香港地区非差非组合PPP-RTK定位性能评估

为探究非差非组合(UDUC)PPP-RTK模型定位性能,基于香港地区连续运行参考网(CORS)数据进行分析研究。首先采用服务端PPP-RTK模型处理参考网观测数据,得到对应区域的卫星、大气产品;随后用户站基于网端产品进行解算,得到各历元的位置结果;最后将PPP-RTK解算结果与单基线电离层加权(IW)RTK模型和电离层浮点(IF)RTK模型处理结果进行比较分析。结果表明,在大气产品约束下,PPP-RTK模型的单历元解算结果能达到99%以上的模糊度固定成功率,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、4 cm;多历元解算(静态仿动态)在任意时间均能实现首历元固定模糊度,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、2 cm。在没有大气约束的条件下,PPP-RTK静态仿动态解算在2~5 min内实现模糊度首次固定。经过比较,UDUC PPP-RTK在定位精度、模糊度固定成功率、模糊度固定速度面均远优于单基线IW RTK和IF RTK模型,可实现全天候、可靠的、实时动态的高精度绝对定位,在国防建设、交通运输、精密农业等领域具有更加广泛的应用前景。

非差相位数据预处理的TurboEdit算法及其改进

对TurboEd it算法的3个关键环节进行改进:宽巷模糊度和方差考虑不同弧段、弧段长度、粗差影响等因素;两类组合观测值均通过探测连续3个历元的状态来决定当前历元是否为周跳或粗差;设计了一个基于滑动窗口的拟合模型,该模型更符合无周跳的Geom etry-Free(G-F)组合观测值的平滑时间序列特征,同时对划分的G-F弧段可进行二次处理,进一步剔除小粗差。实验表明,该算法可探测并精确修复等周、等距和连续周跳,对连续粗差和表现并不明显的粗差,亦能有效剔除。

GPS非差相位精密单点定位技术探讨

探讨了精密单点定位的基本原理、处理方法、所涉及的误差改正及数据处理中的一些关键技术 ;采用直接内插IGS卫星精密星历的方法代替利用IGS跟踪站进行轨道精化方法计算卫星轨道参数 ,对现有精密单点定位计算方法进行了简化 ,使之更具有实用性。最后利用自主研发的精密非差单点定位软件计算和分析了实测数据。计算结果表明 ,经过大约 15min的初始化后 ,非差相位单历元的定位结果精确度在X、Y、Z方向上均优于 2 0cm。

BDS三频非差RTK单历元定位方法

针对BDS三频RTK单历元解算基本频点模糊度成功率不高的问题,提出一种基于BDS三频观测值组合的非差RTK流动站单历元定位方法:计算参考站伪距及载波相位观测值的非差误差改正数,并根据非差改正数进行流动站点单颗卫星观测值的误差改正;然后采用无几何模型和基于几何模型单历元的方法固定流动站2个超宽巷单差模糊度,并通过线性组合得到宽巷模糊度,对基本频点求解进行约束;最后通过采用LAMBDA方法固定基本频点B1单差模糊度来进行实时动态定位。实验结果表明,实测50m超短基线和7km短基线情况下,该方法能够分别以98.93%和98.97%的成功率固定基本频点模糊度,并获得厘米级的单历元定位精度。

星载GPS相位非差观测粗差和周跳的探测与修复

提出了以历元间星载GPS载波相位观测值之差作为观测量,结合拟准检定法(QUAD)来探测和修复非差星载GPS相位观测值中的粗差和周跳的方法。利用仿真低轨卫星GPS相位观测数据,对粗差和周跳的特性进行了分析,并对探测和修复步骤与效果进行了详细说明。实验表明,该方法不仅计算简捷,而且能有效修复非差载波相位观测值中的粗差和周跳,为非差星载GPS精密单点定轨提供了良好的质量控制基础。

基于非差观测的网络实时动态定位方法及其在连续运行基准站跨网服务中的应用

基于非差观测的网络实时动态定位(RTK)方法通过提供每颗卫星的误差改正量,使网内用户获得与网络RTK方法等价的快速精密单点定位服务。当用户跨越连续运行基准站(CORS)网内由不同参考站组成的子网(参考子网)甚至跨越不同CORS网时,都能有效避免因所选取的主参考站变化而引起的模糊度重新初始化,从而保持观测时段内用户定位结果的连续可靠和跨CORS网服务时算法上的无缝衔接。通过对海上实测动态数据处理结果的分析,验证该方法的定位精度、初始化时间与现有网络RTK方法在量级上的一致性,以及跨不同参考子网和CORS网时实现无缝衔接的有效性。

基于非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法比较

研究了非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法,评价了分别利用两类观测模型估钟的特点。通过实际算例分析了两种观测模型估钟的处理速度与精度。计算结果表明:基于非差观测模型估计卫星钟差精度高、观测信息没有损失、可靠性高、可以实现模糊度固定,但由于未知参数多,解算速度较慢,且需要经过一段时间的收敛才能达到所需精度;而历元差分模型估计卫星钟差待求参数较少,计算效率高,且不存在收敛过程,但估钟精度比非差模型估钟收敛后的精度略低,且得不到钟差初值,需从导航电文中提取或通过其他方式获取,不过由此引起的系统性偏差,在定位时可被模糊度和接收机钟差吸收,不影响最终的定位结果。

基于GPS非差观测值进行精密单点定位研究

介绍了精密单点定位所用的数学模型及解算方案 ,着重分析了基于GPS非差双频观测值进行精密单点定位的误差模型、数据质量控制方法、卫星钟差的估算和内插、数据和解的一致性及精密单点定位能达到的精度等问题 ,并和双差结果作了比较。结果表明 。

一种GPS三频非差周跳探测相位组合的优选方法研究

基于多频伪距/载波组合周跳探测原理,研究了三频相位组合周跳检验量的优化选取模型,以组合周跳方差最小为标准,组合相位的波长为约束条件,选取得到了一种适用于GPS的线性无关的相位组合作为周跳检验量。利用GPS三频实测数据,对组合检验量探测周跳的性能进行了测试。结果表明,该相位组合法可以有效地探测出各频率发生的周跳。

单频非差相位观测值的周跳探测与修复方法

周跳探测在高精度GPS(global positioning system)数据处理中一直都是比较重要的环节.实际数据处理中可根据具体测量模式和需求采用已有的若干经典周跳探测方法,但单频非差相位观测值的周跳探测与修复则比较困难.为此提出一种新的周跳探测方法,它是基于灰色理论对伪距和载波相位观测值构造的周跳检验量进行建模,通过模型预测检验量的阈值范围对比实测值来判断是否发生周跳.通过对实测GPS静态数据在不同采样率下分别进行周跳探测与修复算例分析,结果表明对于高采样率的非差相位观测数据能够快速和准确地修复周跳,为非差精密定位提供了较好的数据质量控制.

用非差分方法确定单颗导航卫星的轨道

在导航系统中有时需要对单颗导航卫星进行定轨.此时由于无法组成常用的同历元单差或双差以消除卫星钟差或接收机钟差,有必要发展新的定轨策略和精度分析.该文以GPS为例,讨论在不依赖于星站间时间同步的情况下,对单颗导航卫星进行精密定轨.首先分析了GPS卫星钟差以及GPS接收机钟差的特性,发现在一定间隔内钟差主要表现为线性变化,而在去除这一线性项后,非线性钟差在3 m以内.利用GPS的伪距对单颗卫星定轨,在将钟差的主要部分作为测距的偏差和偏差变化率后,伪距测量量等价于常见的测距测量量.在利用等价的测距测量量定轨时可同时解算出偏差和偏差变化率参数.为验证该方案的可行性及其定轨精度,利用实测GPS观测数据进行了试验.结果表明,此种定轨方案定轨的径向精度优于4 m.考虑到GPS接收机的频率信号是由普通的晶振产生的,如果地面接收机采用原子钟提供的频率标准,其钟差的非线性部分将更小.模拟计算表明,采用本方案可以期望得到更高的定轨精度.

非差模式的GNSS数据并行解算设计及实现

基于精密单点定位技术的非差模式是当前GNSS数据处理的主要策略之一。随着测站规模的增大,非差模式的处理时间也线性递增,传统的串行处理方法需消耗大量的计算时间。采用工厂模式和责任链模式实现了非差精密单点定位;利用轻量级的并行编程技术从底层设计并实现了基于任务的非差多核并行解算;进一步在网络多节点环境中建立并发布非差计算服务,实现了网络多节点协同并行解算GNSS数据。通过大量数据的测试与试验,验证了多核多节点的非差并行解算方案的高效性。试验结果表明,单节点多核并行、双节点网络并行、四节点网络并行、六节点网络并行的计算效率分别比单节点串行方案平均提高了2.74,5.30,9.38和14.69倍。

星载GPS相位观测值非差运动学定轨探讨

在几何法、动力学法和减缩动力学法定轨基础上,探讨了星载GPS相位观测值非差运动学 定轨方法及其实现程序。该方法无需复杂的力学模型和地面资料,只需LEO(Low Earth Orbit) 卫星上的GPS数据和IGS的GPS精密星历产品,它计算简单、方便,能快速、高精度地确定轨 道,同时,还能确定一些动力学参数,但没有轨道预报功能;针对法方程系数矩阵比较庞大,提出 了矩阵分块、上三角化的参数解算方法,并用CHAMP卫星资料分析了上述方法的定轨精度。

面向Android智能终端的多模GNSS实时非差精密定位

Android操作系统中全球导航卫星系统(GNSS)原始数据的开放为大众高精度位置服务的应用带来了重要机遇。在对Android系统GNSS原始数据特性分析的基础上,利用智能终端GNSS原始数据实现了实时非差精密定位,研制了面向Android平台的实时精密单点定位(PPP)软件PPPAnd,并开展了实际环境下的定位测试。测试结果表明:基于Android终端GNSS原始数据的实时静态伪距单点定位精度(RMS)为1.16m(水平方向)和1.51m(垂直方向),较其自身位置速度和时间(PVT)解算结果分别提高了70%和76%;实时静态精密单点定位解算结果的精度(RMS)为0.62m(水平方向)和0.66m(垂直方向),较PVT结果分别提高了87%和82%,精度收敛至1m以内所需时间约8min,并且收敛后的精度可达亚米级;城市环境中车载实时动态精密单点定位的水平和垂直精度(RMS)分别约为1.32m和0.81m,较PVT结果分别提高了39%和65%。

长距离单历元非差网络RTK方法

研究长距离网络RTK参考站整周模糊度单历元解算算法和区域误差非差改正数的计算方法,并介绍流动站整周模糊度的单历元解算方法,最后使用实测数据进行算法实验。实验表明,该方法可以利用非差误差改正数实现长距离网络RTK流动站的单历元cm级定位。

单频非差相位的周跳检测与修复方法研究

周跳的检测与修复是高精度GNSS应用的前提。分析了周跳发生的原因及其特性,将其视为载波相位观测值中的奇异成分,在此基础上提出了一种新的周跳检测和修复方法。该方法首先将伪距和载波相位的组合观测量在历元间作差形成差分序列;然后采用经验模态分解方法将差分序列分解为若干个固有模态函数,并对每个IMF分量进行Hilbert变换得到局部Hilbert幅值谱,根据幅值极大值点的位置准确检测出周跳发生的位置;最后对包含周跳信息的IMF分量分别运用最小二乘支持向量机进行预测,并重构出预测结果,通过比较实测值与预测值的大小来修复周跳。利用实测数据对算法进行验证,结果表明:此方法适用于单频非差载波相位的周跳处理,可以准确检测与修复1周以上的周跳。

BDS三频非差观测数据周跳探测与修复方法

随着三频技术的出现,多频观测量及其丰富的线性组合特性为周跳的探测与修复提供了新的契机。因此提出三频非差观测量线性组合对载波相位观测数据中周跳进行实时探测及修复的方法。该方法构造无几何无电离层的码相组合,并通过对历元间的电离层延迟变化量进行实时估计与消除,构造出第三组线性无关的周跳探测量。用30 s采样间隔的北斗三频实测数据对算法性能进行验证,试验结果表明:该方法可以有效地对各频点的周跳实现探测与修复,即使在电离层活跃的应用场景中,该方法依然具有较好的性能。

单频非差相位观测值的周跳探测方法及其比较

介绍了当前单频精密单点定位周跳探测的主要方法。采用IGS跟踪站1s采样率的观测文件,并使用TEQC软件分别生成15s和30s采样率的另外两组观测数据,在事先利用Bernese软件确定三组数据无周跳的前提下,人为加入不同周数的周跳,通过自编软件,采用不同周跳探测方法对其进行周跳探测,并对结果进行比较与分析,探讨了各方法探测周跳的能力及适用范围,为单频非差相位观测值中选择合适的周跳探测方法提供了一定的依据。

多系统混频非差非组合精密单点定位方法研究

多系统多频精密单点定位(PPP)因具有增加观测冗余信息、提高系统性能可靠性和提升导航性能指标等优势而被广泛研究。非差非组合PPP模型直接使用原始伪距和载波相位观测值,不做任何线性组合,适合多系统多频率的PPP数据解算。目前,各个系统虽已提供3个或更多频率,但除北斗系统外,其余系统无法保证全星座都提供三频信号,使得多系统多频PPP的性能分析多采用多系统双频或单系统三频模型,没有充分利用多系统多频的观测信息。因此,采用多系统混频模型进行非差非组合PPP,该模型的具体表述为北斗三频+GPS双频+GLONASS双频PPP模型,充分利用可用的观测信息,提升了冗余度。利用CUT0、JFNG、NNOR、SIN1这4个测站的观测数据以及MGEX的精密轨道和钟差产品进行仿真实验,实验结果表明,多系统混频非差非组合PPP相较多系统双频非差非组合PPP的平均静态解RMS在东向提高了9.6%,北向相当,天向提高了11%;平均动态解RMS在东向提高了7.3%,北向相当,天向提高了5.7%。

北斗三号非差组合载波相位时间比对性能分析

北斗三号全球系统已开始为全球用户提供稳定可靠的高精度定位、导航与授时服务。本文基于我国国家标准时间频率UTC(NTSC)系统,开展北斗三号非差组合载波相位时间比对性能分析,通过实测数据开展研究并试验了北斗三号非差组合载波相位时间比对在零基线与长基线时间比对方面的性能,并在此基础上开展北斗三号与GPS融合载波相位时间比对试验。结果表明,零基线比对中,两接收机共钟比对钟差的标准偏差优于0.3 ns;长基线比对中,利用北斗三号非差组合载波相位时间比对以及融合载波相位时间比对获得的亚欧两守时实验室之间的比对钟差与国际权度局基于GPS时间比对链路获得的钟差具有较好的一致性,钟差的频率稳定度和时间稳定度与国际权度局发布的结果基本一致,且残差的均方根均优于0.25 ns,试验结果满足亚纳秒量级的时间比对应用需求。