基于非差模型的GPS卫星实时钟差估计精度分析

通过分析实时钟差估计的解算过程,实现了基于非差模型的GPS卫星实时钟差估计,利用区域和全球数据、最终和实时轨道分别求解实时钟差,并将其结果与IGS实时钟差产品进行对比,分析GPS卫星实时钟差产品的精度。算例表明:采用IGS最终轨道产品实时解算卫星钟差,平均钟差精度达到0.2ns;采用IGS实时轨道产品实时解算卫星钟差,平均钟差精度达到0.25ns;IGS实时钟差产品平均钟差精度达到0.2ns以内。实时估计的钟差和IGS实时钟差产品精度差异有很大一部分是由于双方采用的钟差解算策略不同造成的,IGS实时钟差产品和IGS实时轨道产品是同一软件求解得到,符合性更好,且两种实时钟差产品在精度评定时选择IGS最终钟差产品为参考,这对IGS实时钟差产品的评估也会有利。

非差模型与双差模型的定位精度比较

为了分析高精度GNSS数据处理中常用的双差模型和非差模型定位性能的差异,选取ITRF核心站组成长度不同但相对位置长期不变的基线,对2013年全年的有效数据分别采用两种模型进行解算,分析两者的相对坐标差异。结果表明:全年数据的非差解与双差解相对坐标的三维偏差序列的标准差达到8.2 mm,非差解与双差解存在定位偏差;非差解的相对坐标全年数据时间序列的平均标准差是(5.6,4.5,5.4) mm,而双差解是(3.4,3.1,4.0) mm,双差模型的解算精度和稳定性整体优于非差模型;随基线的增长,双差模型的差异呈现累积性,而非差模型的差异基本无变化,如42 m超短基线STJ2-STJO非差解和双差解全年数据的标准差分别为(6.2,4.8,5.7) mm和(3.0,2.9,3.0) mm,而487 km长基线HERS-WSRT则是(5.7,4.5,5.4) mm和(4.7,2.8,4.7) mm。

基于非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法比较

研究了非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法,评价了分别利用两类观测模型估钟的特点。通过实际算例分析了两种观测模型估钟的处理速度与精度。计算结果表明:基于非差观测模型估计卫星钟差精度高、观测信息没有损失、可靠性高、可以实现模糊度固定,但由于未知参数多,解算速度较慢,且需要经过一段时间的收敛才能达到所需精度;而历元差分模型估计卫星钟差待求参数较少,计算效率高,且不存在收敛过程,但估钟精度比非差模型估钟收敛后的精度略低,且得不到钟差初值,需从导航电文中提取或通过其他方式获取,不过由此引起的系统性偏差,在定位时可被模糊度和接收机钟差吸收,不影响最终的定位结果。

单历元GPS非差相对定位模型的研究

相对于双差模型来说,GPS非差模型也有其自身的优势,但是非差模型存在秩亏和非差模糊度非整数特征等问题,提出几个参数重整的原则解决了上述问题,并详细地给出不同类观测值的参数重整方案,构建单历元非差相对定位函数模型,同时给出其简化的随机模型,最后通过处理零基线和短基线的实测数据验证本文定位模型的正确性。

GNSS非差非组合精密单点定位应用研究

探讨标准精密单点定位(SPPP)和非差非组合定位(GIMPPP)在单系统和多系统组合时的定位精度和收敛时间。在算法研究的基础上,采用中国香港HKWS站的观测数据,对比分析两种算法的数据解算精度。结果表明,利用SPPP算法,GPS和GLONASS的单点定位水平精度为1~2 cm,BDS的水平精度为3 cm;多系统数据组合能够改善定位精度(<1 cm),减少收敛时间。在GIMPPP算法下,GPS和BDS的定位精度优于SPPP,定位收敛时间最大可缩短38%,而GLONASS的定位精度和收敛时间并未改善;多系统数据组合的定位精度和收敛时间均优于单系统的结果。

双频精密单点定位观测模型研究

精密单点定位是目前G N SS精密定位领域的研究热点之一,在过去的十几年里,研究人员提出了多种精密单点定位观测模型,包括传统的非差模型、UofC模型、星间差分模型和历元差分模型。这些模型都是基于双频伪距和相位观测量,通过线性变换得到的。因此,从理论上说,各种模型应该等价。本文从原始观测量出发,推导了上述几种精密单点定位观测模型和随机模型,采用实测的静态和动态数据,比较了不同模型的定位精度和收敛速度。研究发现:传统非差模型在精度和收敛速度上都最好;UofC模型在精度和收敛速度上与传统模型相当,但是计算量较大;星间差分模型的定位精度与前二者相当,收敛速度慢,收敛之前定位精度较差;历元差分模型的定位效果最差,且收敛速度慢,但计算量较小。

BDS-2/BDS-3实时卫星钟差的性能分析

为了弥补对北斗三号(BDS-3)实时卫星钟差的定位服务性能及北斗二号(BDS-2)的定位服务性能提升幅度相关研究的不足,提出1种性能分析方法:基于非差模型分别对BDS-2和BDS-2/BDS-3的实时卫星钟差进行估计及精度分析:并利用估计的卫星钟差产品进行实时动态精密单点定位(PPP)模拟实验。结果表明:实时估计的BDS-2、BDS-2/BDS-3卫星钟差标准差(STD)均优于0.5 ns;随着BDS-3卫星的加入,联合估计BDS2/BDS3钟差的STD相对于BDS-2单系统结果平均提升了18%;BDS-2/BDS-3组合实时动态PPP定位相对于BDS-2单系统能够取得更短的收敛时间和更优的定位精度。

不同地磁暴强度下非差非组合PPP定位性能分析

针对地磁暴会影响全球卫星导航系统卫星姿态、刺激电离层发生扰动,导致卫星信号丢失和产生大量周跳,降低定位精度与可靠性的问题,从非差非组合精密单点定位用户的需求出发,以全球均匀分布的110个国际GNSS服务测站为研究对象,评估了不同地磁暴强度下非差非组合精密单点定位性能。研究表明:不同强度等级的地磁暴对非差非组合定位均存在一定的影响,该影响在高纬度地区和低纬度地区尤为明显。相较于无地磁暴,发生大和特大等级的地磁暴时,定位结果的三维均方根RMS均值分别增加了151.8%和451.8%。当发生特大等级的地磁暴时,垂直总电子含量较大的区域,定位结果的可靠性严重下降,部分测站的三维RMS值可能会超过3 m。在地磁暴对N、E、U方向的定位影响研究中发现,其对北方向的精度影响最大。相较于没有发生地磁暴,发生大和特大等级地磁暴时北方向的三维RMS均值分别增加了168.0%和542.5%。

BDS/Galileo/GPS三频精密单点定位模型比较与分析

为了进一步研究多系统三频精密单点定位(PPP)的性能,提出对其不同数学模型的定位性能进行评估比较:分析全球卫星导航系统(GNSS)原始观测方程中码硬件延迟的特性;然后合理参数化三频PPP中的多频码硬件延迟;最后给出北斗卫星导航系统(BDS)、全球定位系统(GPS)和伽利略卫星导航系统(Galileo)三系统组合的二种可估三频PPP函数模型和随机模型。实验结果表明:三频PPP相比于双频PPP,可以有效地改善定位精度及初始收敛时间,并提高定位结果的可靠性;三系统组合三频PPP静态定位在E、N和U方向的精度分别优于0.8、0.5和1.1 cm,动态定位分别优于1.4、1.0和2.9 cm;三系统组合三频PPP静态定位收敛时间优于21.7 min,动态定位收敛时间优于24.0 min。

两种伪距IFB模型在多系统融合精密单点定位中的性能分析

选取全球52个MGEX测站连续7 d的数据对两种伪距频间偏差(IFB)模型在多系统融合精密单点定位中的性能进行统计分析,第一种IFB模型是对每个GLONASS卫星估计一个IFB参数,第二种模型则是采用频率号的一次线性函数估计IFB参数。结果表明,静态条件下两种伪距IFB模型在E、N、U三个方向上定位精度相当;动态条件下两种模型在E、U方向上精度相当,第二种模型比第一种模型在N方向上定位精度提高21%。相同条件下两种伪距IFB模型的收敛速度相差较小且均能达到指定精度,而第一种伪距IFB模型需要估计更多参数。因此综合考虑定位精度和收敛时间,在进行多系统融合精密单点定位时建议采用第二种模型进行伪距IFB估计。

BDS-2/BDS-3与GPS融合的非差实时动态定位算法研究

针对BDS-2、BDS-3、GPS系统间融合以及单系统RTK定位性能分析不足的问题,该文研究了BDS与GPS融合的非差RTK算法,基于短基线BDS-2/BDS-3/GPS融合数据开展了静态和动态实验,分析评估了单系统和多系统融合非差RTK定位精度。实验结果表明,在静态模式下,融入BDS-3卫星后,BDS-2单系统定位精度得到明显提升,E、N、U各方向分别提升26.63%、25.84%、29.59%,GPS单系统和GPS+BDS-2组合系统在高程方向分别提升28.77%和31.14%;在动态模式下,融入BDS-3卫星后,BDS-2单系统平面相对距离的精度提升31.28%,GPS单系统和GPS+BDS-2组合系统分别提升7.1%和19.82%。7种组合模式下,GPS+BDS-2+BDS-3三系统组合的静态和动态定位精度均最佳。

非差观测模型的北斗系统实时动态定位算法

为了提高BDS实时动态定位(RTK)的解算精度,文章研究一种基于非差观测模型的BDS单参考站RTK算法和非差改正数的计算方法,提出一种统一的精密定位数学模型,利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正:固定非差宽巷整周模糊度,并固定非差整周模糊度。实验结果表明,利用非差观测模型可实现BDS单参考站RTK定位,并获得厘米级的定位精度。

快速精密星历与最终精密星历对定位精度的影响和比较

星历的精度会对单点定位和相对定位的解算结果产生影响,利用IGS跟踪站给出的观测数据以及快速精密星历和最终精密星历来进行计算,结果表明,用快速精密星历代替最终精密星历是可行的。

GPS精密单点定位的数据处理方法综述

在GPS精密单点定位数据处理中,通常采用基于非差观测值的处理方法。然而精密单点定位也可通过观测值不同差分组合以减少某些未知参数,且在理论上与非差模型等价。文中介绍基于非差和差分模型的精密单点定位的几种数据处理方法,并对各种模型进行比较。

大型GNSS观测网的并行计算

CGCS2000精化及其全球拓展需要采用最新的模型,处理长期积累的大型GNSS观测网数据,大型GNSS网联合、快速和协同解算是空间基准精化、维持与服务的重要技术方向。在大数据技术背景下,以并行计算、云计算为代表的高性能计算技术逐渐成为大规模数据处理的首选方法。针对海量、多源、异构GNSS数据在解算处理与平差分析等方面面临的挑战,阐述了大型GNSS观测网质量控制并行计算、非差模型并行解算、双差模型并行解算、高维模糊度并行搜索固定等方法。介绍了可同时处理上千个观测站的大型GNSS观测网并行计算软件GNSSer,开展了CGCS2000精化计算的试验与验证。构建了一套适合并行计算的大型GNSS观测网解算方法,实现了CGCS2000精化及其全球拓展的多节点协同并行计算的创新。

Bernese GPS4.2版本数据处理软件的介绍与探讨

简单介绍了BerneseGPS 4 .2版本软件的一些基本情况 ,包括主要功能和优点、主要内容和应用。

一种基于卫星穿刺点位置的区域电离层增强方法

提出了一种基于卫星穿刺点位置的区域电离层增强方法,采用非差非组合精密单点定位模型提取得到测站上空各个卫星斜向的电离层延迟值,结合IGS发布的DCB文件,考虑电离层延迟薄层假设理论,利用穿刺点空间三维坐标进行区域内插。试验结果表明,本方法能利用较为稀疏的参考站点进行区域建模,能为流动站提供与实际值偏差0.1 m以内的电离层延迟先验值;同时,流动站利用电离层增强信息,在保证定位结果精度的同时,相较于非差非组合模型,N、E、U 3个方向收敛到10 cm以内的时间均在30 min内,提升50%以上。

基于NAR动态神经网络的BDS周跳探测与修复方法

针对北斗导航定位系统(BDS)数据处理过程中出现的周跳问题,提出一种提升小波结合NAR动态神经网络的周跳探测与修复方法。首先构造了非差周跳检验量,通过提升小波法探测到周跳发生历元,再采用NAR动态神经网络法、改进BP神经网络法以及传统多项式拟合法,分析对比不同方法周跳修复效果。实验仿真结果表明,在周跳探测方面,提升小波法可有效探测0.2周以上的小周跳;在周跳修复方面,NAR神经网络比改进BP神经网络的拟合度提高40%左右,预测精度比改进的BP神经网络提高50%左右,比传统多项式拟合法提高10%以上,更适用于小周跳的探测与修复,进一步提高了定位精度。

卡尔曼滤波的中长基线非差RTK算法

针对实时动态定位(RTK)中作业范围受到大气延迟误差制约的现象,该文提出了一种基于卡尔曼滤波的非差观测模型RTK算法和非差改正数的计算方法。利用扩展卡尔曼滤波函数模型,将残余的相对对流层延迟、相对电离层延迟同流动站位置参数以及单差整周模糊度作为状态向量进行卡尔曼滤波估计。非差观测模型利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正,流动站接收数据小,算法简单。通过GNSS实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析,实验结果表明,对于中长基线,利用非差观测模型可实现GNSS单参考站RTK定位,并获得厘米级的定位精度。