基于改进蝴蝶搜索算法的DGPS整周模糊度快速解算

为了快速准确地解算差分全球定位系统(DGPS)整周模糊度,提出了一种改进蝴蝶搜索算法(IBOA)求解整周模糊度。首先在蝴蝶优化算法(BOA)的香味系数中加入一个自适应权重,弥补BOA算法觅食行为中较弱的搜索能力;其次使用动态切换概率权衡BOA算法中全局搜索与局部搜索的比例;最后在全局搜索和局部搜索阶段引入新的迭代位置更新策略,提升了算法全局搜索能力和跳出局部最优能力。与最小二乘模糊度降相关平差算法(LAMBDA)算法进行1000个历元数据的解算对比实验,结果表明所提算法的平均搜索成功率比LAMBDA算法提高了5.07%。

基于PSO与AFSA的GNSS整周模糊度种群融合优化算法

载波相位测量是实现全球导航卫星系统(Global navigation satellite system, GNSS)快速高精度定位的重要途径,而准确解算整周模糊度是其中的关键步骤之一.粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)收敛速度快但易陷入局部最优,人工鱼群算法(Artificial fish swarm algorithm, AFSA)全局优化性能好但收敛速度慢,因此融合两种算法的优点,提出一种GNSS整周模糊度种群融合优化算法(PSOAF).首先,通过载波相位双差方程求解整周模糊度的浮点解和对应的协方差矩阵.然后,采用反整数Cholesky算法对模糊度浮点解作降相关处理.其次,针对整数最小二乘估计的不足通过优化适应度函数来提高算法的收敛性和搜索性能.最后,通过PSOAF算法对整周模糊度进行解算.通过经典算例和试验研究表明:PSOAF算法可以更快地收敛于最优解,搜索效率也更为出色,解算的基线精度可以控制在10 mm以内,在短基线的实际情况下具有较高的应用价值.

北斗系统多频载波相位整周模糊度解算方法研究

研究利用LAMBDA方法来解算三频载波相位BDS系统和GPS系统整周模糊度并分析其固定精度情况。通过采用2 km、5 km、8 km、10 km和12 km五条基线进行单系统解算对比,实验结果表明,无论是BDS还是GPS,在进行单系统RTK解算中,N方向坐标偏差变化幅度较其他两个方向变化都是最大的;在进行5 km的基线解算中,BDS三个坐标方向偏差基本保持在-0.2~0.4 m之间,相对于GPS系统较好;5 km的基线解算中,GPS系统三个方向坐标偏差值基本在-0.1~0.1 m之间,较BDS系统稳定且精度高。2 km基线的时候在200历元左右GPS固定精度明显优于BDS,5 km的时候GPS在1 000历元左右模糊度固定精度明显要比BDS高,但是随着基线长度的增加,GPS系统模糊度固定精度逐渐趋近,直至小于BDS系统。

基于天牛须种群算法的整周模糊度解算算法

如何快速、准确地固定整周模糊度是载波相位测量中的一个关键问题。为了提高整周模糊度搜索速率,提出了一种基于天牛须种群算法(beetle antennae colony search, BACS)的整周模糊度解算算法。通过与BAS算法、BAS-Nadam算法、LAMBDA算法以及MLAMBDA算法进行解算速率、稳定性的对比实验,在三维模糊度解算时,BACS算法在与LAMBDA和MLAMBDA算法解算成功率相当的情况下,能利用更少的时间搜索到模糊度最优解。为了验证BACS算法在高维模糊度解算以及工程解算情况下是否适用,进行了高维模糊度解算的实验以及单频单GPS系统下BACS算法的应用实验。分析及实验表明,BACS算法能很好保证高维模糊度解算的实时性和鲁棒性,对于12维模糊度解算,平均解算时间0.068 s,解算成功率为92%,对于低维模糊度解算,解算速率更快,解算成功率更高。在单频单GPS系统工程解算中,x、y、z方向定位精度分别为±0.008、±0.01、±0.01 m,能达到厘米级精度定位。

GPS单历元双差整周模糊度确定主辅频相关算法研究

针对GPS现代化增加的L_(5)频率观测值,提出一种GPS单历元双差整周模糊度确定新算法,称为GPS主辅频相关算法。该算法仅采用GPS单历元数据的伪距观测值及主频率与辅频率的相位观测值,通过扩展双频相关法思想,将L_(1)设为主频率、L_(2)或L_(5)选为辅频率,建立GPS主频率与辅频率的双差相位观测值内在相关关系模型,在观测值平差值域和模糊度值域作交叉搜索,并利用Ratio显著性检验法单历元确认GPS主频率双差整周模糊度。算例表明,针对GPS现代化后可观测的L_(1)、L_(2)和L_(5)三种原始相位观测值,优选L_(5)为算法辅频率在模糊度解算效率及成功率上均略优于L_(2),本文算法是行之有效的。

GNSS整周模糊度研究现状与展望

载波相位测量是全球导航卫星系统(GNSS)实现高精度定位的一个重要观测量。在现阶段,自动驾驶、智慧城市等领域的技术越来越成熟,高精度定位能在这些领域得到广泛的应用,甚至促进这些领域的快速发展,是当前卫星导航领域的热点。快速可靠地确定整周模糊度是载波相位测量中的关键,也是提高GNSS定位精度的关键。本文整理了各种整周模糊度的解算方法,其中重点论述了三频载波模糊度解算(TCAR)方法、递进模糊度整数解算(CIR)方法、最小二乘模糊度去相关平差(LAMBDA)算法等整周模糊度的解算方法及其研究进展,并探讨后续研究的方向。

BDS网络RTK中距离参考站整周模糊度单历元解算方法

提出了一种BDS网络RTK中距离（50～100km）参考站间的双频载波相位整周模糊度单历元解算方法。该方法首先利用B1、B2载波相位整周模糊度间的线性关系选取B1、B2载波相位整周模糊度备选值。利用双频载波相位整周模糊度备选值计算双差电离层延迟误差，根据参考站各卫星电离层延迟误差间的空间关系，使用双差电离层延迟误差构建双差电离层延迟误差的线性计算模型。通过双差电离层延迟误差线性计算模型的建立搜索和确定B1、B2载波相位的整周模糊度。经CORS网实测数据试验算例的验证，该方法只需一个历元的观测数据即可确定参考站间双差B1、B2载波相位整周模糊度，且不受周跳影响。

BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法

北斗卫星导航系统是目前唯一一个全星座提供三频观测数据的卫星导航定位系统,三频观测值有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。本文提出了一种BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法。首先利用B2、B3频率的观测值及严格的模糊度固定标准确定超宽巷整周模糊度,将固定的超宽巷整周模糊度与其他宽巷整周模糊度的线性关系作为约束条件,然后估计宽巷整周模糊度、相对天顶对流层延迟误差和电离层延迟误差,并搜索确定宽巷整周模糊度。利用固定的宽巷整周模糊度与三频载波相位整周模糊度的整数线性关系,将线性关系加入载波相位整周模糊度参数估计观测模型中,然后确定载波相位整周模糊度。使用实测的CORS网BDS三频观测数据进行算法验证,结果表明,该方法可正确有效地实现参考站间三频载波相位整周模糊度的快速解算。

单频GPS动态定位中整周模糊度的一种快速解算方法

针对单频GPS动态定位中常用模糊度求解方法存在的问题,提出一种整周模糊度快速解算方法。首先通过对双差观测方程中坐标参数的系数阵进行QR分解变换以消除坐标参数,从而仅对模糊度参数建立Kalman滤波方程进行估计,然后利用排序和双Cholesky分解对滤波得到的模糊度进行降相关处理,并结合收缩模糊度搜索空间的思想来搜索固定整周模糊度。以实测的动态数据为例对该方法进行测试。分析结果表明,该方法不但可以改善模糊度浮点解精度,而且具有良好的模糊度降相关效果,可正确有效地实现整周模糊度的快速解算。

用遗传算法搜索GPS单频单历元整周模糊度

介绍了短基线利用单频单历元双差载波相位定位时模糊度固定的基本理论,探讨了利用遗传算法快速搜索GPS单频单历元整周模糊度的一些理论和实现的方法,提出了用改进的正则化方法改善浮动解来提高搜索成功率的新思路。算例分析表明,在一定的条件下,应用遗传算法搜索整周模糊度成功率高、稳键性较好。

改进LAMBDA算法实现单频GPS整周模糊度快速解算

利用单频GPS载波相位差分技术进行动态精密测量时,由于观测历元少,经典LAMBDA算法会出现法矩阵病态导致整周模糊度无法求解。针对这一问题研究了基于TIKHONOV正则化原理的改进LAMBDA算法。通过对双差观测方程系数矩阵进行奇异值分解选取正则化矩阵,改善了法矩阵的病态性,获得了更高精度的浮点解。利用均方误差矩阵替代协方差阵进行LAMBDA求解,提高了模糊度求解的速度和成功率。对连续100组5个历元实测数据计算表明:与原算法相比,改进LAMBDA算法求得的浮点模糊度偏差从36.48周减小到4.08周,搜索效率和成功率分别改进97.74%和100%。

GPS变形监测中整周模糊度解算的新方法

利用变形监测网中监测点坐标已知的特点,提出了一种新的解算整周模糊度的方法———DC(directcalculation)算法。该方法不需要组成和解算法方程,更不需要搜索和确认,而是直接计算整周模糊度。实际计算表明,该方法计算速度快,精度高,是变形监测中整周模糊度解算的极好方法。

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。

LAMBDA整周模糊度解算方法中的整数Z变换算法

利用整数Z变换对高度相关的整周模糊度进行降相关,是LAMBDA算法的核心之一。阐述了联合去相关法和迭代法两种整数Z变换算法的基本原理及具体实现过程,通过实际算例从条件数、去相关数等方面对其降相关性能进行了评估和分析,结果表明两种算法去相关水平相当,迭代次数上也无明显差异,总体上讲联合去相关法的处理成功率高于迭代法。

顾及GEO卫星约束的长距离BDS三频整周模糊度解算

长距离BDS三频载波相位整周模糊度解算受大气误差残余的影响较大,GEO卫星相对于地球静止也非常不利于载波相位整周模糊度的解算。利用GEO卫星的信号传播路径相对较稳定、大气延迟误差的影响不随卫星空间位置变化的特点,对GEO卫星进行更符合实际情况的大气延迟误差约束研究。利用GEO卫星B2和B3载波相位整周模糊度线性关系,降低测站差分电离层延迟误差残余对模糊度备选值的影响,进行B2和B3载波相位整周模糊度备选值的选择。通过三频载波相位整周模糊度间不包含观测误差影响的线性关系对模糊度备选值组合进行检测,并对模糊度搜索空间进行约束。利用历元间GEO卫星的模糊度备选值判断历元间电离层延迟误差残余的变化,对GEO卫星的参数估计进行更符合实际情况的约束。研究了顾及GEO卫星实际大气延迟变化和整周模糊度约束的长距离BDS三频载波相位整周模糊度解算方法。提出了利用历元间模糊度备选值确定电离层延迟约束值的方法,对GEO卫星历元间随机游走的约束值进行符合实际情况的调整。试验结果表明,本文的方法能够提高三频载波相位整周模糊度解算的效率和测站位置的精度。

GPS载波相位整周模糊度的在航快速算法研究

提出了一种单历元初始整周模糊度在航解算方法,该方法把LAMBDA法和ARCE法的优点综合于一体,可快速准确地解算整周模糊度。对求解方法进行了详细的理论推导,最后通过实测数据验证了此方法的可行性。实验结果表明:该算法计算量小,可在一个历元内准确求解出整周模糊度,适合整周模糊度的快速动态求解,对于实现高精度动态导航定位具有很高的实用价值。

XNAV算法及其整周模糊度确定方法研究

X射线脉冲星导航(XNAV)是一种新型的航天器天文导航方法。研究了利用脉冲星脉冲相位观测信息进行导航卫星自主定轨的算法。首先分析了X射线脉冲在卫星和太阳系质心之间的传播时间方程,然后利用卫星与太阳系质心之间的相位差分观测量建立了系统的观测方程;结合导航卫星的轨道动力学特性,采用扩展卡尔曼滤波算法估计卫星的轨道。考虑到卫星轨道动力学预报得到的卫星位置值具有较好的精度,提出直接利用该位置预报值快速确定整周模糊度,并验证了该方法的可行性。数学仿真表明,该导航算法能够精确确定导航卫星在惯性系下的绝对位置。

精密单点定位整周模糊度快速固定

提出利用GPS参考网估计电离层延迟、卫星相位偏差的算法,用于实现区域内精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)的整周模糊度快速固定.利用站间距约为100～200km的参考网进行实验,结果表明:电离层延迟的内插和外推精度均优于1dm,卫星相位偏差估值的日内变化不超过0.2周;此外,单天内不同时刻始,固定PPP整周模糊度所需时长最多不超过10min,且当模糊度成功固定后,三维位置解较之相应浮点解的精度改善优于80%.新算法可望解决PPP普遍存在的收敛时间过长问题,增强了PPP技术的实用性.

遗传算法在DGPS动态整周模糊度解算中的应用

在基线长度已知的情况下,利用零空间约束动态求解GPS(GlobalPositioningSystem)双差整周模糊度,进行解的去相关后,应用改进的遗传算法在整周模糊度空间内寻优。根据实测算例解算结果表明,该改进的遗传算法在较少种群数时获得了较好的搜索结果。

差分GPS载波相位整周模糊度快速解算方法

本文提出了一种整周模糊度的快速求解方法,将差分GPS的测量值分配到主要测量值集合和次要测量值集合中,用主要集合中的相位测量值限定简约搜索空间,而次要集合中的相位测量值用来验证候选集合。利用已知的基线长度的约束条件,对搜索空间进行了简约,提高了求解整周模糊度的速度,同时,通过Cholesky分解提高搜索效率。