一种LM-BP加速搜索的周跳探测与修复方法

针对传统三频周跳探测与修复方法中的不敏感、漏检以及效率较低等问题,提出一种基于莱文伯格-马夸特(LM)-反向传播(BP)神经网络加速搜索法的伪距相位组合与电离层残差组合联合周跳探测与修复方法:利用2个伪距相位组合以减少不敏感周跳数量,利用1个电离层残差组合以提高小周跳探测敏感度;在构成3个线性无关的组合观测值后,使用LM-BP加速搜索算法进行周跳探测与修复。实验结果表明,相对常规的伪距相位组合与电离层残差组合联合方法,该方法能够提高周跳探测与修复性能,可探测小至1个的周跳,探测与修复整体时效有较大提升。

实时周跳探测与修复的MGF周跳解算方法的改进

周跳的探测和修复是基于载波相位高精度定位的关键技术之一。基于改进的几何无关相位组合MGF方法具有直接分离不同频率上的周跳,对高频数据中较小的周跳实现有效探测,探测速度远快于TurboEdit法等优点。但MGF法无法探测4周以上的周跳,并对低采样率和低卫星高度角下的数据进行周跳探测时,会选取错误的周跳备选值作为周跳检验量从而造成周跳的误判。针对MGF法所存在的问题,通过联合相位减伪距法PRP法,构建新的周跳备选值判断方程,并对MGF法的周跳检验量进行二次历元间差分STMGF,组成PRP-STMGF周跳探测组合。PRP-STMGF周跳探测组合能够探测任意周的周跳,与TurboEdit法相比,修复时无需分离周跳,直接对PRP-STMGF法的周跳检验量进行四舍五入即可确定出正确的周跳值,且适用于低采样率和低卫星高度角下的实时周跳探测与修复。最后通过北斗双频实测数据进行实验验证,结果表明,PRP-STMGF周跳探测组合,避免了MGF法选取错误周跳备选值的问题,相较于TurboEdit法不仅低延时,准确率高,且适用于不同采样率和低卫星高度角下周跳探测与修复。

单站区域实时电离层异常改正拟合模型研究

针对传统电离层模型受伪距数据质量制约,局部或某时刻误差较大以及实时性不高的问题,提出一种拟合模型。利用CODE提供数据进行季节性时间序列法(Holt-Winters’)得到预测模型,将其与所求区域内基于接收机的多频载波相位平滑伪距法得到的球谐多级模型进行比较,经异常条件判定,使两种方法的结合可以充分发挥各自优势。对比验证分析模型与传统模型精度结果,结果表明,在所求测站MIZU上空及周边区域内建立模型相比于载波相位平滑法,日测点上空电离层(VTEC)的均方差(RMSE)提高3.992,稳定度提高59.44%;较预测模型法,日VTEC的RMSE提高3.458,稳定度提高53.99%。该方法有效提高预测模型实时性,削弱计算模型的不稳定性,提高电离层模型精度,支撑北斗导航研究。

多频数据组合在周跳探测和修复上的应用

利用模拟的L5观测数据,结合传统的伪距/载波组合法,对周跳的探测与修复进行了实例计算,并与双频组合观测值的周跳探测方法进行了比较。结果证明,不管对大周跳还是小周跳,该方法均能在单历元间准确地探测出各个频率上发生的周跳,较之双频组合观测值的探测方法具有更大的优越性。

GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度研究

讨论了利用Hatch滤波对双频消电离层组合伪距观测值进行相位平滑,对原Hatch滤波公式中的定权方法进行了改进。在此基础上,采用JPL提供的间隔为30 s的sp3事后精密星历和卫星钟差,对GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度进行了研究。采用自编软件,利用IGS跟踪站观测数据进行了实际计算,并得出结论。

利用模糊聚类方法筛选GPS载波相位组合观测值

鉴于传统GPS载波相位组合观测值筛选方法工作量大的问题,引入了模糊聚类筛选理论,将其与载波相位组合理论相结合,对聚类指标进行了选取,运用最大树聚类法对GPS三频载波相位组合观测值进行了分类。通过矩阵变换法及实例验证了该方法的可行性与可靠性。

固相分光光度法新进展

本文对固相分光光度法近年来在测量方式、联用技术。

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。

无模糊度和整周跳变问题的短基线解算方法研究

提出了一种不涉及模糊度和整周跳变问题的短基线解算方法。用自编软件对实际观测资料进行了处理。计算结果表明,本方法的原理和数学模型是正确的,对于一般静态短基线解算,平面精度达到2mm左右,高程精度达到5mm左右。

北斗导航系统移动基准站差分定位算法

针对复杂测量环境无法建立固定基准站及进行精密定位的问题,提出一种基于北斗导航系统的移动基准站差分定位算法,即基准站与流动站同时运动并实现高精度差分定位的算法。基于载波相位测量值,在动态短基线条件下,对数据进行站间和星间双差处理,消除接收机钟差以及其他公共误差。对多频观测值进行线性组合,构造双差载波相位超宽巷、宽巷、中巷及窄巷观测量。对上述观测量进行窗口滑动均值滤波并采用逐级模糊度确定法固定整周模糊度,即沿着从超宽巷到窄巷的顺序依次求解整周模糊度。为验证算法有效性,设计基于北斗导航系统的轨道外部几何参数检测仪进行实验,实现毫米级静态相对定位精度和厘米级RTK相对定位精度。

双频载波相位求差法在周跳探测与修复中的应用

载波相位测量中小周跳的探测与修复一直是高精度GPS定位研究中的热点领域。分析了L1和L2载波相位观测值的关系,通过相邻历元的相位观测值求差来探测周跳,并结合伪距差分约束条件来确定及修复周跳。结合实例分析,证明该方法可以有效地探测并修复周跳,并通过Matlab编程实现了算法的程序化。

双频载波相位求差法在BDS周跳探测与修复中的应用

载波观测值由于其高精度的特点,在北斗高精度导航与定位中应用广泛。周跳的存在严重污染了载波观测值,在北斗高精度导航和定位中必须予以消除。本文基于北斗B1载波和B2载波相位观测值的关系,通过相邻历元的相位观测值求差值探测周跳,并结合伪距差分约束条件确定及修复周跳,有效解决周跳值解算多解问题。结合实验数据模拟分析,证明该方法可以有效探测并修复北斗载波观测值周跳。

实时序贯平差和组合观测值改进的GPS监测方法

针对卫星信号高遮挡导致的可视卫星数少于4颗和卫星几何图形强度不佳,引入实时序贯算法解决了常规单历元方法仅采用当前观测方程平差时法矩阵秩亏的问题。同时,在导出常规单历元方法允许实际变形量与载波波长关系的基础上,从组合观测值波长逐步精化的角度出发提出了基于宽巷/窄巷组合观测值的改进单历元方法。该方法采用宽巷组合在无需双差模糊度搜索情况下可实现0.5 m以上变形量的正确提取,通过窄巷组合减弱观测值误差。小湾2号山梁高边坡GPS变形监测应用表明,基于实时序贯平差和组合观测值改进的方法较常规单历元法降低了卫星观测视场要求,增大了允许变形量并提高了监测精度。

高纬度GNSS网络RTK虚拟基站法研究与实验

网络RTK技术相对于传统RTK技术,具有定位精度更高,作业范围面积更大等优势,采用此方法可以得到厘米级精度。高海拔地区由于地理优势高,空气水分稀薄,对流层和电离层延迟较低,有可能会使定位精度较高。而在以往的网络RTK技术中并没有讨论过高海拔地区的定位精度是否比低海拔的定位精度要高,论文采用GNSS观测数据,通过线性组合法而推导出的虚拟基站法,并利用虚拟基站法对二者进行对比,使用Matlab2015进行仿真实验,得出实验结果,从而验证高海拔定位精度比低海拔要高。

GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的先验权比研究

为满足多星座GNSS系统实时动态定位解算的需求,本文通过先验定权的方式,对GPS/BDS/GLONASS三系统在伪距单点定位和载波相位相对定位时合适的权比进行探索。基于北斗系统的现有星座条件,采集三系统的数据进行实验,实验结果表明:三系统组合定位时,伪距观测值的先验权比定为4:3:1,相位观测值权比定为4:3:3,能够得到比GPS单系统和GPS/BDS组合更优的定位结果。

BDS/GPS伪距相位联合定位对病态性改善程度分析

针对北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)/全球卫星导航系统(Global Positioning System,GPS)载波相位定位的病态性,提出采用伪距观测来改善上述问题,并对比分析了在我国8个地面站不同精度伪距观测量的引入对载波相位定位病态性的改善效果,这种病态特征可以通过伪距与载波相位联合观测得到的法方程条件数表示。实验结果表明:伪距观测对载波相位定位的病态性有很大程度的改善,且BDS系统的改善程度比GPS更大;伪距观测精度越高,联合定位的病态性程度越弱;在较短的观测时间内,伪距观测量的引入,对载波相位定位病态性的改善效果非常明显。

四种常用周跳检测算法性能分析

当前,利用GNSS极化信号测量降水是国际气象学上的一个研究热点,其中,精确周跳的检测是试验数据高质量处理的一个难点。本文在总结现有周跳检测算法的基础上,分析了双频相位求差法、电离层残差法、多普勒观测值法、伪距相位组合法四种算法的原理,并使用仿真GPS数据,对比研究四种算法的检测性能和适用范围,为下一步GNSS极化信号的实测数据周跳处理提供技术基础。

北斗三号卫星周跳探测的不同算法研究

在北斗高精度定位中,周跳的探测与修复是必不可少的一个环节。基于北斗三号卫星组网已趋于完善,文中系统地深入研究了北斗三号卫星周跳探测的理论与方法,主要介绍了组合观测值法(包括电离层残差法、相位减伪距法、M-W组合法)对北斗载波相位观测值周跳探测的理论基础。利用组合观测值法,以北斗三号卫星数据为例,对这三种方法的探测能力和效果进行了试验、分析与比较。

北斗三频组合数据在周跳探测和修复上的应用

随着新一代卫星导航定位系统中多个频率观测数据的应用,利用多频载波相位数据的组合特性将会使周跳的探测和修复变得更加快速准确。本文利用多频组合观测值理论,选出适合北斗数据的组合系数,并结合伪距/载波相位组合方法,对北斗三频实测载波数据进行了周跳的探测与修复研究,试验结果表明无论是小周跳、大周跳以及各种粗差,该方法都可以快速准确地探测出来。

BDS-3基本系统载波相位平滑伪距分析

为分析BDS-3基本系统载波相位平滑伪距单点定位性能,采用B1、B3单频以及B1/B3无电离层组合(B1/B3IF)3种模式,分别进行标准伪距单点定位和载波相位平滑伪距单点定位实验。对国际GNSS服务(IGS)测站数据进行处理,结果表明,载波相位平滑伪距可提高定位结果的稳定性;B1、B3和B1/B3IF 3种模式平滑后3D定位精度分别提高了0.08、0.04和0.93 m;平滑后B1/B3IF模式高程定位精度较B1和B3模式分别高0.99和2.38 m,表明BDS-3基本系统电离层延迟改正模型有一定优化空间。将载波相位平滑伪距应用于手机端定位,平滑后重复性定位精度和定位精度分别提高了39.7%和6%。