何误差对加工误差的影响。 机床的几何误差是通过各种成形运动反映到加工表面的，机床的成形运动主要包括两大类，即主轴的回转运动和移动件的直线运动。因而分析机床的几何误差主要包括主轴的回转运动误差、导轨导向误差和传动链误差。 （一）主轴的回转运动误差 1．主轴的回转运动误差是指主轴实际回转轴线相对于理论回转轴线的偏移。 2．机床主轴回转轴线的误差运动，可以分解为： （1）轴向窜动：指瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动 主要影响工件的的端面形状和轴向尺寸精度。 （2）径向跳动：指瞬时回转轴线平行于平均回转轴线的径向运动量 主要影响加工工件的圆度和圆柱度。 （3）角度摆动：指瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度作公转 对工件的形状精度影响很大，如车外圆时，会产生锥度。 实际上，主轴回转误差的三种基本形式是同时存在的，主轴回转误差运动是这三种误差的合
精密单点定位技术的相关理论及其应用
精密单点定位技术的相关理论及其应用 陆贤东，齐建伟 中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州 (221008) E-mail: luxiandong2006@https://www.wendangku.net/doc/c6248098.html, 摘要：本文主要从理论上系统阐述了精密单点定位技术的相关理论，对精密单点定位误差处理数学模型作了详细的分析，展望了精密单点定位技术的发展和应用。 关键词：精密单点定位；IGS；数学模型；误差分析 0. 引言 随着我国海洋战略的实施,海洋科研、海洋开发、海洋工程等海上活动日益增加,对定位精度的要求也呈现出多样化,如精密的海洋划界、精密海洋工程测量等,要求能够达到十几或几十厘米的定位精度,而采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度,如果使用RTK功能,作 用距离又不能达到;对于这部分定位需求,现有的定位手段无法满足要求,需要寻求新的定位 方式或技术。本位系统的阐述了精密单点定位技术的由来和系统组成，对精密单点定位技术的原理及误差处理数学模型作以下详细分析。 1.精密单点定位技术的原理 精密单点定位技术（PPP－Precise Point Positioning)由美国喷气推进实验室( JPL ) 的Zumberge于1997年提出。20世纪90年代末,由于全球GPS跟踪站的数量急剧上升,全球GPS 数据处理工作量不断增加,计算时间呈指数上升[2]。为了解决这个问题,作为国际GPS服务组织( IGS)的一个数据分析中心, JPL提出了这一方法,用于非核心GPS站的数据处理。该技术的思路非常简单,在GPS定位中,主要的误差来源于三类,即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。利用IGS提供的高精度的GPS精密卫星星历和卫星钟差，以及单台双频GPS接收机采集的载波相位观测值，采用非差模型进行精密单点定位。精密单点定位的优点在于在进行精密单点定位时，除能解算出测站坐标，同时解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层延迟改正信息等参数,这些结果可以满足不同层次用户的需要(如研究授时、电离层、接收机钟差、卫星钟差及地球自转等)。 2.IGS的相关介绍 精密单点定位技术（PPP－Precise Point Positioning)指的是先利用全球若干IGS跟踪站的GPS观测数据计算出精密卫星轨道参数和卫星钟差，然后在此基础上对单台接收机的载波相位或伪距数据进行处理，得到一些相关参数，在相关领域进行应用。IGS由GPS卫星跟踪网、数据中心、分析中心、中央局、工作组。其中工作组包括低轨卫星研究工作组、GLONASS工作组、电离层工作组、对流层工作组和时频传递工作组。低轨卫星研究工作组研究利用IGS全球跟踪网进行低轨卫星（LEO）定轨、掩星技术等方面的研究； GLONASS 工作组综合利用GPS/GLONASS卫星数据，进行大地测量与地球动力学研究；电离层工作组是发展全球性和区域性的电离层延迟图。对流层工作组是发展全球性和区域性的对流层延迟图，为气象学服务；时频传递工作组是利用GPS时间共视技术（GPS Common View)进行高精度时间比对，维护协调世界时(UTC)。
PPP(精密单点定位)
GPS精密单点定位 陈超 （20101001738 115103班） 摘要 GPS测量主要分为相对定位和绝对定位。我们在课堂上已经学习了差分GPS 测量（相对测量），通过双差消除或者削弱了卫星星历误差、电离层延迟、对流层延迟和接收机钟差，观测方程中只剩下了基线向量3个分量和整周模糊度N，这样模型简单了，精度也提高了。这对工程运用是很方便的，但是对我们全面学习GPS是不利的。单点定位就不同了，需要考虑各种模型，需要对各种误差进行改正，才能达到我们需要的精度要求。因此，研究精密单点定位，对我们全面深入的学习GPS是很有必要的。 基于此，我的GPS的结业课程报告题目选择了GPS精密单点定位。但是，这涉及的知识确实很多，每一个误差改正研究透彻都需要花很多精力与时间，在短时间内全面深刻的掌握是不可能的。所以，我有侧重的选择了几个方面的问题。 根据卫星星历以及一台GPS接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中的绝对坐标的方法称为单点定位，也成绝对定位。单点定位的优点是只需要一台接收机即可独立定位，外业观测的组织和实施较为方便自由，数据处理也较为简单。 但是，单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟的钟误差（指进行卫星钟差改正后的残余误差）以及卫星信号的传播过程中大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。对于测绘类领域需要精确获得点位的空间坐标，传统单点定位的精定不足以达到，限制了在测量领域的广泛运用。 基于上面原因，近年来，出现了以精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较为严密的数学模型为特征的精密单点定位技术（Precise Point Positioning，PPP）。GPS 非差相位精密单点定位是利用GPS 卫星精密星历及由一定方法确定的精密卫星钟差，以单台双频GPS 接收机采集的非差相位数据作为主要观测值来进行单点定位计算，其精度可达分米级甚至厘米级。由于它可利用单台接收机在全球范围内进行静态或动态独立作业，并且能直接得到高精度的ITRF 框架坐标，因此，它在区域高精度的坐标框架维持，区域或全球性的科学考察，高精度动态导航定位及低轨卫星的定轨等方面都具有不可限量的应用前景，是目前GPS 界研究的热点。 基于此，本文介绍精密单点定位原理与实现，主要内容如下： 1、比较单点定位与高精度GPS双差定位的共异性。 2、全面的介绍了国内外精密单点定位的研究现状。 3、详细的阐述了非差相位精密单点定位的观测模型、随机模型和各种误差改正模型。 关键词：精密单点定位国内外研究现状非差相位观测误差改正模型 1