基于Hatch载波相位平滑算法的Galileo双频精密单点定位性能研究

为评估Hatch载波相位平滑算法对精密单点精度的影响,以多个MGEX跟踪站数据为解算数据,进行了滤波前后Galileo双频精密单点定位解算实验。实验结果表明,E1/E5a、E1/E5b双频组合精密单点定位精度可以达到厘米级,而E5a/E5b双频组合精密单点定位精度较差,不适合进行组合定位。Hatch载波相位平滑算法能在一定程度上提升Galileo双频精密单点定位精度,但提升程度较小,提升量都在10%以内。

基于IPSO-HATCH的北斗相位平滑伪距定位算法

载波相位平滑伪距可以有效地提高北斗伪距定位的解算精度,传统的Hatch滤波由于平滑窗口大小是固定的,在持续定位解算中容易发散,因此必须合理地选择平滑窗口的大小。通过分析平滑因子的影响因素,利用改进的粒子群算法(IPSO)对每一历元的平滑窗口大小进行寻优,确定最优平滑窗口的大小。实验表明,利用改进粒子群和Hatch组合的算法(IPSO-HATCH)能够有效地提升滤波效果和定位精度,解决了Hatch滤波平滑窗口大小选择的问题,证明了算法的有效性、稳定性和可靠性。

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。

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。

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。

双频GPS数据的最优相位平滑伪距算法研究

相位平滑伪距算法可以有效抑制多路径效应对伪距的不良影响,其计算效率高,对数据传输的要求低,因此在GPS数据处理领域受到了广泛的关注和研究.基于参数的最优估计理论,对Hatch滤波进行了改进,重点讨论了双频GPS数据的最优相位平滑伪距算法.由该算法平滑得到的观测量与原始观测数据包含的信息量相同,即最优相位平滑伪距算法与非组合算法等价.理论研究结果表明该方法能够更有效地削弱多路径的影响,从而得到精度更高的定位结果.

基于Hatch滤波的改进矩阵变换法在BDS多频模糊度解算中的应用

长基线条件下,空间相关性弱,电离层延迟残差和噪声影响变大,致使矩阵变换法模糊度解算过程中,窄巷组合受噪声影响大,单历元模糊度解算成功率低。因此,削弱电离层残差及噪声影响可以一定程度提高模糊度解算成功率。本文在分析矩阵变换算法基础上,利用Hatch滤波有效抑制伪距测量噪声和多径效应特点,结合弱电离层、低噪声的载波组合,通过相位平滑伪距代替组合伪距值参与解算,从而削弱电离层残差及观测噪声影响。通过实测数据分析,本文算法可有效提高矩阵变换法模糊度解算成功率。

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。

基于积分多普勒平滑伪距的导航算法研究

载体处于高动态机动、障碍遮挡、信号干扰和多路径等复杂环境时,GNSS接收机跟踪环路易发生信号失锁和相位失调,导致载波相位观测值发生较大变化,采用载波相位平滑伪距将严重影响导航精度。为改善GNSS接收机导航性能,对电离层效应及延时校正模型进行了研究,基于α-β滤波算法提出了基于积分多普勒平滑伪距的导航算法。实验结果表明:采用该算法在静态、动态条件下定位精度优于5m,测速精度优于0.05m/s,可显著提高GNSS接收机的导航精度。

单频载波相位移动开窗平滑伪距算法及精度分析

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的问题。提出采用移动开窗法减弱未模型化的电离层延迟影响,并建立了数学模型。通过公式推导发现:移动开窗法可以消除电离层延迟趋势项的影响。在静态定位实验中,所提出的算法在E、N、U三方向精度分别达到9.5 cm、18.0 cm和13.7 cm,比原始伪距定位结果分别提高了2.4、1.5和3.6倍。结果表明,所提出的算法可以显著减弱电离层影响,大幅提高伪距定位精度,且同时适用于静态和动态定位,其最优结果精度与加权Hatch滤波相当,但是窗口选择性更广,结果更为平滑。在各种应用场景下,推荐统一的平滑窗口为7 min。

基于载波相位平滑伪距的电离层延迟量计算

为了消除GPS定位中的电离层延迟误差的影响,需要精确地计算出GPS信号的电离层延迟量。考虑到伪距观测值和载波相位观测值的特性,该文采用Hatch滤波方法对伪距进行载波相位平滑,由平滑后的伪距和伪距观测值分别计算得到电离层延迟量,并进行比较分析。选用北京的IGS跟踪站(BJFS)的GPS双频观测数据为实例,结果验证了由载波相位平滑后的伪距计算得到的电离层延迟量的精度有显著提高。

多频GNSS跟踪站接收机观测量相关性分析

为了验证多频GNSS跟踪站接收机观测数据的质量和相关性,为GNSS跟踪站接收机后续研制做出贡献。基于多品牌多频GNSS跟踪站接收机比测试验,评估了观测数据的伪距噪声,对伪距噪声序列、伪距零基线双差序列进行自相关分析,进而对P-L序列从时域和频域角度进行滤波周期分析,验证了多频GNSS跟踪站接收机观测数据的相关性。试验结果表明:多频GNSS跟踪站接收机观测噪声满足相应标准,不同品牌跟踪站接收机的伪距观测量具有不同程度的自相关性,为削弱观测数据的伪距噪声,不同品牌跟踪站接收机对伪距数据做了不同周期的Hatch滤波处理。

基于低价单频接收机的最优载波相位平滑伪距

采用经典的Hatch滤波方法进行载波相位平滑伪距,单频接收机数据会引入电离层变化率的累计误差。根据电离层变化率和伪距噪声的大小,可使用自适应窗口的最优Hatch滤波平滑。利用相邻测站观测数据求解单频接收机伪距噪声,利用全球电离层模型(global ionosphere maps,GIM)求电离层变化率,实现对低价单频接收机最优窗口载波相位平滑伪距方法的构建。实测数据算例表明,相对于经典平滑方法结果,基于最优窗口的相位平滑伪距单点定位结果在N、E、U方向上定位结果的精度均有所提高,其中N方向上提高了11.0%,E方向上提高了18.3%;U方向上提高了23.8%。

GPS在动态监测大坝施工吊车运行防撞中的应用

以单频GPSOEM版在大坝施工巨型吊车防撞系统中的应用为研究对象,结合实际项目进行了GPS高速率载波相位平滑伪距的算法研究、软件实现和具体应用试验,结果表明该系统可以较好的解决该工程中大型移动吊车机械设备的实时动态安全监测问题。

各种体制的导航制导系统

9908184GPS 载波相位测量的一种应用[刊]/王永澄//数据采集与处理.—1998,13(4).—339～342(V)简要介绍了 GPS 相位平滑伪距的原理,提出了用两个载波在两个历元的相位观测量的双差来消除相位周跳,并进一步对两个载波的码伪距差进行平滑,对实际数据进行处理的结果表明了这种算法改进了双频码伪距差的测量精度。