国家授时中心研究人员提出一种基于滑动时间窗口的实时窄巷UPD估计方法

在精密单点定位(PPP)技术的发展中,模糊度解算(PPP-AR)一直是一个核心挑战。传统的PPP算法基于浮点解,需要较长时间才能实现模糊度参数的收敛,这限制了其在实时应用中的效率。为了克服传统方法的局限性,国家授时中心科研人员提出了一种基于滑动时间窗口的实时NL UPD估计方法。该方法通过控制用于估计UPD的数据观测时间在一个合适的时间窗口内,使得在这个窗口内NL UPD可以视为常数,从而更准确地反映其真实变化特性;同时,为了优化计算过程,减少冗余文件读取、冗余计算和不必要的内存消耗,科研人员还设计了一种实时积累正常方程的方法,通过在一个历元内不断积累正常方程,并在满足条件时(如每20分钟)集成这些方程来求解NL UPD。

为了进一步验证上述方法,科研人员利用了来自美国密苏里州CORS网络的观测数据,对提出的基于滑动时间窗口的NL UPD估计方法进行了试验验证。结果表明,采用新方法估计的NL UPD产品表现出更大的波动幅度和更快的变化速率,这表明新方法更擅长捕捉UPD的细微变化,并能更准确地反映其真实值。此外,在PPP-AR定位结果方面,新方法也表现出了显著的优势。使用新方法估计的UPD产品进行PPP-AR解算时,首次固定成功率、平均首次固定时间(TTFF)和正确固定率均得到了显著提升。在20分钟内,使用传统方法估计的UPD产品进行PPP-AR解算的首次固定成功率在71%至78%之间,而使用新方法估计的UPD产品时,这一成功率均超过了88%,部分站点甚至接近或达到了100%。同时,新方法还显著缩短了平均TTFF,并提高了正确固定率,特别是在设置较高的定位误差阈值时,新方法的优势更为明显。

1 使用新方法估计的全天窄巷UPD

2 使用新方法后的模糊度残差结果


上述结果充分验证了基于滑动时间窗口的NL UPD估计方法的可靠性和优越性。该方法不仅能够有效提高NL UPD的估计精度,还能显著提升PPP-AR的性能,为实时精密单点定位技术的发展提供了新的思路和方法。

该研究成果以《Real time NL UPD estimation method based on a sliding time window》为题发表在Springer nature出版社的Scientific Reports期刊,第一作者为中国科学院国家授时中心王思遥副研究员。


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