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Satellite antenna phase center errors: magnified threat to multi-frequency PPP ambiguity resolution
Journal of Geodesy ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-06-14 , DOI: 10.1007/s00190-021-01526-4
Jianghui Geng , Jiang Guo , Chen Wang , Qiyuan Zhang

The dearth of frequency-specific satellite antenna phase centers (APCs), such as GPS Block IIF L5 phase center offsets (PCOs) and BeiDou System (BDS) phase variations (PVs), inconveniences multi-frequency precise point positioning (PPP). We find that the GNSS observation biases caused by incorrect frequency-specific APCs are both spatially incoherent and time variable. This spatiotemporal incoherency will be magnified by over a hundred times in the case of multi-frequency PPP wide-lane ambiguity resolution (PPP-WAR) and is likely to defer PPP convergences. We hence first impose deliberate errors on the Galileo frequency-specific APCs to mimic the common faulty operations of equating the GPS L5 with the L1/L2 ionosphere-free PCOs and ignoring the BDS PVs in typical high-precision GNSS. We then investigate how such APC errors can harm multi-frequency PPP using one month of E1/E5a/E5b data from 43 globally distributed stations. Although the APC errors tested in this study have minimal impact on dual-frequency PPP, a 5-mm horizontal PCO error does prolong multi-frequency PPP convergences by 15%; a 200-mm vertical PCO error or a PV error of up to 10 mm can even grow the convergence times by 60%. The vertical positioning precision of single-epoch PPP-WAR is deteriorated on average by 15 cm under a 200-mm vertical PCO error. Therefore, accurate frequency-specific GPS/BDS satellite APCs should be determined for multi-frequency PPP to maximize its convergence advantages over dual-frequency PPP.



中文翻译:

卫星天线相位中心误差:对多频PPP模糊度解析的威胁被放大

缺乏特定频率的卫星天线相位中心 (APC),例如 GPS Block IIF L5 相位中心偏移 (PCO) 和北斗系统 (BDS) 相位变化 (PV),给多频精确点定位 (PPP) 带来不便。我们发现由不正确的特定频率 APC 引起的 GNSS 观测偏差在空间上是不连贯的,并且是时间可变的。在多频 PPP 宽车道模糊解析 (PPP-WAR) 的情况下,这种时空不连贯性将被放大一百倍以上,并且可能会延迟 PPP 收敛。因此,我们首先在伽利略频率特定的 APC 上故意施加错误,以模拟将 GPS L5 与 L1/L2 无电离层 PCO 等同起来并忽略典型高精度 GNSS 中的 BDS PV 的常见错误操作。然后,我们使用来自 43 个全球分布式站点的一个月的 E1/E5a/E5b 数据调查此类 APC 错误如何损害多频 PPP。尽管本研究中测试的 APC 误差对双频 PPP 的影响很小,但 5 毫米的水平 PCO 误差确实将多频 PPP 收敛延长了 15%;200 毫米的垂直 PCO 误差或高达 10 毫米的 PV 误差甚至会使收敛时间增加 60%。在 200 毫米垂直 PCO 误差下,单历元 PPP-WAR 的垂直定位精度平均下降 15 厘米。因此,应该为多频PPP确定准确的特定频率的GPS/BDS卫星APC,以最大限度地发挥其相对于双频PPP的收敛优势。尽管本研究中测试的 APC 误差对双频 PPP 的影响很小,但 5 毫米的水平 PCO 误差确实将多频 PPP 收敛延长了 15%;200 毫米的垂直 PCO 误差或高达 10 毫米的 PV 误差甚至会使收敛时间增加 60%。在 200 毫米垂直 PCO 误差下,单历元 PPP-WAR 的垂直定位精度平均下降 15 厘米。因此,应该为多频PPP确定准确的特定频率的GPS/BDS卫星APC,以最大限度地发挥其相对于双频PPP的收敛优势。尽管本研究中测试的 APC 误差对双频 PPP 的影响很小,但 5 毫米的水平 PCO 误差确实将多频 PPP 收敛延长了 15%;200 毫米的垂直 PCO 误差或高达 10 毫米的 PV 误差甚至会使收敛时间增加 60%。在 200 毫米垂直 PCO 误差下,单历元 PPP-WAR 的垂直定位精度平均下降 15 厘米。因此,应该为多频PPP确定准确的特定频率的GPS/BDS卫星APC,以最大限度地发挥其相对于双频PPP的收敛优势。在 200 毫米垂直 PCO 误差下,单历元 PPP-WAR 的垂直定位精度平均下降 15 厘米。因此,应该为多频PPP确定准确的特定频率的GPS/BDS卫星APC,以最大限度地发挥其相对于双频PPP的收敛优势。在 200 毫米垂直 PCO 误差下,单历元 PPP-WAR 的垂直定位精度平均下降 15 厘米。因此,应该为多频PPP确定准确的特定频率的GPS/BDS卫星APC,以最大限度地发挥其相对于双频PPP的收敛优势。

更新日期:2021-06-15
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