基于部分整周模糊度固定的非差GPS精密单点定位方法

近年来,精密单点定位(PPP)模糊度固定技术不断发展,模糊度正确固定后可以提高短时间的定位精度。然而固定错误的模糊度,将引起严重的定位偏差,因此对PPP模糊度固定的成功率和可靠性进行研究很有必要。本文探讨了采用非差小数偏差(FCBs)改正的PPP模糊度固定方法;同时提出了一种分步质量控制的PPP部分模糊度固定(PAR)策略。通过欧洲CORS数据对该方法进行验证,结果表明:PPP模糊度固定可以提高小时解静态PPP定位精度。同时,采用部分模糊度固定策略,能够有效控制未收敛模糊度影响,提高用户端PPP模糊度固定成功率。

实时GPS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位

研究了GPS实时精密卫星钟差的估计方法,并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件,依据全球均匀分布的IGS参考站实测数据,基于非差消电离层组合载波和伪距观测量实现了GPS实时精密卫星钟差估计。试验结果表明,自主估计的实时卫星钟差与IGS发布的最终精密钟差具有较好一致性,互差优于0.2ns;用于实时精密单点定位,能够获得静态定位1~2cm、仿动态定位厘米级精度。

多源重力场信息融合处理方法

针对如何有效融合陆海交界区域不同分辨率的多源重力数据,本文重点研究了最小二乘配置、多分辨率最小二乘配置和点质量建模理论的数据融合处理方法。通过对实验区的多源观测数据融合处理,结果表明,3种融合方法反演的陆地重力异常数据的外符合精度在3×10-5m.s-2左右。多分辨率最小二乘配置和基于点质量理论的多源重力信息融合处理方法,能够达到有效融合各种分辨率数据的目的。

实时GLONASS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位

研究非差实时GLONASS精密卫星钟差的估计方法,并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件,依据全球均匀分布的GNSS参考站实测数据,基于非差消电离层组合载波和伪距观测量,实现了GLONASS实时精密卫星钟差估计。实验结果表明,自主估计的实时GLONASS卫星钟差与ESA发布的最终精密钟差具有较好的一致性,互差优于0.5ns;用于实时精密单点定位,能够获得静态定位cm级精度,仿动态定位水平方向5～15cm、高程方向10～30cm的精度。

GNSS多系统组合精密定位研究进展

近年来,我国北斗卫星导航系统(BDS)以及欧洲伽利略卫星导航系统(GALILEO)正在快速建设与发展,同时,GPS和GLONASS卫星导航系统的现代化也在逐步推进,卫星导航定位领域正发生着深刻的变革。系统介绍了各卫星导航系统的建设和发展状况,探讨了多系统组合定位带来的机遇和面临的挑战,以及当前对这些问题的研究现状,最后对多系统组合定位的应用前景进行展望。

STPIR和MW组合的北斗三频周跳探测与修复

针对载波相位观测值中出现周跳的问题及北斗卫星导航系统全星座播发三频信号的现状,提出一种三频相位电离层残差二阶历元差分(STPIR)的算法,克服了传统电离层残差法受观测数据采样间隔影响较大的问题,联合MW组合观测量进行周跳探测又可避免各自的探测盲区。两种组合观测量均很好地削弱了电离层延迟项的影响,联立方程组进行周跳求解时,直接取整即可得到周跳值。通过北斗三频实测数据验证,提出的组合方法在观测数据采样间隔较大时,可以准确探测出所有周跳,并有效修复。

基于伪距相位和STPIR组合的北斗三频周跳探测与修复

GNSS周跳探测中,电离层残差法的适用性受数据采样间隔的影响较大,同时联合其它组合观测量进行周跳修复时,周跳修复方程组易出现病态解。针对这些问题,文中提出一种可靠的北斗三频周跳探测与修复算法,通过构造北斗三频电离层残差组合观测量,进行二阶历元间差分,基于三频伪距相位组合优选理论,选取适用于北斗三频数据的伪距相位组合,结合两种组合观测量,优选条件数较小的组合系数矩阵进行周跳修复,最后通过北斗三频实测数据验证,结果表明:在数据采样间隔较大的情况下,利用构建的三个组合观测量可以探测出北斗三频原始数据中的所有周跳,具有很好的修复效果。

基于FCM算法的BDS三频载波相位组合观测值优化选取

针对传统GNSS载波相位组合观测值选取过程中效率低、工作量大的问题,在对BDS三频载波相位组合观测值的波长标准、电离层延迟标准、观测噪声标准进行误差分析的基础上,以长波长、弱电离层、弱观测噪声标准作为聚类指标,采用模糊C均值聚类算法对BDS三频载波相位组合观测值进行优化分类选取,最后通过矩阵变换法和实测数据对优化组合进行整周模糊度解算,对组合模糊度方差-协方差阵以及历元间模糊度差值进行分析,证明该方法的可行性和可靠性。

基于多系统组合的PPP模糊度快速固定研究

探讨了组合多系统的精密单点定位(PPP),通过MGEX实测数据进行多系统PPP解算,分析了不同系统组合PPP定位精度和收敛速度,以及多系统组合对GPS模糊度首次固定时间的影响。实验结果表明,在静态和仿动态条件下,组合系统PPP的收敛速度和短时间定位精度明显优于单系统PPP,同时多系统组合PPP能够加快浮点模糊度收敛,缩短GPS PPP模糊度的首次固定时间。

加权模糊C均值聚类算法实现BDS三频组合观测值优选

在对BDS三频载波相位组合观测值进行误差分析的基础上,确定了优选载波相位线性组合系数的筛选标准。针对传统聚类算法在高维多频混合数据集分类中存在的不足,采用一种基于加权的模糊C均值聚类算法,通过对同一维度在不同簇上赋予不同的权重值,对传统遍历搜索法所获得的部分BDS三频载波相位组合观测值进行了优化分类选取,有效解决了传统全球导航卫星系统载波相位观测值选取方法效率低的问题,同时为多系统多频数据组合观测值系数的优化选取提供了一种新的思路。对分类结果进行分析,确定了各类组合观测量的适用范围,并结合实测数据,利用无几何层叠模糊度解算方法对优选组合进行了整周模糊度的解算,结果验证了该方法的可行性。

一种改进的组合导航系统选星算法

针对GPS,GLONASS,BDS组合导航系统定位中卫星的选择作了相关分析。首先用STK软件进行仿真,分析几何精度因子与卫星数的关系,得出组合导航系统最佳选星数;再根据卫星星座的空间几何分布,基于次优选星算法的成本函数模型,结合各导航系统卫星测量精度的差异性以及次优选星算法的峰值、不稳定特点,构建一种以卫星高度角和载噪比确定的加权成本函数模型,提出一种依据加权成本函数选星的分步次优加权选星算法。实验结果表明,该选星算法能近似到达最优选星算法的效果,计算负荷也相对较小,可满足导航定位解算精度和实时性要求。

BDS/Galileo紧组合系统间偏差估计与模糊度固定效果分析

多个卫星导航系统采用相同频率播发信号,使得不同系统之间可以通过紧组合方式进行数据处理。文中简要介绍了不同系统紧组合双差观测模型;利用零短基线观测数据估计了BDS/Galileo间小数ISB(Inter-System Bias);对其时变稳定性进行了分析并利用单历元相对定位解算进行了验证。实验结果表明,小数ISB具有较好的时间稳定性,能够进行长期预报。相对于松组合相对定位模型,采用紧组合模型能够显著提高模糊度固定的成功率。

基于方差分量估计的不同截止高度角下的组合单点定位

BDS/GPS/GLONASS组合系统定位时,由于系统间卫星测距精度的差异性,需要合理确定卫星间权比,Helmert方差分量估计常被用于确定不同类观测值间权比;而当观测值含有粗差时,Helmert方差分量估计定位结果容易被粗差污染或收敛失真,出现大的偏差。文中基于Helmert方差分量估计,引入等价权因子IGGIII函数,建立抗差Helmert方差分量估计权函数模型,对比分析其在低截止高度角10°、15°和20°下,在BDS/GPS/GLONASS组合系统定位中的应用及定位精度,并讨论分析在高截止高度角30°和40°下,组合系统和单系统BDS的定位精度。实验结果表明:当观测值无明显粗差时,Helmert方差分量估计和抗差分量估计的定位精度相当,略低于高度角权函数的定位结果,点位精度RMS优于2.5m;含粗差时,抗差解定位精度最高;当截止高度角为30°时,BDS单系统定位精度RMS优于5m,而组合系统RMS接近3m;为40°时,组合系统平面精度RMS优于2m,三维精度RMS优于6m,而单系统不能定位。

BDS3新试验卫星测距信号质量分析

中国的北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进,目前正处于第二代区域卫星导航系统向第三代全球卫星导航系统发展的关键时期。在郑州设置实验测站,实地采集BDS3新试验卫星的数据,分别从卫星可见数、信号频点、载噪比、伪距观测噪声值、多路径效应等方面分析BDS3试验卫星测距信号的质量。结果表明:对于相同频点,不同卫星的载噪比、伪距噪声、多路径效应变化略有不同,一般而言,倾斜同步轨道卫星(IGSO)的性能优于中轨道卫星(MEO)的性能;相同轨道类型的卫星,载噪比、伪距噪声、多路径效应水平相似,并且载噪比、伪距噪声、多路径效应在各个频点的相对大小关系基本一致。

海洋环境中北斗精密单点定位精度及性能分析

目前,对北斗系统精密单点定位的研究大多是基于陆地等常规环境,对海洋环境中北斗精密单点定位精度及性能分析研究较少。文中采用自编的数据处理软件,对评估北斗全球定位系统在海洋环境下精密单点定位的性能,为拓宽北斗系统应用领域提供相应的数据支持。实验结果显示:观测到的北斗卫星数目多达23颗,北斗二代和三代卫星信号均可接收到,静态精密单点定位精度达到厘米级,动态精密单点定位的收敛时间约为25 min,与RTK的定位结果符合度好,定位精度满足在海洋环境中定位的需求。

GPS/GLONASS组合实时动态精密单点定位

针对传统模式下,单系统实时动态精密单点定位精度不高、受环境影响严重等缺点,研究了双系统实时动态精密单点定位的方法,基于非差无电离层组合载波和伪距观测量,依据拓展Kalman滤波进行参数估计,从多种情况进行了实时动态PPP的实验。实测数据解算实验表明,双系统定位较单系统有明显改善,其U、N、E方向收敛后RMS分别为0.224m、0.062m、0.102m,分别较单系统改善了42.9%、26.2%、69.6%,能够满足海上实时动态的厘米至分米级的定位需求。

弱电离层组合SPP在极区定位效果分析

研究了Klobuchar电离层改正模型和双频消电离层组合在伪距单点定位中的应用。通过实验验证了Klobuchar模型在极区的不适用性,并从理论上分析了消电离层组合在伪码噪声放大方面的缺点。针对消电离层组合中的不足,将噪声放大视为伪距定位中的主要矛盾。在降低伪距噪声和电离层延迟的不完全消除之间寻求平衡,提出了一种兼顾降噪与电离层改正的双频组合,称之为弱电离层组合。利用南极地区多个IGS跟踪站的多天数据,验证了弱电离层组合伪距单点定位相对于消电离层组合具有更好的定位效果,定位精度普遍可以提高15%~30%。不同测站对应的改善程度不尽相同,接收机内部因素造成的观测质量不佳也会使得定位精度改善不显著。

一种加快BDS精密单点定位初始化的方法

由于BDS卫星的星座特性及卫星的轨道和钟差的精度影响,使得传统消电离层组合精密单点定位(PPP)的初始化时间较长。针对上述问题,文中对附加电离层约束的非组合精密单点定位算法进行研究。首先介绍非组合PPP算法,分析其与传统PPP的差异;其次分别利用CODE电离层格网产品,以反距离加权算法计算的站星电离层延迟、低阶球谐函数建立的区域电离层产品等作为先验信息对非组合PPP进行约束。通过MGEX观测网实测数据静态和仿动态计算表明,相比传统消电离层组合PPP,附加电离层约束的非组合PPP能够有效缩短初始化时间,同时能够获得高精度的定位结果。

基于RBF神经网络的多系统钟差预报算法

针对海上条件下,对于实时定位应用,实时数据流无法下载的情况,文中提出一种基于RBF神经网络的卫星钟差预报算法,给出基函数的中心、方差以及隐含层到输出层的权值的计算方法,采用滑动窗口的方法,用样本数据训练后的网络预测下一个历元的钟差值,依次往后训练网络直到预测完整个时间段,通过实验验证了算法的可用性。短期预报中,GPS预报精度在1 ns以下,BDS和GLONASS在2~3 ns左右;长期预报中,GPS预报精度在几十纳秒左右,而BDS和GLONASS在几百纳秒左右,文中给出了相应的结果分析。

核电厂一回路溶解氢测量方法开发与应用研究

为解决AP1000机组功率运行和大修期间氦气对一回路溶解气测量干扰问题,开发相平衡法测量一回路溶解氢含量方法,用注射器减压取样,注入氩气平衡脱气,使用气相色谱分析平衡气体中氢气含量,结合氢气的亨利系数,计算得到一回路溶解氢含量。结果表明,该方法能够避免氦气干扰,溶解氢标准溶液测量相对误差为2.95%,一回路冷却剂样品测量相对标准偏差为2.46%,检出限为0.036cc/kg,满足核电厂对一回路冷却剂中氢气含量的监督要求。