利用模糊聚类方法筛选GPS载波相位组合观测值

鉴于传统GPS载波相位组合观测值筛选方法工作量大的问题,引入了模糊聚类筛选理论,将其与载波相位组合理论相结合,对聚类指标进行了选取,运用最大树聚类法对GPS三频载波相位组合观测值进行了分类。通过矩阵变换法及实例验证了该方法的可行性与可靠性。

一种GPS相位周跳分段平均组合的自动修复方法

基于双频组合技术,提出一种周跳自动探测和修复的新方法,即分段平均组合周跳自动修复法。该方法采用设置多组周跳检验量分别探测各检验量序列异常突变,然后以突变位置为分界点分段平均,最后组合成相应的方程组直接解算整周跳变。实验结果显示,应用该算法进行单GPS观测站相位数据周跳的自动探测和修复,可以显著提高数据预处理的效率和可靠性。

GPS单历元载波相位整周模糊度的解算方法研究

为了提高模糊度解算的效率和成功率,针对单历元组成的法方程存在严重病态的情况,提出应用修正的TIKHONOV正则化方法降低了法方程的病态性,使实数解接近于整数真实值,并使生成的权逆阵的结构得到明显的改善,而后利用模糊度实数解和权逆阵组成模糊度搜索准则,应用遗传算法进行模糊度搜索。实例证明,应用该方法取得了较好的效果,提高了模糊度的成功率和搜索效率。为应用单历元观测值实现较高精度快速动态定位提供了一些新的方法。

一种解算整周模糊度几何算法实现GPS快速测姿

在多天线GPS姿态确定系统中,整周模糊度的确定一直是姿态解算的一个难题。针对载波相位双差模型,本文提出一种新的几何解算双差整周模糊度的方法。该方法首先利用C/A码数据完成姿态初步解算;然后根据初步解算的姿态参数、各天线间基线分量参数和卫星到接收机在当地水平坐标系中的向量,再利用本文提出解算双差整周模糊度几何算法求取整周模糊度双差值;将整周模糊度双差值代入载波相位双差模型反解精确的各天线坐标分量,由取得的各天线坐标分量解算得到精确的姿态参数。同时,应用本文所提出的方法,对采集的GPS多天线静态数据和动态数据进行了姿态测量解算,验证了所提方法的有效性。

基于GPS定向测姿系统的研究

基于运动载体姿态测量实时性的要求,利用两个GPS模块同步接收卫星的载波相位观测量,运用GPS载波相位差分技术,对卫星数据进行二维遍历搜索,建立快速搜索的模糊度函数,以最小二乘法为基础计算出两个天线中心点的基线矢量长度,最后快速计算出相对基准的航向、横滚和俯仰角;通过实验证明在3 m基线下,航向精度达到1.5 mil,而且定向时间一般只需1 min左右;在6 m基线下,航向精度达到1 mil,定向时间只需60 s。

基于OEM板的GPS罗盘设计

GPS罗盘是一种基于载波相位测姿原理的航向测量装置。对低成本GPS测姿定向设备的研制进行了尝试,介绍了一种基于OEM板开发的低成本GPS罗盘的设计和实现。GPS罗盘由2个GPSOEM板得到载波相位观测值,对其进行双差计算后,利用天线交换法消除整周模糊度解算出基线向量的方向,当基线向量沿载体纵轴时即得到载体的航向。通过GPS接收机的静态收星实验以及对设计出的GPS罗盘实验样机进行静态性能测试,试验结果表明该设计方案可行、有效。

基于载波相位差分的北斗/GPS双模定位系统研究

基于载波相位差分技术的北斗/GPS双模定位系统,提出能够精确定位用户位置的完整相对定位算法。文中详细分析卫星导航的定位监测机理,开发北斗/GPS数据融合的双模式信号采集系统。利用星站在历元间的距离增量为参考值来检测周跳,给出判断周跳的标准。对整周模糊度确定的问题进行研究,给出利用LAMBDA法来快速搜索整周模糊度的算法,编写监测点三维位置的定位监测程序。基于上海司南接收机北斗/GPS相对定位实验得到的数据,验证给出双模导航系统的精确性、可用性和可靠性。

实时序贯平差和组合观测值改进的GPS监测方法

针对卫星信号高遮挡导致的可视卫星数少于4颗和卫星几何图形强度不佳,引入实时序贯算法解决了常规单历元方法仅采用当前观测方程平差时法矩阵秩亏的问题。同时,在导出常规单历元方法允许实际变形量与载波波长关系的基础上,从组合观测值波长逐步精化的角度出发提出了基于宽巷/窄巷组合观测值的改进单历元方法。该方法采用宽巷组合在无需双差模糊度搜索情况下可实现0.5 m以上变形量的正确提取,通过窄巷组合减弱观测值误差。小湾2号山梁高边坡GPS变形监测应用表明,基于实时序贯平差和组合观测值改进的方法较常规单历元法降低了卫星观测视场要求,增大了允许变形量并提高了监测精度。

GPS周跳探测的两种方法研究

在GPS定位中,有时需要测站的高精度坐标,为此模糊度的解算和周跳的探测与修复成为关键问题,在周跳探测中,特别是小周跳的探测成为当今的热点问题。本文中利用接收机的双频观测值进行周跳的探测研究,通过实例分析,证明这两种方法可行。

BDS/GPS伪距相位联合定位对病态性改善程度分析

针对北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)/全球卫星导航系统(Global Positioning System,GPS)载波相位定位的病态性,提出采用伪距观测来改善上述问题,并对比分析了在我国8个地面站不同精度伪距观测量的引入对载波相位定位病态性的改善效果,这种病态特征可以通过伪距与载波相位联合观测得到的法方程条件数表示。实验结果表明:伪距观测对载波相位定位的病态性有很大程度的改善,且BDS系统的改善程度比GPS更大;伪距观测精度越高,联合定位的病态性程度越弱;在较短的观测时间内,伪距观测量的引入,对载波相位定位病态性的改善效果非常明显。

一种优化模糊度搜索方法的研究

对于高精度测量和导航,GPS载波相位整周模糊度的快速求解仍然是一个难点,尤其对于单频接收机。提出一种快速求解整周模糊度的方法,其基本思想采用分步求解,首先应用最小二乘模糊去耦调节法(LAMBDA)搜索出来的模糊度作为初始值,然后应用卫星分组方法降低搜索维数,并应用极大似然准则,构造搜索函数,最后应用最优化原理,搜索出最优的模糊度参数,并从三个方面对其进行检验,即RATIO检验,OVT检验,多项式拟合残差检验。为验证该算法,我们用单频GPS接收机进行了实验,利用本文方法在11 S以内正确确定了模糊度,其基线长误差小于3MM,表明该方法不但可以改进模糊度的搜索速度,而且可以进一步提高其可靠性和成功率。该方法可广泛应用于定向及姿态测量。

双频载波相位求差法在周跳探测与修复中的应用

载波相位测量中小周跳的探测与修复一直是高精度GPS定位研究中的热点领域。分析了L1和L2载波相位观测值的关系,通过相邻历元的相位观测值求差来探测周跳,并结合伪距差分约束条件来确定及修复周跳。结合实例分析,证明该方法可以有效地探测并修复周跳,并通过Matlab编程实现了算法的程序化。

一种快速求解整周模糊度的方法

针对FARA方法搜索整周模糊度组合数比较大,LAMBDA方法需要浮点解精度比较高的缺点,提出一种求解GPS载波相位测量整周模糊度的分步法。用LAMBDA方法搜索出来的整周模糊度作为FARA方法的初始解,进而用FARA方法解算出它的最终解。实验结果表明,该方法能缩短搜索整周模糊度的时间,快速准确地确定整周模糊度。

BDS/GPS载波相位定位病态性对比分析

针对BDS/GPS载波相位定位的病态性问题,该文提出了采用条件数法对比分析BDS/GPS在我国不同地区、不同时段载波相位定位病态性及其在8个地面站的定位精度因子PDOP值变化情况,其中PDOP值能够反映单点定位的病态性。研究结果表明:BDS在我国大部分地区可用性良好,且其平均PDOP值随纬度的增大而线性增加;然而,BDS导航定位的病态性程度比GPS更为严重,BDS载波相位定位病态性程度不仅随观测时长变化,还与所处的位置变化有关,而GPS几乎不受观测地点的影响。研究成果可在BDS/GPS模糊度的快速、准确固定方面提供参考。

利用三频组合观测值的GPS周跳探测与修复

本文分析了GPS三频组合观测值在波长、电离层误差和偶然误差等方面的特性,并定义了衡量其特性的3种指标;结合传统的伪距/相位组合法,探讨了三频组合观测值探测与修复周跳的原理和方法。利用模拟的L5观测数据,进行了多种情况下周跳的探测与修复。结果表明:该方法能在单历元间准确探测出各个频率上发生的大、小不等的周跳。相对于原始观测值,长波长的三频组合观测值可以更有效地探测与修复周跳。

应用GPS载波确定载体姿态

本文简述了利用GPS载波相位技术进行载体姿态确定的原理,比较了目前已有的多种整周模糊度求解算法,选用最小二乘法进行了载体定姿实践,减少了备选整周模糊度的组合数,并采用多种约束信息来剔除不正确的模糊度组合,结合实验,指出了载体姿态变化和整周模糊度搜索速度的关系,提出了一种模糊度确定的辅助方法,并给出了应用算例。