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。

基于KinPOS软件的BDS/GPS动对动相对定位性能分析

基于载波相位观测值的动对动相对定位可以得到双移动测站之间精确的相对位置关系,极大地扩展了动态相对定位的应用领域。GNSS精密动态定位、测速和定姿软件KinPOS针对动对动相对定位的质量控制方法进行优化,并基于三组不同场景下的实测GPS/BDS数据开展了动对动定位性能分析,结果表明:KinPOS软件解算结果稳定可靠,中短基线定位精度优于5 cm;BDS与GPS的动对动定位性能基本相当。

BDS/INS紧组合三频动对动模糊度解算方法

针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution,TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差几何距离值,并用其分别代替无几何和几何模式下的双差伪距观测值,显著降低了伪距双差观测噪声水平,有效提高了三频整周模糊度解算成功率。仿真实验结果表明,BDS/INS紧组合输出的高精度位置坐标使得伪距观测精度提高了60%以上,在短基线条件下,当伪距观测噪声达到2 m时,无几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为0.73%,几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为31.25%,而BDS/INS紧组合的TCAR算法在两种模式下的模糊度解算成功率达到99%以上,并且获得了厘米级的相对定位精度。

动对动GPS相对定位系统中整周模糊度求解

为解决GPS技术实现困难的问题,在证明动对动GPS定位时,模糊度整数解搜索准则和静态时是一样的结论基础上,认为动对动模糊度整数解搜索可以直接引用静态测量已有的理论,动对动模糊度解算的关键是"快速"计算模糊度的实数解,并应用最小二乘准则给出动对动GPS定位时的模糊度实数解求解公式。试验数据计算表明,计算时只需少数几个历元数据,模糊度实数解就收敛到整数解附近,且方差较小,因而模糊度的备选值较少,只需几次试算即可确定正确解,从而达到"快速"解算的目的。

一种动对动相对定位中平滑惯导辅助模糊度解算策略

针对基于单频载波相位的动对动相对定位中实时模糊度固定可靠性不高的问题,提出了一种基于DGNSS/INS紧组合的平滑惯导辅助模糊度解算策略,以提高低成本接收机高精度定位的普适性。首先,基于伪距和载波相位观测量构建动对动相对定位模型;其次,对惯性导航数据进行卡尔曼滤波处理,并利用滤波平滑后的惯导位置预测卫地距重构双差观测方程并构造惯导位置约束方程,继而获得较高精度浮点解及其协方差阵,采用LAMBDA算法进行整周模糊度固定及Ratio检验;最后,由DGNSS/INS紧组合算法对惯性误差进行反馈校正,以维持惯性高精度导航。实测数据实验结果表明,对比没有惯导辅助、有惯导辅助和经滤波平滑后的惯导辅助结果,本文方法可以有效地提高模糊度浮点解精度,减小模糊度搜索空间,提升整周模糊度固定成功率,三种方法下模糊度固定成功率分别为92.3%、99.1%和99.6%,并最终实现厘米级动态相对定位。

北斗双频组合动对动高精度相对定位新算法

针对动对动相对定位基线矢量实时变化导致整周模糊度浮点解在动态情况下难以快速精确求解的问题,提出了一种北斗双频动对动相对定位算法:对组合双差方程基线向量的系数矩阵进行奇异值分解,并变换组合双差方程以消除基线参量,将变参数估计问题转化为定参数估计问题,然后采用递推最小二乘算法实时推算组合模糊度的浮点解及其协方差矩阵,在此基础上,采用最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA)搜索和固定组合模糊度。试验结果表明,该方法能够快速准确固定组合模糊度,与单频解算相比,初始化时间用时更短,基线误差在5 cm以内,能较好地适用于动对动相对定位。

基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法

针对动对动相对定位中卫星观测质量不佳、信号易丢失导致北斗卫星导航系统定位精度不高、无法连续定位的问题,提出了一种基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法。通过惯导系统与北斗卫星导航系统紧组合的方式,以捷联惯导误差作为组合系统状态量,通过多普勒信息进行伪距平滑,并利用扩展卡尔曼滤波将惯导及卫星观测信息进行融合,解算相对导航结果。通过车载实验对所提出的相对导航算法进行了验证,实验结果表明,所提出的BDS/INS紧组合动对动相对导航算法能够保持分米级相对导航精度,卫星信号短时中断时,能有效保持高精度相对导航结果输出。

基于SVD-RLS的动对动整周模糊度解算方法

针对动对动相对定位时基线参量实时变化而难以准确求解模糊度浮点解的问题,提出了一种基于奇异值分解-递推最小二乘(SVD-RLS)的动对动整周模糊度解算方法:该方法首先对基线矢量系数矩阵进行奇异值分解(SVD)并变换双差方程以消除基线参量,然后采用递推最小二乘(RLS)实时推算双差整周模糊度的浮点解及其协方差矩阵,最后利用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法搜索和固定模糊度;试验结果表明,采用基于SVD-RLS的动对动模糊度解算方法,在100s左右即可正确解算出单频整周模糊度,基线误差在1cm以内,能够较好地适用于动对动高精度相对定位的实时解算。

基于解耦消参的动对动相对定位算法

针对动对动相对定位基线参量实时可变导致模糊度难以准确求解的问题,在比较分析动对动与静态相对定位区别与联系的基础上,提出了基于解耦消参的动对动相对定位算法。该算法将解耦法与最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法相结合,采用解耦法变换双差载波相位观测方程,从而消除基线参量并实时推算双差整周模糊度的浮点解及其协方差矩阵,然后利用LAMBDA算法对模糊度进行固定和确认。试验结果表明,基于解耦消参的动对动相对定位算法初始化模糊度用时较短,在70s左右即可正确解算出动态单频整周模糊度,获得了厘米级的相对定位结果,适用于短基线高精度动态相对定位。

惯导辅助的动对动整周模糊度快速解算方法

针对北斗动对动相对定位中卫星信号极易受到外界环境的遮挡,导致整周模糊度无法快速、准确固定的问题,提出了惯导辅助的动对动整周模糊度解算方法.该方法利用两个运动运载体上的惯导的实时位置输出构造惯导伪距双差,并将其与载波相位双差进行组合,构造新的观测量和观测方程,再进行整周模糊度的解算.仿真实验结果表明,惯导信息的辅助使得模糊度浮点解误差明显减小,整周模糊度的固定时间缩短为16s,相对定位精度达到厘米级,能够较好地实现动对动整周模糊度的快速解算.

双频相关约束的动对动北斗单频整周模糊度直接解法

针对多频组合测量时实际可用组合少、组合模糊度难以正确固定等问题,提出了一种基于双频相关约束直接求解动对动北斗单频模糊度的算法,该算法在正确固定一组组合模糊度的基础上,根据B1,B2两种频率双差方程之间的相关性,利用组合模糊度直接求解单频模糊度,然后通过组合测量值的均方误差确定单频模糊度的误差范围,最后采用OVT自适应门限检验方法得到正确的单频模糊度。试验结果表明,当组合测量均方误差小于1/4波长时,该算法仅需一组组合模糊度即可正确解算出B1,B2单频模糊度,能够较好地适用于动对动高精度相对定位。

基于PPP的动对动定位技术与精度分析

介绍了GPS精密单点定位和动对动实时差分定位技术,提出了基于GPS精密单点定位的动对动定位方法,实现了分米级的定位精度。

BDS/GPS单历元短基线动对动定位性能分析

针对在城市峡谷环境下观测卫星较少、观测质量差和周跳频繁,导致动对动定位过程中双差模糊度不连续的问题,提出了一种GPS/BDS组合系统的单历元模糊度解算方法。通过GPS/BDS组合定位提高了卫星的可用数量,利用单历元模糊度固定减弱了周跳频繁带来的影响。实验采用GPS/BDS组合的7组数据,分析了在不同高度角下动对动定位单历元解的模糊度固定率、解算失败率、粗差率和定位精度。结果表明,GPS/BDS组合动对动定位单历元模糊度解算方法,在高遮挡的城市峡谷环境仍然可以取得较好的定位结果。

一种改进的加权整体最小二乘GNSS船姿估计方法

为提高GNSS船姿测量精度,该文构建了基于先验模糊度信息的乘性欧拉角GNSS载波观测方程,提出了一种基于部分变量误差模型(Partial-EIV)的加权整体最小二乘(WTLS)动态船姿估计方法。首先利用GNSS动对动加以基线长约束快速精确固定模糊度,然后将整周模糊度固定解作为已知值代入乘性姿态角载波观测误差方程,并将观测方程进行向量化;针对状态方程以及观测方程系数矩阵包含随机元素和固定元素的结构特征,引入Partial-EIV模型,采用一种改进目标函数的WTLS方法估计乘性欧拉角,该方法可以同时顾及状态方程以及观测方程误差,充分利用观测值以及姿态约束信息,减小误差累积。通过实测GNSS三天线匀速测姿算例对本文方法进行验证,结果表明,该文方法优于动态参考站差分(MBD)基线姿态直接解法,对于复杂海洋环境船姿测量具有一定的参考价值。