GPS/BDS实时SSR产品质量评估及其PPP性能分析

苏春阳; 舒宝; 郑蕾; 田云青; 雷体俊; 穆雪枫; 王利

doi:10.13203/j.whugis20220760

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

GPS/BDS实时SSR产品质量评估及其PPP性能分析

大地测量学与测量工程 | 更新时间：2026-11-05

- GPS/BDS实时SSR产品质量评估及其PPP性能分析
- Quality Evaluation and PPP Performance Analysis of GPS/BDS Real-Time SSR Products
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第4期页码：714-726
- 作者机构：
  
  1.长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安，710054
  2.地理信息工程国家重点实验室，陕西西安，710054
  3.西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西西安，710054
  4.西安应用光学研究所，陕西西安，710065
- 作者简介：
  
  苏春阳，硕士，主要从事实时精密单点快速收敛技术研究。sucyyh@foxmail.com
  舒宝，博士，副教授。baos613@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(42004024;41877289;42174006;42127802);国家重点研发计划(2021YFC3000501;2021YFC3000503);中国博士后科学基金(2020M673321)
- DOI：10.13203/j.whugis20220760
  中图分类号： P228
- 收稿：2023-01-15，
  
  纸质出版：2025-04-05
- 稿件说明：
移动端阅览
苏春阳,舒宝,郑蕾，等.GPS/BDS实时SSR产品质量评估及其PPP性能分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):714-726.

SU Chunyang,SHU Bao,ZHENG Lei,et al.Quality Evaluation and PPP Performance Analysis of GPS/BDS Real-Time SSR Products[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):714-726.
苏春阳,舒宝,郑蕾，等.GPS/BDS实时SSR产品质量评估及其PPP性能分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):714-726. DOI：,10.13203/j.whugis20220760

SU Chunyang,SHU Bao,ZHENG Lei,et al.Quality Evaluation and PPP Performance Analysis of GPS/BDS Real-Time SSR Products[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):714-726. DOI：,10.13203/j.whugis20220760

摘要

近年来，随着多系统全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)的迅速发展以及实时高精度应用需求的日益增长，国际GNSS服务分析中心（International GNSS Service，IGS）提供的状态空间表述（state space representation，SSR）产品越来越丰富。评估不同分析中心的GNSS实时产品及其定位性能对用户具有重要参考价值。对中国科学院（Chinese Academy of Sciences，CAS）、法国太空研究中心（Centre National d’Etudes Spatiales，CNE）、德国宇航中心（Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt，DLR）、西班牙航天与防务公司（GMV Aerospace and Defense，GMV）、德国地学研究中心（Deutsches GeoForschungsZentrum，GFZ）、武汉大学（Wuhan University，WHU）6个分析中心的GPS/北斗卫星导航系统（BeiDou satellite navigation system，BDS）SSR产品的可用性、精度和实时精密单点定位性能进行了评估。实验结果表明：CAS播发的GPS卫星可用性最高，提供了所有32颗GPS卫星的SSR改正数；CAS、GFZ、WHU 3家分析中心的BDS卫星可用性相对较高，提供了15（BDS-2）+27 (BDS-3)卫星的SSR改正数。在6个分析中心中，WHU的GPS卫星的三维轨道精度和钟差精度均为最佳；不同分析中心GPS卫星的信号空间测距误差（signal-in-space ranging errors，SISRE）普遍优于5 cm，不同分析中心GPS卫星的SISRE值的大小顺序为：WHU < GMV < CNE < DLR < GFZ < CAS；BDS卫星轨道钟差精度相对较差，表现最优的WHU分析中心的BDS-2和BDS-3的中地球轨道卫星精密产品的SISRE值分别为8.83、5.91 cm。在单GPS动态PPP模式下，DLR的收敛速度最慢，GFZ收敛速度最快；加入BDS卫星以后，定位精度无显著差异，但能够有效提升收敛速度。

Abstract

Objectives

In recent years

the rapid development of multi-system global navigation satellite systems (GNSS) and the growing demand for real-time

high-precision applications have led to an increasing variety of state space representation (SSR) products provided by the International GNSS Service (IGS). Evaluating the accuracy and availability of GNSS real-time precise products and their positioning performance across different analysis centers is of great importance for users. We aim to assess the availability and accuracy of real-time SSR products and their impact on real-time precise point positioning (PPP) from six commonly used analysis centers.

Methods

We evaluated the epoch availability and satellite availability of SSR corrections

as well as the accuracy of GPS and BeiDou satellite navigation system (BDS) precise orbit and clock products. Simulated kinematic GPS and GPS/BDS PPP experiments were conducted to investigate the relationship between SSR product accuracy and three-dimensional (3D) position accuracy.

Results

The Chinese Academy of Sciences (CAS) exhibited the highest availability for GPS satellites

providing SSR corrections for all 32 GPS satellites. CAS

Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)

and Wuhan University (WHU) demonstrated the highest availability for BDS satellites

with all three providing SSR corrections for all 15 BDS-2 and 27 BDS-3 satellites

excluding BDS-3 geostationary Earth orbit (GEO) satellites. Among the SSR products from the six analysis centers

WHU's GPS satellites achieved the best 3D orbit and clock accuracy. The signal-in-space ranging errors (SISRE) for GPS satellites across all six centers were generally better than 5 cm. The SISRE ranking for GPS satellites was as follows: WHU < GMV Aerospace and Defense (GMV) < Centre National d’Études Spatiales (CNE) < Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) < GFZ < CAS. In contrast

the orbit and clock accuracy of BDS satellites was comparatively lower. For WHU

the best-performing analysis center

SISRE values for medium Earth orbit satellites of BDS-2 and BDS-3 were 8.83 cm and 5.91 cm

respectively. In GPS-only kinematic PPP

DLR exhibited the slowest convergence speed

while GFZ achieved the fastest. Adding BDS satellites did not significantly improve positioning accuracy but effectively enhanced convergence speed.

Conclusions

SISRE is shown to reliably reflect the 3D position accuracy of GPS-only kinematic PPP. Moreover

incorporating BDS satellites can significantly improve convergence speed

even if their impact on positioning accuracy is minimal.

关键词

Keywords

references

GENG J H ， CHEN X Y ， PAN Y X ， et al . PRIDE PPP-AR： An Open-Source Software for GPS PPP Ambiguity Resolution ［J］. GPS Solutions ， 2019 ， 23 （ 4 ）： 91 .

张小红，李星星，郭斐，等 . GNSS精密单点定位理论方法及其应用［M］. 北京：国防工业出版社， 2021 .

ZHANG Xiaohong ， LI Xingxing ， GUO Fei ， et al . GNSS Precise Point Positioning Theory， Methods and Applications ［M］. Beijing ： National Defense Industry Press ， 2021 .

DU Y J ， WANG J L ， RIZOS C ， et al . Vulnerabilities and Integrity of Precise Point Positioning for Intelligent Transport Systems： Overview and Analysis ［J］. Satellite Navigation ， 2021 ， 2 （ 1 ）： 3 - 25 .

LI X X ， WANG H D ， LI S Y ， et al . GIL： A Tightly Coupled GNSS PPP/INS/LiDAR Method for Precise Vehicle Navigation ［J］. Satellite Navigation ， 2021 ， 2 （ 1 ）： 26 - 43 .

糜晓龙，袁运斌，张宝成 . BDS-3和Galileo组合的RTK定位性能分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2023 ， 48 （ 1 ）： 113 - 118 .

MI Xiaolong ， YUAN Yunbin ， ZHANG Baocheng . RTK Positioning Performance Analysis for Combined BDS-3 and Galileo ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2023 ， 48 （ 1 ）： 113 - 118 .

罗幼安，蒋爱国，杨福鑫，等 . BDS精密单点定位在海洋石油钻井平台动力定位系统的应用研究［J］. 测绘通报， 2022 （ 4 ）： 111 - 116 .

LUO Youan ， JIANG Aiguo ， YANG Fuxin ， et al . Application Research of BDS Precise Point Positioning on Dynamic Positioning System of Offshore Oil Drilling Rig ［J］. Bulletin of Surveying and Mapping ， 2022 （ 4 ）： 111 - 116 .

叶世榕，赵乐文，陈德忠，等 . 基于北斗三频的实时变形监测数据处理［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2016 ， 41 （ 6 ）： 722 - 728 .

YE Shirong ， ZHAO Lewen ， CHEN Dezhong ， et al . Real-Time Deformation Monitoring Date Processing Based on BDS Triple-Frequency Observations ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2016 ， 41 （ 6 ）： 722 - 728 .

China Satellite Navigation Office . Development of the BeiDou Navigation Satellite System ［M］. Beijing ： China Satellite Navigation Office ， 2019 .

YANG Y X ， GAO W G ， GUO S R ， et al . Introduction to BeiDou-3 Navigation Satellite System ［J］. Navigation ， 2019 ， 66 （ 1 ）： 7 - 18 .

曹新运，沈飞，李建成，等 . BDS-3/GNSS 非组合精密单点定位［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2023 ， 48 （ 1 ）： 92 - 100 .

CAO Xinyun ， SHEN Fei ， LI Jiancheng ， et al . BDS-3/GNSS Uncombined Precise Point Positioning ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2023 ， 48 （ 1 ）： 92 - 100 .

GU S F ， GUO R X ， GONG X P ， et al . Real-Time Precise Point Positioning Based on BDS-3 Global Short Message Communication ［J］. GPS Solutions ， 2022 ， 26 （ 4 ）： 107 .

宋伟伟，赵新科，楼益栋，等 . 北斗三号PPP-B2b服务性能评估［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2023 ， 48 （ 3 ）： 408 - 415 .

SONG Weiwei ， ZHAO Xinke ， LOU Yidong ， et al . Performance Evaluation of BDS-3 PPP-B2b Service ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2023 ， 48 （ 3 ）： 408 - 415 .

舒宝，王利，张勤，等 . SSR延迟下的轨道钟差外推误差及其对多GNSS实时精密单点定位的影响评估［J］. 测绘学报， 2021 ， 50 （ 12 ）： 1738 - 1750 .

SHU Bao ， WANG Li ， ZHANG Qin ， et al . Evaluation of Multi-GNSS Orbit and Clock Extrapolating Error and Their Influence on Real-Time PPP During Outages of SSR Correction ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2021 ， 50 （ 12 ）： 1738 - 1750 .

ZHANG L ， YANG H Z ， GAO Y ， et al . Evaluation and Analysis of Real-Time Precise Orbits and Clocks Products from Different IGS Analysis Centers ［J］. Advances in Space Research ， 2018 ， 61 （ 12 ）： 2942 - 2954 .

WANG L ， LI Z S ， GE M R ， et al . Investigation of the Performance of Real-Time BDS-Only Precise Point Positioning Using the IGS Real-Time Service ［J］. GPS Solutions ， 2019 ， 23 （ 3 ）： 66 .

WANG Z Y ， LI Z S ， WANG L ， et al . Assessment of Multiple GNSS Real-Time SSR Products from Different Analysis Centers ［J］. ISPRS International Journal of Geo-Information ， 2018 ， 7 （ 3 ）： 85 .

SHEN P L ， CHENG F ， LU X C ， et al . An Investigation of Precise Orbit and Clock Products for BDS-3 from Different Analysis Centers ［J］. Sensors ， 2021 ， 21 （ 5 ）： 1596 .

PAN L ， LI X P ， YU W K ， et al . Performance Evaluation of Real-Time Precise Point Positioning with Both BDS-3 and BDS-2 Observations ［J］. Sensors ， 2020 ， 20 （ 21 ）： 6027 .

UHLEMANN M ， GENDT G ， RAMATSCHI M ， et al . GFZ Global Multi-GNSS Network and Data Processing Results ［C］// IAG Scientific Assembly ， Postdam， Germany ， 2013 .

GUO J ， XU X L ， ZHAO Q L ， et al . Precise Orbit Determination for Quad-Constellation Satellites at Wuhan University： Strategy， Result Validation， and Comparison ［J］. Journal of Geodesy ， 2016 ， 90 （ 2 ）： 143 - 159 .

赵爽 . BDS/GPS实时精密单点定位方法研究［D］. 郑州：信息工程大学， 2018 .

ZHAO Shuang . Research on BDS/GPS Real-Time Precise Point Positioning Method ［D］. Zhengzhou ： Information Engineering University ， 2018 .

HADAS T ， BOSY J . IGS RTS Precise Orbits and Clocks Verification and Quality Degradation over Time ［J］. GPS Solutions ， 2015 ， 19 （ 1 ）： 93 - 105 .

ELSOBEIEY M ， AL-HARBI S . Performance of Real-Time Precise Point Positioning Using IGS Real-Time Service ［J］. GPS Solutions ， 2016 ， 20 （ 3 ）： 565 - 571 .

MONTENBRUCK O ， STEIGENBERGER P ， HAUSCHILD A . Broadcast Versus Precise Ephemerides： A Multi-GNSS Perspective ［J］. GPS Solutions ， 2015 ， 19 （ 2 ）： 321 - 333 .

ZHANG Y Z ， KUBO N ， CHEN J P ， et al . Initial Positioning Assessment of BDS New Satellites and New Signals ［J］. Remote Sensing ， 2019 ， 11 （ 11 ）： 1320 .

MONTENBRUCK O ， STEIGENBERGER P ， HAUSCHILD A . Multi-GNSS Signal-in-Space Range Error Assessment： Methodology and Results ［J］. Advances in Space Research ， 2018 ， 61 （ 12 ）： 3020 - 3038 .

刘路，郭金运，周茂盛，等 . GNSS广播星历轨道和钟差精度分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2022 ， 47 （ 7 ）： 1122 - 1132 .

LIU Lu ， GUO Jinyun ， ZHOU Maosheng ， et al . Accuracy Analysis of GNSS Broadcast Ephemeris Orbit and Clock Offset ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2022 ， 47 （ 7 ）： 1122 - 1132 .

张熙，刘长建，章繁，等 . 四大 GNSS 广播星历精度评估与对比分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2022 ， 47 （ 2 ）： 208 - 218 .

ZHANG Xi ， LIU Changjian ， ZHANG Fan ， et al . Accuracy Evaluation and Comparative Analysis of Four Major GNSS Broadcast Ephemeris ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2022 ， 47 （ 2 ）： 208 - 218 .

KAZMIERSKI K ， HADAS T ， SOŚNICA K . Weighting of Multi-GNSS Observations in Real-Time Precise Point Positioning ［J］. Remote Sensing ， 2018 ， 10 （ 1 ）： 84 - 99 .

ZHOU F ， DONG D N ， LI W W ， et al . GAMP： An Open-Source Software of Multi-GNSS Precise Point Positioning Using Undifferenced and Uncombined Observations ［J］. GPS Solutions ， 2018 ， 22 （ 2 ）： 33 - 43 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

北斗PNT增强信息处理技术及其应用

GPS/BDS-3卫星姿态产品评估及对精密数据处理的影响

利用高频GNSS观测研究2025年西藏定日Ms 6.8地震地表形变及预警震级

不同纬度和站间距的电离层单星模型对PPP-RTK增强定位效果分析

CAS实时轨道和钟差产品的性能评估及完好性支持信息估计