GLONASS浮点解的解算方法与实验

由于GLONASS卫星采用频分多址技术,致使GLONASS的相位数据处理与GPS有显著差别。为了克服常规方法的不足,本文提出了一种计算GLONASS浮点解的方法,并用数学的方法和实测数据的处理结果证明该方法的正确性与可行性。

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。

改进LAMBDA算法实现GPS整周模糊度快速解算

针对LAMBDA算法在实时解算GPS整周模糊度过程中存在模糊度浮点解偏差大、搜索范围大的缺点,采用Tikhonov正则化改进LAMBDA算法,对宽巷双差观测方程和L1双差观测方程中未知参数的系数矩阵进行奇异值(USV)分解,用分解后的协方差矩阵替换经典LAMBDA算法的协方差矩阵进行整周模糊度的搜索,该算法提高了模糊度浮点解的精度,缩小了模糊度的搜索范围.为了验证本文算法的正确性,对实测GPS基线观测数据进行了实验分析.结果表明:改进后的LAMBDA算法模糊度浮点解精度显著提高,改进后的LAMBDA算法模糊度固定成功率可以达到100%,可以无需初始化时间即可固定模糊度整数解,快速实现厘米级定位.

基于TIKHONOV正则化的短基线单历元模糊度解算方法研究

为提高单历元双频观测数据解算整周模糊度固定成功率采用了两项措施:1)在单历元法方程病态、最小二乘浮点解不可信的情况下,采用TIKHONOV正则化矩阵改善法方程的病态性,从而使模糊度浮点解可信度提高;2)在改善后的法方程中再使用LAMBDA方法搜索,同时引入TEC总量变化值对其固定的模糊度准确性进行检验。算例表明,新方法提高了模糊度浮点解的可靠性及整周模糊度固定的成功率。

新的GPS单频单历元定姿算法

LAMBDA算法依赖于初始的模糊度浮点解,但仅用载波相位观测方程需要多个历元才能获得浮点解,将导致初始化时间过长.针对这一问题,对GPS(Global PositioningSystem)单历元的载波相位单差方程进行特殊变换,将未知的整周模糊度看成噪声,从而构造出新的观测方程,和原始的观测方程进行组合求解,克服了仅用载波相位双差观测方程因为亏秩而无法在单历元获得浮点解的缺点,解决了初始化时间的问题.通过深入研究浮点解和固定解之间的关系,提出一种将低精度浮点解映射到固定解的方法,降低了LAMBDA算法对高精度浮点解的依赖性,避免了用多个历元获取浮点解的高精度,从而实现了单频、单历元的整周模糊度估计.通过实际测试,该算法成功率高于97%,能够有效地用于实时动态姿态解算.

一种BDS单历元整周模糊度固定的解算方法

针对BDS单历元的载波相位观测值进行整周模糊度解算过程中法方程严重病态的问题,利用正则化方法对法方程进行改进,以获得较高精度的宽巷浮点模糊度,同时应用均方误差矩阵代替协方差阵确定其模糊度的搜索范围,以提高搜索效率:确定宽巷整周模糊度;然后利用固定的宽巷模糊度和载波相位双差观测值解算出B1/B2整周模糊度。实验结果表明:该方法能够解决法方程的秩亏问题,并得到较准确的模糊度浮点解,使单历元模糊度固定成功率达到100%。

一种GPS单频相对定位的动态初始化方法

GPS相对定位的初始化过程一般要求基线处于静止状态,且要求在观测过程中可见星数目保持不变,不利于高动态载体在遮挡环境中的应用。针对此问题,本文提出一种动态初始化方法,能够有效处理遮挡所造成的频繁的卫星起落现象,同时充分利用历史观测与当前观测方程中部分模糊度分量的关联性,缩短初始化时间。实际的动态试验表明,该方法可以在载体动态状态下短时内完成模糊度解算的初始化,并且整周模糊度估计的成功率对卫星起落次数不敏感。

一种适用于动态姿态测量的换星方法

利用GPS双差载波相位能够进行高精度的相对定位,进而确定载体姿态。该双差模型要求解算过程中接收机对初始历元的可见星进行持续跟踪,因而在卫星"落下"和"升起"时,往往需要重新初始化,使得实际应用中定姿效率受到影响。本文基于单差载波相位观测方程提出一种实用的换星算法,该算法通过动态调整待求的整周模糊度向量,能够有效地处理卫星的"落下"和"升起",以及参考星的变换,保证整个姿态测量过程中算法的连续性,最大程度地利用了所有时刻可见星的观测信息,进一步提高了姿态解算的精度,缩短了初始化时间,提高了解算效率,对于动态姿态测量系统的实际应用具有重要意义。实际测试表明,新的换星算法是有效的。

附有基线长度约束的模糊度快速解算方法

在超短基线数据处理中,基线长度可以通过钢尺精确测量,把基线长度作为约束条件,提出了一种附有基线长度约束的快速解算模糊度的搜索新方法。根据双差观测方程得出模糊度浮点解,在浮点解周围建立模糊度搜索空间,利用基线长度约束条件搜索模糊度整数解,进而快速确定基线解。通过一个算例展示该方法的效果。

载波相位差分相对定位的模糊度求解

鉴于整周模糊度的求解是载波相位差分相对定位中的技术难点。详细介绍了载波相位差分相对定位的原理和整周模糊度的求解步骤,采用LAMBDA方法对一组静态短基线进行求解,并比较了模糊度浮点解和固定解以及基线的浮点解和固定解。实例证明,载波相位差分定位能够达到厘米级的定位精度。

基于小波降噪的GPS基线解算方法

GPS双差观测量信号可以看成是含有噪声的一维离散信号。利用小波分析对双差观测量降噪,并将降噪后的双差观测量用于基线解算,有效提高了基线浮点解的精度。本文以具有正交性及紧支撑性的db3小波进行多尺度双差观测量的降噪,研究了该小波不同分解尺度降噪对基线解算结果的影响,通过实例计算,得出db3小波单尺度分解降噪较多尺度降噪效果更优,最后讨论了降噪小波的选择依据及分解尺度的确定方法。

一种基于GPS的单频单历元姿态解算算法

本文提出了一种将GPS L1波段的载波相位观测方程和码相位观测方程相融合的新算法,使得单历元之内就可以求解整周模糊度的浮点解,克服了传统方法中仅用载波相位观测方程无法在单历元获得浮点解的缺点并提出了一种将低精度浮点解映射到固定解的方法,降低了LAMBDA算法对高精度浮点解的依赖性,避免了多个历元求解高精度浮点解,从而实现了单频单历元的整周模糊度估计,对于快速动态定姿具有重要意义。通过实际数据测试,该算法在10°俯仰角约束的条件成功率约为96%,能够有效地用于实时动态姿态解算。

一种新的GPS单频单历元定姿算法研究

将全球卫星定位系统(GPS)单历元的L1波段的载波相位和码相位观测方程进行组合求解整周模糊度的浮点解。基于对浮点解与固定解间关系的分析,提出了一种将低精度浮点解映射到固定解的方法,降低了最小二乘降相关平差(LAMBDA)算法对高精度浮点解的依赖性,避免了多个历元求解高精度浮点解,实现了单频、单历元的整周模糊度估计。实际数据测试结果表明:算法的成功率大于95%,能有效地实时解算动态姿态。

基于不同模糊度分解方法的GPS导航卫星定轨研究

介绍了利用准电离层（QIF）方法和MW（Melbourne—Wubbena）方法进行模糊度固定的原理，在得到的卫星轨道浮点解的基础上，用两种方法分别进行了模糊度的固定。并分析了两种方法对于不同长度基线的模糊度固定成功率。结果显示：在固定模糊度的成功率上，Mw方法优于QIF方法，在基线长度为1000~4000km时，两种方法都保持着较高的模糊度固定成功率。

改进LAMBDA算法的双频BDS整周模糊度快速固定

针对双频BDS短基线解算法方程病态严重,模糊度的浮点解精度低,导致LAMBDA算法搜索范围过大、搜索时间过长等问题,提出一种改进的LAMBDA算法:运用Tikhonov正则化理论构造一种具有明确物理意义的正则化矩阵R,以获得精确的整周模糊度浮点解;同时用均方误差矩阵RMSEM代替原算法的协方差阵确定模糊度的搜索范围,缩短初始化时间,提高搜索效率。实验结果表明:改进后的LAMBDA算法获得的模糊度浮点解精度显著提高,且无需初始化时间,能够正确固定模糊度的整数解,快速实现cm级定位。

地基导航系统高性能快速定位算法

地基伪卫星的基站固定,其对于静态或者低动态的用户缺乏快速的几何变化,需要较长的观测历元来实现定位解算.为了实现地基导航系统的精密单点定位的快速解算,针对该问题提出利用TIKHNOV正则化算法并与无人机搭载伪卫星平台来辅助地基伪卫星进行定位的方案.通过仿真验证,TIKHNOV正则化的加入能够在一定程度上提高模糊度解算精度,而空中伪卫星搭载平台的加入不仅能够使得定位结果快速收敛,并且能够提高模糊度浮点解的定位精度,两者相结合能够使得定位算法达到最优化.

潮位仪与GPS测定水面高程的方法研究及应用

海洋中的水下地形测量是海洋工程的基础性项目,其成果的准确性直接影响着海洋的开发和利用。GPS等测绘技术的发展,使得海洋工程中的水下地形测量成果质量、项目效益都得到切实的保证和提高。本文通过潮位仪与GPS测定水面高程的方法研究和应用实例,阐述了两种方法测量水面高程的工作原理和流程,两种方法各自采集数据的分析比较及其相互验证的结果,使得水面高程测量的纠错能力得到提高,有效地控制了影响水底高程成果质量的重要环节,避免了返工重测,降低了项目成本,提高了成果数据的可靠性。

多GNSS系统组合PPP定位精度评估

采用MGEX网提供的GPS、GLONASS、BDS、GALILEO四系统双频观测数据,以CODE、GBM、WUM、GRG精密产品进行了静/准动态模式下多系统组合无电离层延迟PPP浮点解与整数钟法固定解实验。结果表明多系统的组合提升了定位精度,尤其是GLONASS的加入效果最明显,CODE与GBM产品的解算精度优于WUM、GRG产品。部分模糊度固定相比全模糊度固定的效果显著,模糊度固定明显缩短了PPP收敛时间,在静态模式下相对浮点解精度提升10%以内,动态模式下E方向与U方向精度提升效果最好。

自适应渐消Kalman滤波算法在RTK中的应用研究

在动态载波相位差分定位(RTK)中,由于观测环境复杂,会经常发生周跳、卫星信号失锁等情况,严重影响基线解算的连续性和可靠性。针对动态应用环境,提出了一种Kalman滤波算法在RTK技术中的应用方法。该方法可以实时估计模糊度浮点解及其协方差矩阵,在需要重新固定模糊度时可直接用于搜索,起到了周跳修复的作用。此外,采用了自适应渐消Kalman滤波算法提高算法的动态适应性,并引入独立的滑动窗进行新息的收集和处理,解决了由于参考星变化或卫星信号失锁造成观测量中断而无法准确计算新息协方差的难题。仿真结果表明,该算法能够在模糊度发生变化时快速收敛,并且相对于一般Kalman滤波算法在高动态下提高了模糊度浮点解的精度,提高了后续模糊度搜索的效率和固定成功率。

基于不同伪距初值下的RTK定位误差精度分析

为了验证不同伪距初值情况下对RTK定位精度的影响,本文基于长期连续的地面卫导接收机实测数据,采用原始伪距、载波相位平滑伪距以及频繁重置(固定时长100s)载波平滑伪距三种伪距初值分别运用RTK浮点解以及RTK固定解进行定位,并将以上各种情况下的定位精度进行统计分析,并得出相应结论,即伪距初值采用载波相位平滑伪距进行RTK定位解算,相比较其他两种伪距初值选取能够达到较高的定位精度和成功率。