单频GNSS接收机生产成本低，在手机导航、交通运输、精细农业等生产生活场景中有着大量用户，但是使用单频接收机进行高精度定位时无法像双频接收机那样高效处理电离层延迟，导致其定位精度低、收敛时间长，限制了其更广泛的应用，特别是实时高精度定位方面的应用。

本研究将多家分析中心的全球格网电离层模型用作虚拟观测值约束电离层延迟参数估计过程，基于此综合评估多家分析中心GIM最终和快速产品用作虚拟观测值改正电离层延迟的效果及适用性，为单频精密单点定位中处理电离层延迟误差提供选择最优全球格网电离层模型的参考，得到以下结论：

（1）IGS观测站分布密集且均匀的区域，GIM产品作为外部约束可以明显加快定位收敛。IGS观测站密度较低且分布不均匀的区域，因GIM产品精度较低，加快定位收敛的效果不显著。快速产品因参与建模的观测站数量较少，提高收敛速度的效果方面不如最终产品显著，尤其是在南半球和靠近赤道的区域。

（2）GIM产品在中高纬度大部分区域可加快定位收敛，但是在大部分低纬度地区没有明显的加速收敛效果，甚至会使收敛过程减慢，这与GIM产品VTEC的值的精度在中高纬度地区优于低纬度地区有关。部分低纬度区域密集且均匀分布着IGS观测站，GIM产品在该区域建模精度较高，作为约束可加快定位收敛。

（3）GIM产品约束的定位收敛时间在不同的电离层活跃程度期缩短的量基本相同。采用逐渐松弛约束的策略使得同一实验期内各产品约束的静态定位精度基本相同，但是电离层较活跃的实验期定位结果均方根误差比电离层平静期大。

（4）GIM产品约束的定位结果均方根误差较标准单频PPP稍大，但是对于观测时间短、定位效率要求高的单频接收机用户，收敛速度的大幅度加快相较于轻微的精度损失实用意义更大。

（5）动态定位中GIM产品可在初期加快收敛，并可小幅度提高定位精度，且最终产品和快速产品的差异很小。

图1. GIM最终产品验证站收敛效果分布

图2.动态定位结果误差

总的来说，静态及仿动态定位使用GIM最终产品和快速产品约束可将定位收敛时间分别缩短约10%~43%和12%~25%；GIM最终产品用作约束可加快定位收敛的区域比快速产品更广，加快定位收敛的效果优于快速产品。动态定位中，附加电离层约束可加快定位初期的收敛，并小幅度提高定位精度，且最终产品和快速产品约束的定位结果差异很小。本研究推荐CASG和CODG两种最终产品，CARG、CORG和UQRG三种快速产品用作外部约束处理电离层延迟误差以促进单频PPP快速应用。

该项工作由吴琼教授、陈圣波教授，硕士生张鹏、孙梦飞、刘石、王鹤等共同完成，工作得到了公司科技创新研究团队计划（JLUSTIRT，2017TD-26）的支持。论文信息如下：

Wu Q, Zhang P, Sun M, et al. Performance evaluation of GIMs released by different IGS ionosphere associate analysis centers in ionospheric constrained single-frequency precise point positioning[J]. Advances in spaces research, 2020. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.12.006.