低成本GNSS终端多普勒平滑伪距定位算法

随着低成本全球卫星定位(GNSS)终端硬件性能的不断提升,其在定位领域的应用也更加广泛,然而低成本GNSS终端在数据采集中常受观测环境的影响,使得载波相位观测值的高精度定位较为困难。伪距定位算法因其定位模型简单且实时性好的优势被广泛使用,因此本文利用多普勒平滑伪距方法,充分利用了多普勒观测值的作用,通过多普勒平滑伪距噪声来提升观测值的测量精度,利用多普勒平滑伪距模型对静态与多种动态环境下的平滑效果进行测试和分析。实验结果表明:在静态情况下,采用多普勒平滑伪距算法,伪距单点定位与伪距实时差分定位模型定位中平面精度较平滑之前分别提高了25%与31%;在动态环境下,有遮挡动态实验其精度提升30%以上,空旷情况下定位精度提升15%以上,快速运动过程中其提升能达到20%左右。表明通过多普勒平滑伪距算法可以显著提高低成本GNSS终端的定位精度。

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。

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。

同时估计电离层延迟的单频精密单点定位方法

提出一种基于单频码和相位观测量的单频精密单点定位方法,将每个观测量的电离层延迟量与接收机钟差、对流层天顶延迟、接收机位置、相位模糊度一起作为未知参数。采用约化参数的平方根信息滤波与平滑算法进行参数解算。该方法适用于实时定位和事后处理,且不需要外部的电离层模型。采用全球分布的32个IGS监测站16 d实测数据进行静态解算试验,结果表明E、N、U方向的RMS分别为0.023 m、0.018 m、0.059 m;基于一组机载GPS数据进行动态解算试验,得到E、N、U方向的RMS(与载波相位动态相对定位结果比较)分别为0.168 m、0.151 m、0.172 m。

相位平滑伪距对GNSS定位精度的影响

为了提高精密单点定位和双差网解算结果的精度,提出利用相位平滑伪距来提高GNSS定位精度的方法:给出数据预处理的方法和流程,分析处理后的观测值来解算动态伪距单点定位和动态精密单点定位结果,然后分析解算国内5个IGS站精密单点定位结果和双差网解结果。结果表明:单历元的伪距单点定位的精度比通常情况下的伪距单点定位要高出一个数量级,而单历元的精密单点定位结果要比通常定位软件数据预处理后的精度高0.5～1.5cm;利用精密单点定位解算IGS站获得的定位结果内符合精度均在2mm以内,外符合精度均在1～3cm,而双差网解获得的定位结果内符合精度均在1.5mm以内,外符合精度均在毫米级。

基于单频GPS接收机的低轨卫星准实时定轨算法研究

研究在不依赖于GPS差分基准站的情况下,利用单频GPS接收机对低轨卫星进行定轨的算法。文章先对影响卫星定轨的各种误差进行简要的分析,根据分析的结果对传统载波相位平滑伪距观测方程进行适当修正,然后,再利用修正的方程对伪距观测进行平滑,最后利用单点定位法进行轨道解算。仿真结果表明,在只需给定少数几个历元数据的情况下,利用单频接收机可以达到米级的定轨精度。

基于改进的Hatch滤波GPS/BD组合系统单点定位

通过研究GPS与北斗组合系统伪距单点定位,利用平滑伪距的方法提高了组合系统伪距单点定位的精度。本文首先采取了P码对C/A码伪距单点定位进行修正,之后利用常用的Hatch滤波模型,利用载波进行伪距平滑,但对Hatch滤波解算进行了改进,也是本文的核心部分,单一频率分段滤波,不需要求解整周模糊度和电离层改正的基础上,降低定位时间和成本的基础上,精度提高,速度更快,对观测时间要求更低。

时间差分相位平滑伪距定位技术分析研究

实时导航应用中,一般意义上的精密单点定位技术由于IGS精度星历的延后性限制了其应用。研究了实时精密单点定位技术,利用精度较高的时间差分载波相位值对低精度的伪距进行平滑,在伪距单点模型和相位伪距组合定位模型的基础上,推导了相位平滑伪距数学模型及其计算方法,并分析了电离层误差及对流层误差修正模型的影响。最后结合所编写的相位平滑伪距定位软件进行了实测数据导航定位精度测试,得到理想的定位结果,验证了推导的数学模型及其计算方法确实有效可行。模型及其计算方法对实时精密单点定位的应用具有很好的工程价值。

智能手机单点定位随机模型与平滑方式分析

针对智能手机GNSS原始观测数据质量差,方差分量估计随机模型研究较少等问题。文章研究了等权、高度角、信噪比及验后方差分量随机模型对智能手机单点定位的影响,同时借助多普勒和相位观测值平滑伪距,从动态和静态2种模式下分析伪距平滑方式对定位的影响。结果表明:相比于等权、高度角模型,信噪比模型更适用于智能手机单点定位;使用验后方差分量模型处理多系统观测值可以提高定位精度,基于高度角先验和信噪比先验的方差分量模型定位精度大体相当;动态和静态测量模式下2种伪距平滑方式均可提高单点定位精度。

GPS精密单点定位技术要点及其处理方法研究

本文主要研究了GPS精密单点定位理论,分析了定位中的关键技术,包括周跳的探测与修复、载波相位平滑伪距、整周模糊度的求解方法等。通过编制GPS精密单点定位程序,对大量实例数据进行了计算分析,采用精密星历解算的三维坐标,精度均优于1.5 m,其中大部分坐标精度都在1 m以内。经分析比较,利用Uofc模型与传统模型进行非差相位精度单点定位,Uofc模型相对于传统模型观测值噪声小,收敛速度较快。

区域电离层延迟模型的建立及精度对比分析

利用相位平滑伪距观测值,分别用三角级数模型和多项式模型构建了中国区域的电离层延迟改正模型。将所建的模型与Klobuchar模型、双频改正用单点定位程序进行测试后表明:两种模型对区域内的单频GPS用户改正效果明显优于Klobucar模型;在电离层活跃地区分时段的多项式模型要优于全天的三角级数模型,DCB结果分析也表明所建立的区域电离层模型是可靠的。

GPS单频伪距相位平滑及其单点定位的精度分析

本文基于Hatch滤波方法进行GPS单频伪距相位平滑及其单点定位的研究,针对单频伪距相位平滑的离散性,给出了移动窗口分段平滑方法的具体处理方案,并研制了相应的软件模块。采用自编软件,利用IGS跟踪站观测数据,以静态模拟动态的方式,对GPS单频伪距进行了相位平滑处理和动态单点定位计算,并对单频相位平滑伪距及其单点定位的精度进行了分析。计算结果验证了本文基于Hatch滤波和移动窗口分段平滑的单频伪距相位平滑方法的可行性和有效性。

智能手机多普勒平滑伪距单点定位精度分析

针对受手机芯片、工艺等限制,智能手机原始伪距观测值测量噪声大,易受多路径等误差影响,致使常规数据处理手段无法满足较高精度的定位需求等问题,该文提出了基于多普勒平滑伪距的方法。该方法综合利用多普勒观测值具有较好的观测精度,且不受多路径误差的干扰的优势,采用多普勒观测值对伪距进行平滑,研究确定了多普勒平滑策略和阈值,较好地改善了数据质量。实验数据表明:多普勒平滑伪距可较好地改善数据质量,提高定位精度,定位结果在E方向提高了67.8%、N方向提高了64.9%、U方向提高了65.6%。

广域实时亚米级单点定位算法

针对传统的单点定位方法无法满足应用需求日益提高的实时定位精度问题,提出一种新的广域实时亚米级单点定位算法。基于单频接收机提供的卫星原始观测值,通过网络获得由国际GPS服务(international GPS service,IGS)播发的GNSS卫星精密轨道和钟差以及格网电离层改正数据,在终端嵌入式软件或APP软件程序中,通过载波平滑伪距的定位模型进行定位解算得到用户精确位置。大量试验结果统计分析表明:该算法在全天候任意时段内均可实现平面方向优于0.8 m、高程方向优于2 m的静态定位精度,以单频接收机的硬件成本,快速收敛实现了实时亚米级定位精度,能够满足大量应用场景对连续稳定可靠的高精度实时定位要求。提出的广域实时亚米级单点定位技术,能够在无需大量建设地基增强基准站的情况下,提供广域范围内大部分应用场景下的实时亚米级高精度位置服务。