GNSS三频观测值在精密单点定位中的应用研究

本文首先对精密单点定位原理进行阐述,其次对影响精密单点定位精度的各项误差进行分析,最后利用GNSS三频观测值不同组合方式对精密单点定位的误差进行研究,为提升GNSS精密单点定位精度提供参考。

北斗三频载波伪距组合观测值的周跳探测算法研究

针对BDS全星座播发三频信号的特点,利用1个三频载波伪距组合(1,4,-5)和2个三频无几何相位组合(1,1,-2)、(1,-2,1)联合的方法进行周跳探测,并结合最小2-范数确定整数周跳的搜索策略。实测数据表明,该方法对一般周跳、不敏感周跳及连续随机周跳均有较好的探测与修复效果。

基于GLONASS三频组合观测值的周跳探测与修复

基于现代化的GLONASS三个频率线性组合观测值的特征,选取三种线性无关组合,对G3载波相位观测值进行模拟,建立三频率组合观测值结合伪距探测周跳的模型。实例验证该方法提高了GLONASS载波相位周跳的探测与修复能力。

核模糊C均值聚类算法优选BDS-3三频组合观测值

目前对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)三频组合观测值优选的研究,主要集中在全球定位系统(global positioning system,GPS)和北斗二号(beidou navigation satellite system,BDS-2)上,对BDS-3的研究相对较少。为克服以往聚类优选算法中存在的仅适用于类球形簇、聚类数目和初始聚类中心的确定主观性强、对离群点敏感、易陷于局部最优等不足,提出一种改进的核模糊C均值聚类算法,引入核函数与抑制离群点的新距离度量,基于多类广义核极化准则优化核参数,用改进爬山法确定聚类数目与初始聚类中心。然后,以模糊C均值聚类算法为对照进行了对比实验,在短、长两种基线下分别解算组合模糊度。通过对优选所得代表性组合的模糊度固定成功率进行对比分析,验证了该算法的可行性与算法改进的有效性。

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。

BDS参考站三频整周模糊度单历元确定方法

参考站载波相位整周模糊度的准确确定是实现BDS网络RTK定位的关键。本文研究了BDS参考站三频载波相位整周模糊度单历元确定方法。首先推导了参考站三频载波相位整周模糊度之间的多个整数线性关系,根据双频载波相位整周模糊度的整数线性关系,以及B1载波相位整周模糊度备选值,确定B1/B2和B1/B3载波相位整周模糊度的备选组合。然后利用不受误差影响的三频载波相位整周模糊度间整数线性关系,对整周模糊度备选值进行约束和确定。根据大气误差的空间相关性,采用以卫星高度角和方位角为依据的基准卫星选择方法,降低了对流层延迟误差残差对多频载波相位整周模糊度之间线性关系约束能力的影响。试验结果表明,本文方法能够实现参考站三频载波相位整周模糊度的单历元准确确定,且计算效率高,算法简单。

GPS/BDS/Galileo三频精密单点定位模型及性能分析

在精细考虑伪距和载波相位硬件偏差时变特性的基础上,导出了更为严谨的非差非组合观测方程,并给出了非组合模式下两类GNSS偏差的数学表达形式。基于此,本文详细研究了3种常用的三频精密单点定位(PPP),即无电离层两两组合IF1213、单个无电离层组合IF123与非组合UC123函数模型的独立参数化方法,系统分析了3种PPP模型的相互关系以及GPS/BDS/Galileo三频静、动态PPP定位性能。结果表明,静态PPP收敛后定位精度水平方向优于1.0 cm,高程优于1.5 cm;动态PPP水平方向优于2.0 cm,高程优于5.0 cm;三频PPP的定位性能与双频PPP基本相当。

一种“北斗”三号精密单点定位的三频模糊度解算方法

精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)利用接收机收到的载波相位测量值进行定位,载波相位整周模糊度的固定影响着PPP的收敛速度和定位精度。采用B2a信号替代B2I信号,与B1I、B3I组成三频信号观测值组合,在此基础上对传统Boot-strapping方法加以改进,提出了一种改进的三频模糊度解算方法。该方法采用了超宽巷-超宽巷-宽巷-窄巷的解算策略,通过比较选择波长较长、电离层延迟较小、测量噪声较小的三频观测值组合,分别用于解算超宽巷组合、宽巷组合和窄巷组合的模糊度。当电离层延迟无法忽略时,所提方法通过引入额外的伪距观测量来消除在解算组合模糊度的过程中出现的电离层参数和几何参数的影响。实验表明,所提方法与传统方法在完成一次模糊度解算的时间上相差无几,但是相比于传统方法,所提方法具有更高的模糊度解算成功率。

利用三频组合观测值的GPS周跳探测与修复

本文分析了GPS三频组合观测值在波长、电离层误差和偶然误差等方面的特性,并定义了衡量其特性的3种指标;结合传统的伪距/相位组合法,探讨了三频组合观测值探测与修复周跳的原理和方法。利用模拟的L5观测数据,进行了多种情况下周跳的探测与修复。结果表明:该方法能在单历元间准确探测出各个频率上发生的大、小不等的周跳。相对于原始观测值,长波长的三频组合观测值可以更有效地探测与修复周跳。

基于模糊度中误差的GPS信号第三民用频率L_5的选取研究

从模糊度参数标准中误差角度出发讨论信号L5频率的选取问题,在双频观测资料模糊度参数估计基础上,研究三频观测资料模糊度参数估计,并进行模糊度参数标准中误差确定、讨论信号频率与模糊度标准中误差之间的关系,最后提出新的民用频率取值范围的建议。为今后的GALILEO系统、其他导航系统等信号频率选取提供一种思路和借鉴。

基于L5的GPS电离层折射误差改正

在分析电离层折射误差模型以及双频改正模型的基础上,在原有的双频数据处理方法之下,利用GPS现代化中新增的L5频率与原有的L1、L2频率进行新的双频组合,再利用双频组合解算来得出电离层折射误差,以取得双频最优改正值,进而即可对GPS的电离层折射误差进行有效的改正。同时,简单介绍利用三频观测值改正电离层折射误差二阶项的方法。这些方法的使用均可提高GPS电离层折射误差的改正精度,从而提高GPS的定位精度,扩大其应用的深度与广度。

GPS第三频载波及民用码的信号质量分析

介绍了L5载波的特点,分析了L5载波对GPS测量的影响,用实测数据分析了三频载波的信噪比及各个民用码的噪声水平。

GPS现代化后的周跳探测方法研究

针对GPS现代化加入L5观测值后的周跳探测方法进行了深入研究,根据长波长、弱电离层、弱噪声的选取标准,筛选出基于三个频率构成的组合观测值,在此基础上进行周跳的探测,并求出周跳具体发生的频率和大小。实例验证表明该方法具有可行性,不仅可以探测到小周跳,而且能正确分离周跳发生的频率和大小。