Galileo精密单点定位模糊度固定模式下定位性能评估

模糊度固定是提升精密单点定位精度和快速收敛的主要因素之一,相位偏差、硬件延迟与模糊度参数无法正确分离是导致模糊度非整数特性的主要原因。采用德国地学研究中心(GFZ)公开发布的包含相位偏差的整数钟产品GBM,并基于全球分布的5个MGEX连续跟踪站年积日290~296的观测数据,对比分析单伽利略卫星导航系统(Galileo)精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)在固定解模式和浮点解模式下的定位精度和模糊度固定率。实验结果表明,模糊度固定模式下的定位精度,5个测站E方向提升都在83%以上,N方向提升在55%以上,U方向除了MATG测站,其他在65%以上,模糊度固定率方面,除了MATG站以外都优于60%。

基于部分模糊度固定技术的RTK定位改进算法

差分卫导实时动态定位(RTK)的定位精度取决于载波相位整周模糊度固定算法的成功率。LAMBDA(Least-Squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)算法作为最有效的模糊度在航固定算法,其效能易受卫星故障、多径效应等因素的影响。为提高LAMBDA算法的成功率,引入部分模糊度固定技术。改进后的RTK定位算法以模糊度方差值为序,逐步剔除具有相对最大方差的模糊度并利用LAMBDA算法固定剩余的模糊度,直至模糊度固定成功。双动运动平台实测结果表明,改进后的RTK定位的模糊度固定成功率达到100%,其中首次固定成功率达到98.3%。与导航领域公认的事后处理软件定位结果相比,改进后的RTK定位精度达到厘米级。

部分模糊度固定技术在动态精密单点定位中的应用

在精密单点定位中,模糊度固定是一个难点问题,而由于窄巷模糊度波长较短,对其进行固定更为困难。本文采用逐级模糊度固定的策略,利用整数相位钟法实现了GPS PPP模糊度固定。在此基础上,改进传统LAMADA方法所采用的全部模糊度固定(FAF)技术,采取了一种部分模糊度固定(PAF)技术,并将其应用到窄巷模糊度固定中。该方法综合考虑位置精度因子、连续观测历元数、模糊度精度因子和Ratio值等因素,在兼顾模糊度固定可靠性的同时去提升模糊度固定率。通过4个MGEX站的实测数据进行动态PPP实验,结果表明:相较于FAF方法,PAF方法有效的提高了模糊度的固定率并进一步改善了定位精度;在观测条件较少或者残余误差较大时,部分模糊度固定可减少首次固定的时间。

基于多GNSS融合的GPS PPP模糊度固定方法

通过BDS/GPS/GLONASS组合的方式加速PPP的收敛,利用整数相位钟法实现GPS PPP模糊度的固定,并通过6个MGEX测站的数据进行PPP动态实验。结果表明,固定解的精度优于浮点解,而基于BDS/GPS/GLONASS融合的PPP固定解定位精度优于单GPS PPP固定解;GPS固定解PPP平均模糊度首次固定时间(TTFF)为46.1min,而基于BDS/GPS/GLONASS融合的固定解PPP首次固定时间仅为25.8min,相应的模糊度固定率也由78.6%增加到87.4%。

载波相位约束整周模糊度在短基线RTK中的应用

针对单历元RTK定位中受到卫星升起、周跳频发等外界条件干扰时,整周模糊度长时间不能固定,严重影响RTK定位实时精度的问题。文中提出一种用载波相位约束整周模糊度的方法来提高模糊度固定率、Ratio值和解算精度,并且结合GPS单系统、GPS/GLONASS双系统两组实测数据进行未加入和加入载波相位约束整周模糊度的比较实验。结果表明该方法可行。

中高纬度地区GPS/GLONASS/BDS-3组合精密相对定位性能评估

目前,短基线定位的研究大都基于低纬度和中纬度地区,并且基于GPS、Galileo和BDS的研究占极大比例,由于GLONASS模糊度的特殊性,涉及中高纬度地区关于GLONASS的短基线定位研究较少。为了研究中高纬度地区GPS/GLONASS/BDS-3的定位效果,通过对GLONASS的模糊度进行重组的方法并设置不同高度角模拟不同遮挡情况下对单系统以及不同组合系统的模糊度固定率、模糊度成功率、可视卫星数以及定位精度等方面进行对比分析。结果显示,在15˚截止高度角下进行单频单历元基线解算模糊度固定率处于最为理想状态达到95%以上,模糊度成功率达到90%以上。总体上,在中高纬度地区,GPS/ GLONASS/BDS-3组合定位精度可达到cm级。

BDS/GPS/GLONASS组合单频单历元高精度相对定位性能分析

由于GLONASS与BDS、GPS相比,其相对定位的双差模糊度失去整数特性,本文给出了BDS/GPS/GLONASS组合单频相对定位的统一的函数模型。初步分析了BDS/GPS/GLONASS组合单频载波相位相对定位的定位性能,对整周模糊度采用LAMBDA方法,单历元搜索策略。通过实测短基线数据分析表明:相比于单系统及双系统组合的相对定位,三系统组合单频单历元相对定位能够有效地提高定位精度及模糊度固定率,而且更加适合城市峡谷等复杂环境。

不同长度基线的电离层处理策略

针对不同长度的基线,受双差之后电离层延迟影响不同,提出一种新的电离层处理策略。对短、中、长基线处理分别采用3种不同的数学模型:电离层固定模型,电离层加权模型,电离层浮点模型。通过3组不同长度基线实测数据处理表明,对应不同长度的基线,文中策略可以有效地提高模糊度固定率及定位精度。

基于RTK技术的低成本、高精度单频接收机性能分析

随着我国北斗导航系统的日益完善,GPS/BDS双系统在工程中运用越来越广泛,当今国内外对此已经有诸多研究。本文通过静态实验、动态试验,将中科院自主研制的某款低成本接收机与市面上接收机进行对比,并将其安置在无人机上进行飞行实验,通过RTK定位技术,探究低成本接收机能否满足实际工程精度。

分步组合部分模糊度固定法在中短基线中的应用

针对模糊度的固定率不高的问题,该文提出了一种分步式组合部分模糊度固定方法。首先,通过信噪比、高度角以及卫星连续追踪的历元数筛选可固定的模糊度;然后,采用LAMBDA方法对其进行固定,如果固定失败则依据卫星的连续跟踪数、模糊度浮点解方差以及浮点解相位残差选择模糊度最优子集重新搜索固定;最后,在Ratio检验的基础上,增加模糊度历史信息检验。采用自主编制的软件对低纬度地区静态与动态中短基线双频GPS/BDS/GLONASS实测数据进行处理,结果表明:采用本文研究的方法能够一定程度上控制未收敛的模糊度影响,提高模糊度固定成功率,同时尽可能地保证了模糊度固定的可靠性。

基于MLAMBDA的BDS/GPS单频RTK性能分析

GNSS RTK技术以其高精度、高效率、实时性的优点,被广泛应用于航空航天等领域.目前双频RTK技术已非常成熟并且应用较广.相比于双频,单频GNSS RTK在数据质量控制、定位误差处理等方面存在难点.因此单频RTK服务精度可能会受到限制,其定位性能有待研究.本文基于扩展卡尔曼滤波模型,通过MLAMBDA模糊度搜索方法和Ratio检验法,结合实测数据,对比分析BDS,GPS,BDS/GPS三种模式下的单频RTK定位性能.实验证明在静态场景下,三种模式的单频RTK定位精度都在厘米级,可满足高精度定位需求;动态场景下三种模式的模糊度固定率都在70%以上,可满足日常定位需求.在静态及动态应用场景下,北斗的模糊度固定率最高,模糊度解算所用时间短,能实现快速RTK定位.

抗差估计在RTK/INS紧组合中的应用研究

针对动态环境下GNSS/INS导航定位结果常受粗差影响的问题,提出了一种基于抗差卡尔曼滤波的GPS/BDS双系统RTK/INS紧组合导航定位算法,根据方差膨胀模型,建立抗差卡尔曼算法,得到GNSS/INS紧组合抗差解,并通过两个不同区域的实测车载实验进行了算法验证.实验结果表明:本方法相较于传统方法,在N、E、D三个方向的导航精度分别提高1.4~4.6cm,0.7~9cm,1.5~2cm,模糊度固定成功率提高10.3%~25.6%,导航精度及可靠性得到显著提高,对动态环境下车载或自动驾驶等应用具有一定的理论参考和实用价值.

城市典型场景下低成本GNSS RTK定位性能评估与分析

随着大众应用位置服务的快速发展,低成本GNSS的高精度定位越来越被重视。低成本GNSS接收机也从早期的单频观测逐渐向双频过渡。在开阔环境下,低成本单、双频RTK的固定率较高,且能够达到厘米级定位精度,但对于观测环境复杂多变、卫星信号遮挡和干扰严重的城市典型场景,低成本GNSS RTK定位性能到底如何,相关的评估却不多。基于此,采用梦芯T906B和u-blox ZED-F9P低成本双频接收机,从模糊度固定率、定位精度两个方面评估和分析了开阔、半遮挡、遮挡等场景下低成本单频和双频GNSS RTK定位性能及差异。实测数据结果表明:开阔环境下单频和双频性能相当;在半遮挡环境下,双频较单频模糊度固定率提升约10%~20%,定位精度提升约10%~50%;在遮挡环境下,双频较单频模糊度固定率提升约10%,定位精度提升约10%~30%。

BDS/GPS/GLONASS系统单频RTK定位分析

北斗卫星导航系统(BDS)在亚太地区已经能够提供导航、定位和授时服务(PNT),并逐步从区域卫星导航系统发展为覆盖全球的卫星导航系统。GLONASSRTK的双差函数模型与BDS、GPSRTK双差函数模型不统一。文章研究了BDS/GPS/GLONASS组合RTK的站间单差模型,统一BDS/GPS/GLONASS组合RTK的函数模型。初步分析了BDS/GPS/GLONASS组合单频RTK的定位性能,对整周模糊度采用LAMBDA方法、单历元搜索策略。通过实测短基线数据分析表明:相比于单系统及双系统组合的单频RTK,三系统组合单频RTK能够有效地提高定位精度及模糊固定率,更加适合城市峡谷等环境中。