一种GPS三频非差周跳探测相位组合的优选方法研究

基于多频伪距/载波组合周跳探测原理,研究了三频相位组合周跳检验量的优化选取模型,以组合周跳方差最小为标准,组合相位的波长为约束条件,选取得到了一种适用于GPS的线性无关的相位组合作为周跳检验量。利用GPS三频实测数据,对组合检验量探测周跳的性能进行了测试。结果表明,该相位组合法可以有效地探测出各频率发生的周跳。

VRS网络RTK关键算法与技术及精度分析

针对VRS的特点,对VRS算法中的两个关键问题及技术进行了研究,提出了一种经过改进的模糊度在线解算方法:首先用伪距宽巷组合计算出宽巷模糊度;再利用无电离层约束组合解算L1模糊度浮点解;最后用LAMBDA算法搜索和固定L1、L2模糊度。验证其准确性和可靠性。同时研究分析低阶曲面模型生成综合误差算法,证明其准确性及可靠性。提出了利用虚拟站与主参考站的综合误差虚拟生成虚拟参考站观测值的算法。研究采用Ntrip协议进行网络差分信息的传输。最后,通过实地试验测试验证了自主开发的VRS网络差分系统的准确性和可靠性,其VRS/RTK定位结果的外符合精度为:网内X方向为2cm,Y方向为4cm,Z方向为6cm,符合精度要求。证明了该系统能够实现24小时无人值守稳定安全运行。

GLONASS频间码偏差特性分析及其在宽巷模糊度固定中的应用

受接收机类型、固件版本和天线的影响,GLONASS IFCB变化规律复杂且难以有效改正,导致GLONASS HMW组合包含系统性偏差,无法用于GLONASS宽巷模糊度固定。本文提出一种基于GLONASS HMW组合观测值残差的站间IFCB估计方法,并对站间IFCB变化特性进行分析。结果表明,站间IFCB长期稳定,少数相同类型硬件(包括接收机类型、固件版本和天线)站间IFCB可达0.5m。为削弱伪距多路径效应对站间IFCB估值的影响,基于一个轨道重复周期的观测数据求得一组站间IFCB对实时观测值进行补偿,实现HMW组合平滑序列直接用于GLONASS宽巷模糊度实时固定。进行站间IFCB补偿后,基线宽巷模糊度固定正确率均在98%以上。

双频去相关单历元动态解算整周模糊度研究

针对GPS实时动态精密相对定位应用背景,提出一种整周模糊度实时求解方法。采用宽巷组合载波相位双差、伪距双差观测信息建立观测模型;对浮点模糊度协方差阵进行一次Cholesky分解,构造了浮点转换矩阵,使浮点模糊度完全去相关;推导确定整周模糊度的搜索空间;利用最小残差平方和搜索准则,确定单历元整周模糊度,并用OVT检验方法,对不同历元得到的整周模糊度进行一致性检验。结果表明,观测量误差均方差取值对整周模糊度搜索空间和成功率有较大影响,附加OVT检验的双频去相关单历元动态解算整周模糊度方法正确可行。

BDS单参考站载波相位差分定位方法

为了进一步提高BDS单参考站的载波相位差分定位精度,利用单参考站提供观测值的非差误差改正数对用户观测值进行改正,然后利用北斗系统B1、B2双频观测数据实现单参考站载波相位差分定位:首先利用B1、B2载波相位观测值组成单差载波相位宽巷观测值,采用搜索算法固定单差宽巷整周模糊度;之后建立宽巷及B1的单差观测方程;再利用搜索算法固定载波相位的整周模糊度。实验结果证明利用单参考站非差误差改正数的BDS载波相位差分定位能够完成单差模糊度解算,精度可达到cm级,而且实现效率高、用户端定位算法简单。

VRS系统流动端单历元整周模糊度搜索

为了实现VRS系统虚拟参考站和流动端单历元模糊度快速搜索,采用宽巷相位和C码伪距观测值组成联合双差观测方程,用改进LAMBDA方法搜索宽巷载波双差模糊度,并提出双频相位观测值组合模型逐星固定L1和L2双差模糊度,研究结果表明:该方法具有很高成功率和效率,单历元定位精度优于3 cm,该研究实现流动端单历元实时高精度动态定位。

两步法快速解算编队卫星GPS模糊度

为克服卫星编队飞行实时相对定位中双频模糊度解算速度慢的缺点,结合扩展Kalman滤波(EKF,Extended Kalman Filter),首先采用少数个历元(如10个)相位平滑伪距相对定位结果与L6的平均值对滤波初始化,再根据两步法解算双频模糊度,即先解算并正确固定宽巷模糊度,获得较准确的基线分量估值,然后采用选权拟合方法,将基线分量作为约束条件解算并固定双频模糊度.仿真算例计算结果表明,当宽巷模糊度正确固定后,编队卫星间相对定位误差在5 cm以内,两步法可以在较短时间(约3m in)内固定双频模糊度,为精确解算编队卫星的相对状态提供保障.

联合M-W组合和电离层残差组合的周跳探测与修复方法

针对电离层残差法和TurboEdit方法在周跳探测与修复方面的不足,提出了联合利用M-W组合观测值和电离层残差组合观测值进行周跳处理的方法。通过对高采样机载GPS动态测量数据的计算分析,提出的方法可探测出电离层残差法和TurboEdit方法各自不能探测的周跳,同时联合利用两种组合进行周跳偏差的估计,可以得到精确的周跳估值。

基于北斗的车辆精确定位监测系统设计与实现

以高速公路车辆监测为例,提出了以北斗差分定位技术为核心,实现车辆厘米级实时定位,结合地理信息系统(GIS)、嵌入式系统及网络等技术建立基于北斗的车辆精确定位监测系统。论文利用双频相位观测值的宽巷组合,采用LAMBDA方法快速固定整周模糊度,通过实验表明,该种方法在车辆精确定位中切实有效。

BDS伪距偏差改正对UPD估计的影响分析

针对BDS伪距偏差严重影响UPD估计的问题,提出基于单站伪距偏差改正的UPD估计方法,并利用香港地区18个连续运行参考站2016-01-04至2016-01-13的数据进行UPD估计,详细分析BDS卫星伪距偏差改正前后的宽巷和窄巷UPD特性。结果表明:BDS卫星伪距偏差会对宽巷UPD的结果引入将近0.5个整周的偏差,降低宽巷和窄巷UPD的数据利用率,改正伪距偏差后,宽巷UPD的一致性、数据利用率以及残差分布均得到显著提高,窄巷UPD的估计结果尤其是数据利用率也得到提高。

北斗/GPS宽巷混合双差RTK定位方法

针对在高遮挡环境下,通过双频混合双差RTK定位方法性能受限的问题进行了研究,提出一种北斗/GPS宽巷混合双差RTK定位方法。选择(1,-1)的宽巷组合系数,考虑宽巷系统延时偏差ISB(Inter-System Bias),完善双频混合双差模型;计算并补偿双频载波相位ISB和宽巷ISB,进而提高混合双差窄巷模糊度固定成功率。试验结果表明,在截止高度角为60°时,该方法模糊度固定率达到了78.54%,相比双频混合双差方法提高8.68%;比传统的双频标准双差方法提高130%,并且仍然能达到cm级的定位精度。

组合码和相位观测值在线解双差模糊度的算法

如何在线精确地求解整周模糊度 ,是GPS高精度动态相对定位的关键问题。在线解算取决于很多因素 :基线长度、数据处理方法、接收机的性能 (如双频还是单频 )以及抗AS和SA的能力等。现代双频GPS接收机能获得载波相位和L1 、L2 频道上的精密伪距观测值 ,组合这 4个观测值可进行单历元整周模糊度解算。文中对组合码和相位观测值在线解整周模糊度的算法进行了试验和分析 ,得出了很有实用意义的结论。

采用宽窄巷结合的LAMBDA解算方法的北斗多频差分定位技术

目前,常用的多频整周模糊度解算方法有TCAR(Three-Carrier Ambiguity Resolution)、CIR(Cascading Integer Resolution)和LAMBDA(Least-squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)这3种.其中TCAR和CIR方法均利用载波相位的宽巷组合易于整周模糊度解算和窄巷组合可减小噪声的特点进行整周模糊度的解算.但是它们的整周模糊度解算性能相对于LAMBDA而言较弱,而且需要预设相关矩阵.针对这一问题,本文提出一种宽窄巷结合的LAMBDA整周模糊度解算方法用于北斗多频的差分定位.该方法在采用LAMBDA算法的基础上,充分利用宽巷组合和窄巷组合的特点,通过使用宽巷组合快速有效解算出的整周模糊度来约束窄巷组合求得的整周模糊度,以达到整周模糊度的快速准确解算的目的,同时通过窄巷组合定位模型的低噪声特点实现较高的定位精度,可有效的提高北斗多频差分定位中整周模糊度的解算效率和定位解算的精度.本文通过在北京航空航天大学楼顶的实际测试数据进行验证.结果表明,采用北斗三频进行定位解算时,宽窄巷结合的LAMBDA整周模糊度解算方法能在比窄巷组合收敛时间减小一半的情况下,实现与窄巷组合相同的3mm定位精度.

TurboEdit方法中周跳检测算法的改进

介绍GIPSY(GNSS-inferred positioning system)中周跳检测与修复的TurboEdit算法,在此基础上对TurboEdit方法的周跳检测条件进行分析,在用宽巷组合检测周跳的过程中采用滑动平均的方法替代宽巷模糊度中对每一历元之前的所有数据整体求平均的方法,同时在用电离层残差组合检测周跳中采用相邻历元的载波相位电离层残差组合求差的方法,从而避免引入观测噪声较大的伪距电离层残差组合。实验表明:改进后的TurboEdit法对于发生在观测数据质量不好时段的周跳、Turboedit法的检测盲点以及频繁周跳的检测能力都有所提高。

一种基于北斗双频单历元姿态测量算法

在北斗双频单历元姿态测量解算中,利用载波相位观测量所构建的方程组是亏秩的,同时利用北斗码观测方程来解决亏秩问题的精度无法保证。因此,本文利用双频相位观测值的宽巷组合,采用LAMBDA搜索方法,首先固定宽巷模糊度,待宽巷模糊度全部固定后,利用宽巷模糊度值和载波相位观测值可解算出B1/B2整周模糊度,进而解算单历元下载体的偏航角和俯仰角。仿真结果表明该方法对北斗单历元下的模糊度和载体姿态角的解算具有很高的成功率。

改进型双频相关的整周模糊度单历元解算算法

双频相关法根据双频载波相位测量值之间的相关特性,通过构造模糊度误差带实现了对整周模糊度的快速解算.但由于该算法需要提前设定伪距测量精度,易导致模糊度真值漏搜或者误差带筛选效率下降.基于此,提出了一种改进算法:首先利用基线长度与观测向量信息构造双差几何相关模型,从而定量解算整周模糊度搜索范围;随后分析了模糊度搜索空间稀疏性与载波相位波长、误差带带长、误差带带宽之间的相互关系;最后采用宽巷整周模糊度作为误差带坐标系的横轴,以进一步增强搜索空间稀疏性.多次试验结果表明,在单历元情形下,改进算法的单维模糊度平均筛选效率提高85.71%,平均解算耗时缩短至原先的0.46%,成功率由95.28%提高至99.78%,有效地提高了模糊度解算的快速性与可靠性.

BDS三频非差周跳探测与修复

通过比较伪距/载波组合与相位组合阶段取整两种方法在考虑电离层延迟下的综合噪声,选择噪声最小的组合(1,-3,2)、系数之和不为0时噪声最小的组合(4,-3,-2)以及组合(0,1,-1)对北斗三频周跳进行探测与修复。使用IGMAS提供的BDS三频数据,针对BDS 3种不同星座分别进行分析比较,验证了此方法可实时准确探测出非差的各类大小周跳。

联合码伪距和载波宽巷组合的相对定位技术研究

针对卫星定位接收机在密林、山地及周边有障碍物等不良的观测条件下,载波信号会经常性地发生周跳、单独采用载波相位数据进行处理时模糊度难以固定,导致测量作业效率及作业精度低等难以实现定位的问题,提出了联合码伪距和载波宽巷组合的方法,给出了相关定位模型,并编写了一套完整的实时定位软件,利用在密林、山地及周边有障碍物等不良接收环境下现场实测的数据进行了详细的解算及验证。结果表明,该方法不但能解决在不良观测环境下全球卫星导航系统作业遇到的问题,而且还具有较好的实用性和有效性,其定位精度优于亚米级。

基于宽巷载波的GPS周跳探测与修复的算法改进

鉴于双频P码伪距结合相位观测值用于探测周跳存在的不足,提出了结合DCPC图像和相应的算法来分析周跳发生大小以及发生位置的方法。尤其是在载波L1与L2出现大小相同的周跳且宽巷载波失效的情况下,需结合DCPC图像来分析周跳发生的历元,通过M-W宽巷载波组合及其电离层残差组合,用两历元间的二元一次方程来修复周跳。该方法能够快速地探测及修复周跳,具有实用性。

GPS载波相位时间传递中整周模糊度的算法研究

介绍了GPS载波相位测量的码和载波相位观测方程,根据观测方程的特点,利用双频GPS接收机接收到的码伪距和载波相位伪距测量值进行消电离层组合、宽巷组合和窄巷组合操作,即可求出整周模糊度。最后,应用NOVTEL公司的OEMV-3板卡实际的观测数据理论方法进行了验证,实验分析证明该方法精度较高。