BDS不同双频组合的GAMIT长基线解算精度分析

针对北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)多频点信号搭配和多星座组合的特点,为研究北斗系统支持下不同双频组合长基线精密相对定位的精度,使用加米特(GAMIT)对连续27 d多星座实验(Multi-GNSS Experiment, MGEX)跟踪站组成的长基线进行不同双频组合解算,对比北斗二号(BDS-2)B1I-B2I、B1I-B3I和北斗三号(BDS-3)B1I-B3I、B1I-B2a、B1C-B2a及北斗系统的B1I-B3I与全球定位系统(Global Positioning System, GPS)LI-L2的解算结果,从标准化均方根误差(Normalized Root Mean Square Value, NRMS)、基线长中误差、基线重复率和坐标差值4个方面评定北斗系统的定位精度。结果表明,BDS-2 B1I-B3I定位精度优于B1I-B2I,BDS-3所采用的B1C-B2a定位精度优于B1I-B2a和B1I-B3I,北斗系统B1I-B3I解算精度与GPS L1-L2相当。BDS-2和BDS-3分别使用B1I-B3I和B1C-B2a双频组合进行解算精度可观,为其他卫星系统选择不同双频组合解算提升相对定位精度提供了一种思路。

双频组合波与近区频域电磁测深

由于近区场的复杂性及背景场的干扰，多年来近区频域电磁测深一直是地球物理领域一个悬而未决的问题，并成为频域电磁测深发展的障碍。本文通过分析近区场的分布特征，并将双频组合波理论引入，提出了一种适于近区频域测深的组合波测深方案。它具有有效地压制背景场、突出地电异常信息的功能，为在近区实施频域电磁测深开辟了一条新途径。

北斗双频组合动对动高精度相对定位新算法

针对动对动相对定位基线矢量实时变化导致整周模糊度浮点解在动态情况下难以快速精确求解的问题,提出了一种北斗双频动对动相对定位算法:对组合双差方程基线向量的系数矩阵进行奇异值分解,并变换组合双差方程以消除基线参量,将变参数估计问题转化为定参数估计问题,然后采用递推最小二乘算法实时推算组合模糊度的浮点解及其协方差矩阵,在此基础上,采用最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA)搜索和固定组合模糊度。试验结果表明,该方法能够快速准确固定组合模糊度,与单频解算相比,初始化时间用时更短,基线误差在5 cm以内,能较好地适用于动对动相对定位。

北斗三号多频点双频组合共视时间传递性能分析

针对北斗二号(BeiDou-2)B1I&B2I标准双频无电离层伪距组合解算的共视比对结果中存在明显的噪声进而影响其短期稳定性的现象,开展了在BeiDou-2和北斗三号(BeiDou-3)现有可用频率信号中选取最优双频组合的研究,以期改善BeiDou的共视时间传递性能.基于开发的CGGTTS(Common GNSS(Global Navigation Satellite System)Generic Time Transfer Standard)软件所生成的标准共视文件,完成了中国科学院国家授时中心(NTSC)与捷克光电研究院(TP)之间GPS、Galileo、BeiDou-2B1I&B2I及B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I及B1C&B2a双频无电离层伪距组合共视时间比对试验,并用Vondark滤波对各双频组合的共视结果降噪处理,通过计算滤波残差的RMS值来评估共视时间比对的精度.结果表明,利用BeiDou-3 B1C&B2a组合伪距值获得的共视时间比对结果噪声相对较小,相比BeiDou-2 B1I&B2I、B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I组合的RMS(Root Mean Square)值分别提高约46%、52%和37%,与GPS P1&P2组合的精度相当,且与Galileo E1&E5a组合相差不大.BeiDou-3 B1C&B2a组合链路的短稳(<1 d)要优于BeiDou-2 B1I&B2I、B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I组合,且与GPS P1&P2、Galileo E1&E5a组合的稳定性相当;6条共视时间比对链路的中长稳(>1 d)基本一致.

BDS/GPS组合双频伪距单点定位精度分析

随着北斗卫星导航系统的完善,多系统多频组合定位将是今后的发展趋势。针对BDS/GPS组合伪距单点定位性能,利用IGS连续跟踪站数据,分析BDS双频B1/B2,GPS双频L1/L2,BDS/GPS组合双频B1/L1、B1/L2、B2/L1、B2/L2共6种组合下的伪距单点定位精度。分析结果表明,BDS双频组合伪距单点定位精度与GPS双频组合伪距单点定位精度基本一致,BDS/GPS组合增加了卫星可见数,降低了PDOP值,BDS/GPS双频组合定位相比于单系统伪距单点定位精度有了很大提升,为今后的高精度定位提供了借鉴。

基于双频载波相位观测值组合的GPS单点定位研究

文章从双频载波相位观测值的线性组合出发,分析了GPS精密单点定位的精度因素,探讨了双频载波相位的线性组合方式,给出了其相应的数学模型,确定了筛选标准。经实际使用证明,该方法计算简单,精度可以满足相关需求,更适用于工程导航应用。

基于双频加权组合的土壤含水量估算方法研究

全球定位系统干涉反射测量可用于估算近地表土壤水分含量。用遗传BP神经网络和多元线性回归分析将L1和L2两个频点的数据进行组合,以改进反演土壤湿度的精度。经理论分析和算例表明,遗传BP神经网络双频融合反演土壤湿度,改善了不同频点信号间存在的误差,融合后数据的变化趋势也更加接近于土壤湿度变化趋势;多元线性回归反演土壤湿度,可以准确计算L1、L2频点观测相位与实测土壤湿度之间的相关程度,提高预测方程式的效果;双频融合反演结果与土壤湿度参考值之间的相关系数R 2分别为0.865、0.824、0.766、0.724,比L2频点至少提高17.5%,比L1频点提高了0.1%。

一种GPS相位周跳分段平均组合的自动修复方法

基于双频组合技术,提出一种周跳自动探测和修复的新方法,即分段平均组合周跳自动修复法。该方法采用设置多组周跳检验量分别探测各检验量序列异常突变,然后以突变位置为分界点分段平均,最后组合成相应的方程组直接解算整周跳变。实验结果显示,应用该算法进行单GPS观测站相位数据周跳的自动探测和修复,可以显著提高数据预处理的效率和可靠性。

双频载波姿态确定系统中的模糊度研究

为了满足卫星动态测姿系统的速度和精度要求，提出了一种单历元整周模糊度解算方法。该方法利用现代卫星系统多频观测条件，组成双频宽巷组合观测值，用约束条件确定宽巷组合初始整周模糊度备选值，采用多种检验方法剔除错误的模糊度组合，最后求解出用于姿态解算的单频载波相位整周模糊度值。经实验仿真证明，该方法简单快速，克服了传统TCAR技术模糊度确定错误率高的缺点，提高了正确率．适合单历元姿态确定。

北斗新频点B1C/B2a精密单点定位综合性能

为对比北斗三号卫星导航系统新老信号的定位性能,利用连续两周17个MGEX测站观测数据对BDS-3新频点B1C/B2a消电离层组合精密单点定位(PPP)服务进行全面评估。结果表明,单系统BDS-3 B1C/B2a静态PPP在E、N、U三方向的精度分别为1.3 cm、0.8 cm、1.9 cm,仿动态E、N、U三方向的精度分别为2.6 cm、1.8 cm、4.2 cm;与BDS-3 B1I/B3I组合相比,静态E、N两方向精度相当,U方向提升13.6%,仿动态三方向精度相当,差值在1 mm以内。BDS-3 B1C/B2a静态PPP三维精度40 min可达cm级,仿动态PPP三维精度5 min达到dm级。双系统BDS-3 B1C/B2a+GPS L1/L2静态PPP三维精度20 min达到cm级,仿动态PPP三维精度30 min达到cm级;与双系统BDS-3 B1I/B3I+GPS L1/L2对比,两者定位精度和收敛速度基本一致。综上所述,可以证明B1C/B2a信号的定位性能优于B1I/B3I信号。

多普勒积分重构与STPIR联合周跳探测与修复

用载波相位精密定位需保证相位无周跳,而1周的小周跳仍是目前双频定位中难以解决的问题。MW(Melbourn-Wübbena组合)法联合电离层残差法探测周跳应用广泛,但MW法精度不足。为此,本文提出重构多普勒积分的新方法以替换MW法。该方法基于信号传播的多普勒模型,仅利用广播星历和伪距定位的位置,即可重构出比多普勒观测量误差更小的值。为了最大限度地提高重构多普勒的探测周跳能力,进一步提出了重构双频组合的多普勒,并用于积分的方法。但该方法与MW存在相同的周跳探测盲点,所以联合STPIR(电离层残差的二次时间差法)法进行周跳探测与修复。经实测的动态1 Hz和静态1/30 Hz的双频数据中插入模拟周跳验证,重构多普勒积分法比MW法探测误差更小。本文提出的联合方法在上述条件下,可以探测和修复任意整数周跳,且采样率越高,效果越好。

海洋测高卫星三频体制设计及电离层误差分析

针对海洋测高卫星未来发展趋势,提出了Ku/Ka/C三频高度计进行组合测距的设想。给出了高度计相位中心至海面距离的随机误差模型,分析表明电离层延迟改正是影响海面高测量分辨率和精度的重要因素。其次利用典型电离层参数计算表明电离层2阶以上项对高度计测距的影响在毫米级以下,可忽略其影响。通过计算分析,在1 Hz采样且不滤波条件下,Ka/C组合改正电离层1阶项精度可优于3 mm,基本消除电离层的影响,测距总精度达到3.5 cm。通过Ku/C/Ka三频组合测距误差分析,三频电离层改正残余误差比双频改正更大,因此如果采用三频组合测距体制,则建议在数据处理中采取Ku/C、Ka/C组合形式改正电离层,这种体制可充分利用各频段特点,进一步提高宽阔海域、冰区、近海区域的海面测量精度和有效数据比例。

BDS/GNSS精密单点定位性能分析

首先采用国际上通用的德国地学中心(GFZ)与武汉大学(WHU)精密产品,对GNSS精密卫星轨道和精密钟差产品精度进行初步评估;然后基于WHU精密轨道和钟差产品对18个分布于东半球的MGEX地面站进行多系统定位测试,同时也对BDS的B1I/B3I与B1C/B2a两组新、旧频点的精密单点定位性能进行对比分析。结果表明:1)四大导航系统(GPS、GLONASS、BDS、Galileo)的卫星轨道产品精度均在cm级,精密钟差内符合精度均优于0.1 ns,北斗三号(BDS-3)卫星钟精度相比北斗二号(BDS-2)有显著提升。2)亚太地区BDS的定位精度优于其他3个系统;在其他地区,GPS定位精度最优(与Galileo基本相当),优于BDS和GLONASS的定位结果。3)BDS PPP平均收敛时间静态模式约为50.33 min、动态模式约为77.83 min,收敛速度略低于GPS、Galileo,优于GLONASS。4)B1C/B2a与B1I/B3I双频消电离层组合PPP定位性能基本相当。

BDS-3/GNSS多频定位性能分析

针对单个系统单频点定位精度不佳问题,文章在短基线和非差非组合理论模型上提出以GPS的L1/L5、Galileo的E1/E5a、BDS-3的B1C/B2a两个频点进行组合的方法进行BDS-3、GPS、GPS/Galileo、GPS/Galileo/BDS-3定位解算并系统分析了其在N、E、U三个方向的精度。通过实验表明在短基线模式下通过多系统组合的模式相对于单BDS-3系统定位精度提高比较明显,在GPS/Galileo/BDS-3组合情况下平面和高程精度最高达到mm级。在非差非组合精密单点定位模式下通过多个系统组合相对于GPS单系统在N、E、U方向精度改善最大分别为19.2%、33.3%、33.5%,并且明显加快收敛时间。

GPS/Galileo伪距单点定位精度分析

针对双系统组合定位精度评估问题,分析GPS、Galileo、GPS/Galileo组合单频与双频伪距单点定位精度。研究结果表明,GPS系统的卫星可用数多于Galileo系统,PDOP值小于Galileo系统;GPS系统单频伪距单点定位E方向和U方向的定位精度高于Galileo系统,N方向的定位精度低于Galileo系统;GPS系统双频伪距单点定位U方向的定位精度高于Galileo系统,E方向和N方向的定位精度低于Galileo系统;无论卫星可用数、PDOP值还是单双频伪距单点定位精度,双系统组合定位较单系统都有明显提升,而且L1/E1组合定位精度高于L2/E5a组合定位精度。

BDS-3多频PPP模型性能分析

为验证BDS-3新三频PPP模型的定位性能,在原始观测方程的基础上推导新三频PPP模型,并重新推导模型中的伪距偏差改正。利用14个MGEX测站观测到的数据对3种三频PPP模型及2种传统双频非差非组合模型的静态和动态定位性能进行比较分析。结果表明,新三频PPP模型在收敛时间和定位精度上均有所提升,其中TDF模型的提升效果最好。

BDS静态精密单点定位算法分析

为了提高BDS静态精密单点定位算法的精度,提出与BDS静态精密单点定位相关的数学模型、误差处理方法以及对应的参数估计策略:通过双频无电离层组合模型消除电离层延迟误差一阶项;同时采用误差改正模型对以对流层延迟为主的中性大气延迟误差、系统偏差和天线相位偏差等误差进行改正。实验结果表明:可见卫星数和PDOP值对BDS静态精密单点定位可产生一定的误差影响,东(E)方向和北(N)方向误差较天(U)方向小;虽然目前BDS跟踪站数量有限以及BDS精密轨道和钟差精度较GPS差,但是BDS静态精密单点定位精度仍然能够实现dm至cm级定位。

一种伪距单点定位的数学模型研究及程序实现

对伪距单点定位的数学模型进行了详细分析,列出详细步骤和误差方程式,包括中间涉及到的坐标转换以及一些重要技术细节,并通过编程实现计算测站点各历元单点定位的空间直角坐标XYZ以及综合各历元数据计算得到的坐标.利用若干工程实测获得的原始数据,并转换为RINEX格式,采用GPS卫星的伪距观测值和导航N文件计算得到测站点坐标,与接收机自带的程序计算的近似坐标进行坐标比较和精度分析,结果显示坐标较差在米级左右,而单点定位的精度为米级.证明该数学模型是可行的,且易于通过编程实现.

不同电离层改正方法对GPS定位精度的影响

文中介绍了Klobuchar、双频消电离层组合和IGS网格模型三种普遍使用的GPS电离层改正方法,并利用实测数据分别对三种改正方法在GPS单点定位和精密单点定位模式下的改正效果进行评估。结论显示:单点定位时采用IGS网格模型改正效果最好;精密单点定位时必须采用双频消电离层组合模型才能获得高精度的定位结果。