一种多频多系统周跳探测与修复方法

为满足多频多系统精密单点定位(PPP)数据预处理的实际需求,提出了一种周跳探测与修复方法。针对多频多系统PPP数据处理中各卫星的信号数量不同,利用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)原理构建模糊度组合。通过仅使用相位观测值估计的倾斜电子总量(STEC)探测不敏感周跳和漏判周跳。对于周跳修复,将伪距和载波相位的观测值在历元间作差求得周跳的浮点解和协方差阵,然后应用LAMBDA算法搜索周跳整数解并进行修复。通过静态、动态以及磁暴环境下周跳探测和修复实验,验证了所提方法的有效性,多频条件下周跳修复的正确率达到100%。

基于变分贝叶斯自适应鲁棒滤波的动对动相对定位算法

针对两个相对运动目标之间基线矢量实时变化导致整周模糊度难以固定,从而导致定位精度偏低的问题,提出一种基于变分贝叶斯自适应鲁棒滤波的北斗四频动对动相对定位算法。结合四频中存在电离层延迟和观测噪声因子小且具有整数特性,建立“宽巷+窄巷+伪距”的无几何模糊度解算模型。设计一种基于变分贝叶斯的自适应鲁棒滤波算法,利用M估计鲁棒化处理观测中的野值,利用变分贝叶斯近似估计时变的观测噪声和系统状态量,以逼近真实后验分布。最后采用最小二乘模糊度降相关平差法进行模糊度固定。实验结果表明,所提算法的模糊度固定率达到99.7%以上,E、N和U三个方向的定位精度均达到厘米级,实现了高精度的动对动相对定位。

BDS-2/BDS-3组合长基线三频RTK算法

针对在长基线动态实时差分定位技术(RTK)中,由于整周模糊度容易受到大气延迟误差的影响,导致其固定率偏低,从而影响定位精度的问题,提出一种基于北斗卫星导航(区域)系统即北斗二号(BDS-2)和北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)组合的长基线定位方法:组合方法中BDS-2采用B1I、B2I和B3I 3种信号,BDS-3采用B1I、B2b和B3I 3种信号,充分利用三频中存在电离层延迟极小且具有整数特性的组合,同时考虑对流层延迟的影响,建立基于弱电离层组合的几何相关中长基线解算模型,并利用卡尔曼(Kalman)模型对天顶对流层延迟误差、三维坐标和弱电离层组合模糊度进行参数估计;再结合部分模糊度固定方法加快模糊度搜索效率,最终实现长基线RTK定位。实验结果表明,该方法能够在长基线下基本实现单历元模糊度固定,定位结果与流动站真值之间的定位偏差可达到厘米级。

一种短基线GNSS的三频模糊度解算(TCAR)方法

TCAR或综合TCAR是GNSS中常用的快速确定三频模糊度的方法,其原理简单,计算方便。根据不同的噪声背景和多径条件,给出综合TCAR单历元实时解算模糊度的误差分析及仿真结果。针对模糊度估计成功概率不高的情况,结合双频相关法(DUFCOM),并根据综合TCAR的特点,对综合TCAR进行改进。最后,将此方法与基于整数最小二乘准则搜索的LAMBDA方法进行比较。仿真结果表明,利用该方法成功搜索到正确模糊度值的概率与LAMBDA方法相当,但降低计算量,有效提高用综合TCAR单历元实时解算模糊度的可靠性。

一种GPS网络RTK整周模糊度解算方法(英文)

提出了一种适用于GPS多参考站网络的RTK模糊度固定方法.首先,以参与模糊度解算的参考站三角形重心为参考点,将与其形成高度角最大的卫星选作参考卫星,进而提供了载波观测值权阵构造的参数以及模糊度网解正确性的检验条件.然后,通过双频线性观测数据组合计算双差宽巷模糊度,并利用无电离层观测数据组合计算L1模糊度浮点解,引入卡尔曼滤波进行精化,并实时估计对流层延迟参数.最后,通过Z变换对模糊度协因素阵进行去相关,从而减小模糊度整数解的搜索空间,提高LABMDA算法固定模糊度的效率.实验结果表明,该方法能在40个历元内可靠实现多个参考站间整周模糊度解算.

LAMBDA方法在CR-InSAR相位解缠中的应用

基于角反射器的合成孔径雷达干涉测量的地表形变监测,观测到的是不足整周的相位,为了获取变形完整相位,需要通过相位解缠恢复相位的整周数。针对CR-InSAR算法中相位解缠问题,利用GPS整周模糊度解算中的最小二乘模糊去耦调节法进行相位整周模糊度搜索,结合InSAR技术的特点建立合适的解算模型,并利用实际数据进行验证,解算结果证明搜索得到的整周数是合理的,且符合实际变形情况。

基于LAMBDA方法的GPS整周模糊度解算研究

导航、大地测量的快速和高精度GPS定位需要解算双差分载波相位的整周模糊度值,基于经典最小二乘法求解的解整周模糊度一般为非整数解(浮动解),这种做法丢失了对提高未知参数估值的精度很有用的信息。而该文则详细讨论了基于整数最小二乘法及其降相关平差方法(LAMBDA)的原理极其算法,通过一个短基线的实例计算发现:较于未加限制的最小二乘搜索算法,LAMBDA方法在进行模糊度搜索解算时充分顾及了模糊度的整数特性,并在此基础上对模糊度协方差阵进行了降相关处理,从而改善了模糊度的方差域,消除了模糊度方差的不连续性,使得LAMBDA方法的搜索区域得到明显改善,相应的定位精度明显提高,具有较高的应用价值。

基于INS辅助CLAMBDA与AFM的GPS/INS组合导航测姿方法

为了提高全球定位系统(global positioning system,GPS)定姿的性能及成功率,将带约束的最小二乘降相关平差法(constrained least squares ambiguity decorrelation adjustment,CLAMBDA)与模糊度函数法(ambiguity function method,AFM)两种算法相结合,同时利用惯性导航系统(inertial navigation system,INS)姿态信息进行辅助,提出了一种GPS/INS组合定姿方法。在CLAMBDA解算过程中,将INS姿态信息与GPS载波相位和码伪距联合解算浮点解,然后再进行固定解搜索,如果姿态解算错误,则用AFM算法得到的姿态角进行替换。其间,用INS姿态信息缩小AFM的搜索范围。之后,GPS/INS进行组合滤波。通过实际系统跑车实验表明,相比于原算法,该算法能有效提高GPS定姿的成功率。

GPS姿态测量中模糊度的快速解算

针对GPS姿态测量对模糊度的解算要求准确快速的特点,首先,从减少运算量入手,通过减少运算量,提高解算速度;其次,并根据姿态测量基线长度已知这一特点,来提高模糊度固定的准确度。基于上述两点提出了一种新的模糊度快速解算方法。

GPS/Galileo组合导航的模糊度搜索空间

为了组合导航的载波相位模糊度固定,将目前在GPS中常用的模糊度固定方法——最小二乘降相关平差(LAMBDA)法直接应用于GPS/Galileo组合模糊度固定,发现其搜索空间的确定方法并不能很好地适应GPS/Galileo组合中模糊度维数较高的情况。通过对常规LAMBDA搜索空间确定方法的分析比较,在传统方法的基础上提出了一种专门针对高维模糊度固定的搜索空间确定方法——修正法确定模糊度搜索空间。通过对修正法进行仿真试验,证明该方法能保证在GPS/Galileo组合定位模式下实际备选模糊度个数基本与预先设定的备选模糊度个数一致,进而能在不降低模糊度固定成功率的基础上有效提高LAMBDA模糊度固定的搜索效率,其性能优于传统的模糊度搜索空间确定方法。

基于几何无关模型的GNSS三频模糊度解算方法研究

针对模糊度估计受多径误差以及基线长度等影响而无法可靠保障运动情况复杂多变的动态测量问题,提出了一种新的三频模糊度动态快速求解算法。该方法利用模糊度估计成功率确定CIR法和LAMBDA法的适用范围。仿真及试验结果表明,该方法在保证模糊度估计可靠性的同时,还缩短了处理时间,适用于周围环境变化剧烈及载体运动情况复杂多变的实时动态测量。

非建模系统误差对LAMBDA方法影响的研究

非建模系统误差是影响整周模糊度固定的一个重要因素。在现有经验模态分解理论的基础上,定义经验模态分解的多尺度分解与重构结构,依据累积标准化模量的均值随尺度的变化确定非建模系统误差与噪声分离尺度的选择标准,分离出双差观测值残差序列中的系统误差,并对初始双差观测值进行修复,得到去除系统误差后的双差观测值序列。比较系统误差消除前后LAMBDA方法求解整周模糊度固定的速度、可靠性和搜索空间,结果表明:利用经验模态分解方法消除系统误差后,LAMBDA方法求解整周模糊度固定的速度和可靠性明显提高,搜索空间得到一定优化。

MLAMBDA算法在干涉雷达时间序列分析中的应用

干涉雷达时间序列分析方法是差分干涉测量技术中的一种新方法,利用高斯马尔可夫模型构建其相位模型,对参数进行估计,需要解决整周相位模糊度问题。因此,将改进的最小均方模糊度去相关调整算法(MLAMBDA算法)引入干涉雷达时间序列分析中求解整周相位模糊度,通过多次实验对比分析,解决了算法应用和软件编写中的关键问题。最后应用在天津地区沉降监测项目中,获得了可靠的沉降监测结果,同时表明MLAMBDA算法在干涉雷达时间序列分析方法中的应用正确有效。

采用宽窄巷结合的LAMBDA解算方法的北斗多频差分定位技术

目前,常用的多频整周模糊度解算方法有TCAR(Three-Carrier Ambiguity Resolution)、CIR(Cascading Integer Resolution)和LAMBDA(Least-squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)这3种.其中TCAR和CIR方法均利用载波相位的宽巷组合易于整周模糊度解算和窄巷组合可减小噪声的特点进行整周模糊度的解算.但是它们的整周模糊度解算性能相对于LAMBDA而言较弱,而且需要预设相关矩阵.针对这一问题,本文提出一种宽窄巷结合的LAMBDA整周模糊度解算方法用于北斗多频的差分定位.该方法在采用LAMBDA算法的基础上,充分利用宽巷组合和窄巷组合的特点,通过使用宽巷组合快速有效解算出的整周模糊度来约束窄巷组合求得的整周模糊度,以达到整周模糊度的快速准确解算的目的,同时通过窄巷组合定位模型的低噪声特点实现较高的定位精度,可有效的提高北斗多频差分定位中整周模糊度的解算效率和定位解算的精度.本文通过在北京航空航天大学楼顶的实际测试数据进行验证.结果表明,采用北斗三频进行定位解算时,宽窄巷结合的LAMBDA整周模糊度解算方法能在比窄巷组合收敛时间减小一半的情况下,实现与窄巷组合相同的3mm定位精度.

一种LAMBDA整周模糊度解算正确性的评估算法

针对基于经典假设检验理论的模糊度正确性评估算法的缺陷,提出了一种依据概率指标的LAMBDA(Least Square Ambiguity Decorrelation Adjustment)整周模糊度解算的正确性评估算法。该算法能够有效解决实时动态差分定位中模糊度解算值的可信度问题,降低系统完好性风险。通过对跑车实验中GPS差分定位数据的直接处理及引入多径误差后处理,该评估算法可以在置信水平为99.5%的条件下实时有效地评估模糊度解算值的正确性。

一种矩阵排序改进的模糊度解算方法

针对目前应用最为广泛的最小二乘降相关平差(LAMBDA)算法涉及大量矩阵运算,延长了降相关时间的问题,提出一种矩阵排序法(MOM),来提高降相关效率。仿真实验和实测结果表明:在保持与LAMBDA算法精度相当的情况下,MOM方法可将平均解算时间从43690μs降低到40970μs。

Another Form for LAMBDA Method

The LAMBDA method that was proposed by Teunissen is introduced. Then, on the basis of both the back-sequential conditional LS technique and the upper-triangular Cholesky decomposition, another form for LAMBDA method is proposed. This new form for LAMBDA method has the same principle and calculation speed as the traditional LAMBDA method.

一种确定整周模糊度搜索空间的方法

模糊度搜索空间的大小是影响模糊度解算效率的关键因素之一.针对传统确定模糊度搜索空间的方法较为保守,致使搜索空间过大,提出了一种基于最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA)的改进方法.首先对目前模糊度搜索空间确定方法给予了介绍和深入的分析比较,评价了这些经典方法的优缺点.在此基础上,定义了搜索空间的一个影响因子η,并结合LAMBDA方提出了确定模糊度搜索空间的修正公式.基于仿真和实测数据对修正方法进行实验,结果表明方法在保证获得期望模糊度组数的前提下,其确定的模糊度搜索空间包含的整数点个数更小,可保证90%以上实际模糊度组数接近于期望值.

基线矢量约束GNSS单频单历元可靠姿态解算方法

针对全球导航卫星系统(GNSS)单频、单历元姿态测量,将传统的基线长度约束扩展到包括角度和长度在内的基线矢量约束,提出了一种新算法.该算法利用基线三维先验信息,构造更加严格的模糊度代价函数,在搜索过程中将模糊度和基线坐标共同分为部分固定模糊度向量和实向量,由部分固定模糊度在基线矢量约束条件下逐步最优化求解实向量,压缩搜索空间,构建搜索树.相比于传统基线长度约束LAMBDA算法,模糊度固定成功率更高,实验条件下达到100%,并且具有相当的搜索效率和测角精度.实验同时验证了新算法对于先验姿态信息的容错程度,证明了算法的鲁棒性.