自适应卡尔曼滤波在载波相位平滑伪距中的应用

对于高精度GPS定位,应用传统的载波相位平滑伪距算法会使定位的连续性和精度受到影响,在高动态GPS环境中甚至无法正常应用.基于标准卡尔曼滤波算法假设,利用极大似然准则推导了一种新的应用于载波相位平滑伪距的自适应卡尔曼滤波算法,这种滤波算法利用新息序列分别对系统过程噪声方差和量测噪声方差进行实时估计和调整,得到适用于动态定位的载波相位平滑伪距所需的最优平滑时间常数.在相关理论分析的基础上,对自适应卡尔曼滤波算法的稳定性进行了分析.动态定位仿真结果表明,与传统的载波相位平滑伪距算法相比,自适应卡尔曼滤波算法可以有效改善定位的精度和稳定性.

GNSS最优载波相位平滑伪距研究

平滑常数是影响载波相位平滑伪距精度的关键参数,实际数据处理时主要依据经验设定平滑常数。这种主观设定过程缺乏理论依据,无法达到最优平滑效果。针对此问题,以适用于实时GNSS载波相位平滑伪距的经典Hatch递推滤波算法为基础,在连续时间域上分析了载波相位平滑伪距误差的主要构成,给出了总误差估算公式,分析了平滑常数对平滑精度的影响传导机制。进一步,采用令平滑总误差最小为目标的极值法推导给出了最优载波相位平滑常数的计算公式,给出了最优载波相位平滑伪距的完整处理步骤。最优平滑常数算法在数学意义上最优,大幅压缩了伪距测量误差,又不会引入过大的电离层发散误差。通过两个实际算例,证明了算法有效性。

基于载波相位平滑伪距技术的GPS/INS组合导航

给出了基于载波相位平滑伪距技术的GPS/INS组合导航的公式并进行了误差分析。用算例对该算法进行验证,结果表明:如果GPS周跳较少或不发生周跳,基于载波相位平滑伪距技术的GPS/INS组合导航的精度较伪距紧组合导航有较大的提高;反之,精度提高不显著。

一种基于电离层变化率的单频载波相位平滑伪距改进方法

为了避免单频用户可能出现的发散问题。在单频载波相位平滑伪距中,基于电离层延迟模型对电离层延迟变化进行补偿,进而推导该方法平滑后伪距精度的数学模型,使用IGS实测数据进行算例分析,验证本文方法的有效性。结果表明:本文改进的算法明显优于传统单频载波相位平滑伪距法。

GPS载波相位平滑伪距精度分析与应用探讨

分析了载波相位平滑伪距在动态短基线解算、精密单点定位、动态长基线解算的精度,提出了载波相位平滑伪距在多种高精度定位中的应用。

载波平滑伪距紧组合导航系统鲁棒自适应滤波算法

传统惯性/卫星紧组合导航系统采用载波相位平滑伪距可以有效提高伪距观测量精度,但平滑伪距后观测量噪声不符合白噪声特性而导致卡尔曼滤波器容易发散;同时由于周跳的存在会更加严重影响滤波器的稳定性。针对上述问题,分析了平滑伪距噪声特性并建立了噪声模型,在此基础上设计了鲁棒自适应滤波算法对观测噪声进行实时估计和补偿,结合抗差估计理论进行滤波以减小观测量噪声水平和模型不确定对滤波器带来的影响。理论分析和仿真结果表明,在复杂环境下,基于载波相位平滑伪距的鲁棒自适应紧组合导航系统定位精度提高了一倍以上。

基于载波相位的GPS码伪距平滑算法设计

文中给出了全球定位系统接收机可获取观测量的误差估计，基于此讨论了平滑算法的性能。平滑算法的精度与接收机性能，权重因子和平滑递归的次数有关。给出了载波相位平滑伪码伪距的具有最快的噪声对消的递归算法结构，并且对其性能进行了评估。当递归次数大于１００，码伪距和载波相位的测量精度分别为５．６ｍ和５ｍｍ时，具有最优加权系数的平滑算法可提供优于３０ｃｍ的伪距测量精度。

射频与基带参考时钟不同源对GPS载波相位平滑伪距定位的影响

无论GPS接收机的射频和基带参考时钟是否同源,都不会影响伪距定位。然而,对于载波相位平滑伪距定位,本文的理论分析表明:在新增卫星时,射频和基带参考时钟不同源将使新增星和原有星的平滑伪距钟差产生偏差,进而导致大幅度定位误差。在时钟同源和不同源两种条件下,利用自研的GPS基带芯片"航芯2E",开展了大量硬件实验,验证了理论分析的正确性。论文得出的载波相位平滑伪距定位的接收机其射频和基带参考时钟必须同源的结论,对于GPS射频和基带芯片的模块化、系列化的规划和设计具有指导意义。

载波相位平滑在GPS伪距提取中的应用

GPS卫星导航定位精度的高低很大程度上取决于站星距离(即伪距)的测量误差。载波相位平滑伪距在保证环路参数满足动态应力误差要求的基础上,把从延时锁相码环上提出的伪距,利用载波相位进行多点采样,平滑滤波,大大减小了伪距的随机误差。本文详细论述了载波相位平滑伪距的原理和工程实现方法,并进行了仿真验证。

载波相位平滑伪距算法在区域实时定位系统中的应用

针对可能出现的伪距突发错误及载波周跳的问题,研究一种应用于低动态区域实时定位系统的鲁棒载波相位平滑伪距算法。仿真结果表明,方法可以在一定程度上减小由于伪距突发错误与周跳所引起的测距误差,进而提高定位精度。

利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化

在GPS测量中,电离层延迟是一个比较重要的误差来源。对于单频接收机,由广播星历中提供Klobuchar模型参数进行电离层延迟改正;对于双频接收机,采用载波平滑伪距观测值计算电离层延迟改正。利用深圳市连续运行卫星定位参考站系统的双频观测数据,分别用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值两种方法计算深圳市5个CORS站上的电离层延迟值,对两种模型计算的电离层延迟值进行比较,分析深圳市电离层延迟的周日变化规律。

电离层延迟变化自模型化的载波相位平滑伪距算法

传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响,容易出现平滑结果发散和精度下降的问题,而现有的解决方案对精度提高有限或需要外部精密电离层改正数据的支持。本文研究了电离层的变化规律并建立回归模型,在此基础上提出了一种自模型化电离层延迟变化的单频载波相位平滑伪距算法。此算法利用伪距和载波观测量中含有的电离层延迟信息进行电离层延迟建模,从平滑伪距中扣除了历元间电离层延迟变化值,有效避免了平滑伪距的发散问题。利用自编软件GNSSer实现了电离层自模型化的载波平滑伪距算法,并采用静态与动态实测观测数据进行了定位试验和精度分析。算例结果表明:①长时段常规Hatch滤波受电离层影响非常严重;②自模型化电离层延迟可达厘米级的精度,在30 min窗口内,使用线性移动开窗拟合法效果最佳;③自模型化电离层改正可以有效消除平滑伪距电离层影响,随着时段窗口的增加,精度没有降低;④利用本文提出的算法进行逐历元单频平滑伪距单点定位,在静态与动态的NEU方向都达到了亚分米级别的定位精度,其中,动态定位测试中水平和高程方向精度为6.25和10.4 cm,比原始伪距分别提高了5.4倍和3.3倍。

载波/多普勒平滑伪距在Android手机中的定位实现

针对Android手机GNSS伪距定位精度较低的问题,利用手机端观测信息,通过载波相位/多普勒平滑伪距改善手机端伪距观测值的质量,从而达到提高定位精度的效果。首先给出了Android手机GNSS原始观测量的获取方法,然后推导了载波相位平滑伪距和多普勒平滑伪距算法模型,并设计合理有效的试验对算法的精度进行评定。试验结果表明:在手机端静态定位中载波相位和多普勒平滑算法均可提高原始伪距的定位精度,且多普勒平滑算法表现更优;在手机端动态定位中多普勒平滑算法可获得比原始伪距更优的定位精度,但是载波相位平滑算法较原始伪距更差;由于硬件的制约手机端周跳和信号失锁严重,占比超过50%,载波相位在手机端的可用性较低;多普勒平滑算法的最优平滑时间常数小于等于10 s,具有实时动态定位的巨大潜力。

远海环境低成本RTK接收机多路径效应与平滑伪距单点定位性能

低成本RTK接收机抗多路径性能较弱,导致远海环境中的单点定位性能显著下降。综合分析远海环境中载波相位平滑抑径算法对低成本RTK接收机单点定位性能的影响。结果表明,远海环境中RTK接收机的多路径效应为陆地环境的2~3倍,E5频点的抗多路径性能最强;平滑抑径效果与伪距多路径效应大小有关,采用平滑抑径算法后,RTK接收机SPP定位精度在远海环境提升62%,在陆地环境提升24%;平滑抑径后GPS/Galileo/BDS-3多系统SPP定位精度优于1 m,可满足海上较精细作业的需求。

载波相位平滑伪距算法研究与精度分析

伪距测量值是GPS接收机最基本的距离测量量,对导航定位的精度具有重要影响,通过一些方法提高伪距精度可以有效改善定位精度,而载波相位平滑伪距是提高伪距精度的一种简单有效的方法。文章在阐述平滑伪距原理的基础上,介绍了一种载波相位平滑伪距技术,并详细分析了平滑窗口、周跳判断门限的选取对该技术平滑效果的影响。以高动态数据为例,确定参数的合理取值,进行定位精度分析和伪距精度改进分析,并从统计角度分析了载波相位、伪距及平滑伪距之间的相互关系。结果表明,该方法能够有效提高伪距测量的精度,对提高GPS接收机的实时定位精度具有实际应用价值。

BDS三频双差载波相位组合平滑伪距算法

针对现有的载波相位平滑伪距算法多基于GNSS双频观测值且在伪距平滑过程中易受电离层延迟累积干扰的问题,提出一种基于北斗三频观测值的载波相位平滑伪距算法。首先通过构建北斗三频优选线性组合,进一步削弱双差载波相位观测值的电离层延迟以及观测噪声;接着通过经典Hatch滤波平滑器,用优选三频双差载波相位观测值代替原始载波相位观测值对组合伪距观测值进行平滑,得到最终伪距平滑解用于伪距定位。最后采用0.004、14.4、61.7和131.6 km这4组不同基线长度的北斗三频实测数据对算法进行验证,给出了平滑前后伪距历元差对比图及算法对4组基线观测值的平滑率。结果表明,所提算法对短基线和中长基线三频观测值的平滑率均能达到90%以上。通过对4组基线条件下平滑效果进行比较分析,验证了本文中的理论推导及算法的有效性。

载波相位平滑伪码测距技术研究

载波相位平滑的主要目的就是使用精度高的载波相位测量值作为辅助信息,以使码测量值上的大的随机误差得以平均,从而提高伪距观测定位精度。文章介绍了3种载波相位平滑伪距的模型,并对这3种平滑方法进行了仿真分析,得出平滑算法的精度与接收机性能、权重因子和平滑递归的次数有关。

基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术

在航天扩频测控系统中,伪码测距技术可以有效避免相位模糊,但是码长也限制了其相位测量精度,而载波测距技术则具有更高的相位测量精度。针对扩频测控体制,提出了一种基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术,该技术利用锁相环获得的载波相位对伪码值进行平滑,在保留伪码测距无相位模糊特性的基础上进一步提升测量精度,从而减小测距接收机的随机误差。仿真结果和试验数据表明:该方法能有效提高星地测距精度,测量精度达到毫米量级,具有很强的实用价值。

载波相位平滑伪距在城市定位中的应用

为提高城市环境下伪距单点定位精度,利用实测静动态全球定位系统(GPS)单频观测值进行载波相位平滑伪距。静态定位实验中,平滑后E、N和U方向内符合定位精度较标准伪距定位提高了7.8%、5.3%和11.6%;动态定位实验中,平滑后N和U方向内符合定位精度分别提高了1.5%和1.1%,E方向基本保持一致。实验结果表明,载波相位平滑伪距可提高城市环境下单点定位精度,使定位结果可靠性有所提高,动态定位轨迹平滑更贴近实际。

载波相位平滑GPS伪码为伪距的研究

分析了全球定位系统接收机可获取的观测量。给出了载波相位平滑伪码伪距的一个递归算法结构。讨论了平滑法初值的设定和构造伪距前向预测值，并对各种情况进行了统计分析。