基于TCCAR的北斗三频相对定位

在三频载波相位观测值组合理论基础上,提出一种三频组合模糊度固定方法(TCCAR),并实现了北斗三频数据的快速相对定位。TCCAR方法采用三组弱电离层超宽巷组合,可以快速解算整周模糊度,同时避免周跳问题。实测数据表明,TCCAR法的解算速度比LAMBDA搜索算法提高44.91%,同时对15.26 m的基线实现了mm级的相对定位。

中长基线三频GNSS模糊度的快速算法

通过研究三频最优组合观测值,分析制约中长基线三频模糊度快速解算的主要因素是残留对流层延迟。在此基础上,提出一种中长基线三频模糊度快速解算新方法,该方法先以较高成功率快速固定两个超宽巷模糊度,然后用这两个模糊度固定的超宽巷组合与任一窄巷组合构成无几何误差和无电离层延迟的新组合。由于该组合只受随机噪声的影响,通过对多历元浮点模糊度平均值舍入取整即可准确地固定中长基线的窄巷模糊度。最后基于GPS双频观测数据生成的三频数据,验证了本文观点的正确性和新算法的有效性。

基于最优组合的长基线网络RTK三频载波模糊度快速解算

针对三频载波模糊度解算TCAR法因电离层、观测噪声等误差影响而导致长基线模糊度解算可靠性较低的问题,提出了一种改进的适用于长基线网络RTK的TCAR方法。该方法继承了传统TCAR法逐级固定整周模糊度的思想,充分根据模糊度解算中每一步骤不同特点及不同目的选择最优组合观测值。首先,利用组合限制条件确定超宽巷模糊度解算最优组合;然后,引入平滑思想提高电离层残差估计精度,同时结合求解窄巷模糊度的WL/NL最优组合快速获得窄巷模糊度;最后,通过线性无关宽巷与窄巷组合模糊度实现基础载波模糊度准确解算。算例分析表明,基于最优组合的改进TCAR法有效提高了模糊度解算的成功率,实现了长基线网络RTK三频载波模糊度的快速解算。

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。

模糊度线性约束的消电离层多频模糊度解算

针对传统多频模糊度解算方法受到电离层延迟影响造成窄巷模糊度解算可靠性降低的问题,提出一种基于模糊度线性约束的消电离层MCAR方法。该方法通过模型等价性原理构建了基于几何相关-消电离层组合模型,并凭借能够可靠解算的超宽巷/宽巷模糊度值形成线性约束,进而构造窄巷模糊度解算模型,最终求解窄巷模糊度及精密定位结果。多组北斗三频实际数据测试结果表明,即使双差电离层延迟达到73.2cm,所提出方法也可实现模糊度解算成功率高于96%,定位精度优于15cm。

基于组合载波相位的飞行器姿态确定

为解决全球导航卫星系统(GNSS)姿态测量中整周模糊度的快速求解问题,提出一种基于组合载波相位的短基线整周模糊度解算方法,利用单个历元的观测数据解算整周模糊度.根据多颗卫星的单频载波相位整周模糊度解算结果,应用最小二乘原理对基线向量进行精确求解,进而由基线向量确定出飞行器的姿态角.仿真结果表明,该模糊度解算方法在单个历元内至少能够解算出8颗卫星的载波相位整周模糊度,解决了GNSS动态测姿领域的一个关键性问题.测姿结果显示,偏航角和俯仰角的测量误差均小于0.2°.该研究成果可以为GNSS姿态测量系统在航空、航天等对实时性要求较高的领域中的应用创造条件.

多频载波相位混合伪距组合解算模糊度研究

基于多频载波相位混合伪距组合原理,根据无几何消电离层的限制条件,以组合后噪声最小为目标提出了优选模型,搜索得到适用于GPS中长基线模糊度解算的典型组合;进而研究了利用电离层延迟平滑改进的多频模糊度解算方法,对GPS三频仿真中长基线数据进行了实验。结果表明,采用实时平滑电离层延迟,只需几min的数据便可以使双差电离层延迟影响削弱到cm级,而利用十几min的观测数据可以快速正确固定基础载波相位模糊度,具有一定的实用价值。

北斗系统三频载波相位整周模糊度快速解算

北斗导航定位系统播发三个频率观测值，有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。传统的几何无关模型三频载波相位模糊度固定算法通常采用遍历整数搜索的方法确定载波相位一伪距组合系数，组合后的噪声因子较大，模糊度固定成功率不高。在分析了北斗系统伪距测量误差特性的基础上，给出了加权组合噪声因子的定义及其约束下的最优组合系数的求解方法。采用Hatch滤波提高电离层延时误差实时估计精度，成功固定三组线性无关组合系数对应整周模糊度，进而确定基础整周模糊度。利用北斗系统短基线、长基线实测数据对算法性能进行了验证，实验表明：提出的算法可优化超宽巷、宽巷组合噪声因子20％以上，模糊度固定成功率提高10％-18％左右，30s历元平滑后的基础模糊度固定成功率可达90％以上。

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。

北斗三号新三频相位模糊度固定方法

针对北斗三号新的三频观测值,通过分析BDS-3三频线性组合观测值特性,选取高质量组合观测值,采用无几何相关GF(Geometry-Free)模型和无几何无电离层相关GIF(Geometry-Ionospheric-Free)模型分别对实测BDS-3卫星数据进行单历元三频相位模糊度解算TCAR(Triple-frequency Carrier Ambiguity Resolution)。试验结果表明,短基线时GF模型模糊度误差都在0.5周以内,且模糊度固定成功率都在88.43%以上;中长基线时GF模型模糊度固定能力明显降低,宽巷下降到73.47%,窄巷也只有25.44%。GIF模型在中长基线解算时相比于GF模型具有更好的模糊度固定能力。中长基线GIF模型宽巷模糊度固定成功率达85.31%,相对于GF模型提高了13%。中长基线GIF模型窄巷模糊度固定成功率在43.58%以上,相对于GF模型提高了51%。