GPS长距离参考站间低高度角模糊度快速解算方法

提出了一种长距离全球定位系统(GPS)网络实时动态定位(RTK)参考站间低高度角卫星整周模糊度解算方法.利用L1,L2频率的观测值及严格的模糊度固定标准解算宽巷整周模糊度,将固定的宽巷整周模糊度与双频载波相位整周模糊度的整数线性关系作为约束条件,结合双频载波相位无电离层组合观测值估计双频载波相位整周模糊度和相对天顶对流层延迟误差,并搜索确定双频载波相位整周模糊度.利用固定模糊度的卫星大气延迟误差确定低高度角卫星的双频载波相位宽巷整周模糊度,将固定模糊度的卫星双频无电离层组合观测值与低高度角卫星双频无电离层组合值进行方程联立,同时利用低高度角卫星双差宽巷整周模糊度与双频载波相位整周模糊度的线性约束关系,进一步确定低高度角卫星的双频载波相位整周模糊度.使用实测的连续运行参考站(CORS)网GPS双频观测数据进行算法验证,结果表明:该方法可正确有效地实现参考站间低高度角卫星的载波相位整周模糊度的快速解算.     

电离层对GPS测量影响的理论与实践研究

随着GPS的发展与应用,对GPS误差源的研究更加精细、更加科学．电离层折射是GPS测量的主要误差之一,对此国内外通用的处理方法是用大气传播理论来建立电离层修正模型．文中就电离层影响进行研究,目的是建立电离层修正更为有效的方法．主要探讨了电离层对GPS测量影响的基本理论,系统地研究了双频观测值建立电离层延迟模型的理论和方法,并结合GPS双频观测值建立了单站VTEC模型．     

利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化

在GPS测量中,电离层延迟是一个比较重要的误差来源.对于单频接收机,由广播星历中提供Klobuchar模型参数进行电离层延迟改正;对于双频接收机,采用载波平滑伪距观测值计算电离层延迟改正.利用深圳市连续运行卫星定位参考站系统的双频观测数据,分别用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值两种方法计算深圳市5个CORS站上的电离层延迟值,对两种模型计算的电离层延迟值进行比较,分析深圳市电离层延迟的周日变化规律.     

北斗四频中长基线模糊度解算研究

随着北斗三号卫星导航系统完成全球组网并正式开通,中国已成为世界上第3个独立拥有全球卫星导航系统的国家.目前BDS-3卫星可播发5个频点的观测信号,研究BDS-3多频组合对于实现模糊度快速固定、提高定位精度具有重要意义.针对中长基线解算,本文充分利用BDS-3四频中存在电离层延迟极小且具有整数特性的组合,同时考虑对流层延迟的影响,建立了基于弱电离层组合的中长基线解算模型.实验结果表明,相比于传统双频无电离层模型,该模型的模糊度固定速度提高10％以上,N、E、U 3个方向定位精度相比最优双频无电离层组合分别提高了7.7％、7.9％、8.2％.     

基于ARIMA 误差修正预测的Klobuchar 模型精化

为了提高目前传统Klobuchar 模型电离层延迟改正精度仅有50%~60%的修正率的现状, 提出一种基于ARIMA 误差修正预测的精化方法。 采用IGS 中心提供的电离层观测数据, 利用双频改正模型解算的电离层VTEC 值作为参考值, 使用ARIMA 模型对每个历元前8 天Klobuchar 模型和参考值之间的偏差值进行2 天的短期预测, 对Klobuchar 模型加以偏差预测改正数进行改进。 采用算例将参考值检验改进的A-Klobuchar模型的预报精度与Klobuchar 模型的预报精度进行对比, 结果表明: 改进后的A-Klobuchar 模型的精度明显高于Klobuchar 模型, 其总体预报精度达到了77. 17%, 能更显著地反映出电离层的周日变化特性。     

北斗三频载波观测值的周跳实时探测与修复

提出了利用伪距相位组合和无几何相位组合联合对北斗三频载波观测数据进行周跳探测与修复.首先选取超宽巷弱电离层伪距相位组合作为周跳第一、二检测量,弱电离层无几何相位组合作为周跳第三检测量,从而组成3个线性无关的组合;然后以最小2范数为周跳修复准则,通过对周跳值最小二乘解较小范围内的周跳组合进行搜索匹配修复周跳;最后对不同采样率和不同类型卫星的观测数据进行周跳探测与修复实验.结果表明:该方法可以对不同采样率、不同类型卫星观测数据的任意周跳组合进行实时探测与修复,且不存在不敏感周跳组合,算法复杂度低、易实现.     

GPS双频相位平滑伪距在卫星 预报钟差精度评定中的应用

利用Hatch滤波对双频消电离层组合伪距观测值进行相位平滑讨论,对原Hatch滤波公式中的定权方法 进行了改进。在此基础上,利用伪距与星地距比对法对广播星历中卫星预报钟差精度评定进行了研究。计算结 果表明:载波相位平滑能有效地提高伪距观测量的精度,从而提高伪距与星地距比对法评估卫星预报钟差的可 行性。利用双频消电离层相位平滑伪距计算的卫星钟差精度优于1ns(1σ),测定的卫星钟差与实际卫星钟差不 存在系统差。     

北斗卫星导航系统长距离网络RTK方法研究

研究了北斗卫星导航系统长距离网络实时动态定位(RTK)方法.利用长距离参考站北斗卫星导航系统(BDS)多频观测数据确定宽巷整周模糊度,通过顾及大气误差的载波相位整周模糊度解算模型,解算双差载波相位整周模糊度.考虑长距离参考站观测误差的特性不同,将观测误差进行分类处理,利用参考站观测误差和区域误差内插法分别计算流动站的电离层延迟误差和非色散性误差,并改正流动站载波相位观测值的观测误差.使用流动站多频载波相位整周模糊度解算方法确定载波相位整周模糊度,并进行位置参数的计算.使用长距离连续运行参考站(CORS)的实测数据进行算法实验,流动站定位结果与坐标已知值在E,N,U 3个坐标分量方向的偏差达到厘米级水平,3个坐标分量差值的RMS分别为10,14,35 mm.实验结果表明:提出的BDS长距离网络RTK方法可以有效消除流动站载波相位观测值的系统误差,实现流动站用户的厘米级定位.     

电离层和对流层延迟对单频接收机定位的影响

针对电离层和对流层对GPS定位造成的影响,利用Klobuchar、Saastamoinen模型修正电离层和对流层延迟,在DSP+FPGA平台上实时接收卫星信号,并实现GPS定位。对比分析有模型修正与无模型修正2种情况得到的GPS定位结果表明,电离层和对流层延迟对定位结果的经纬度影响较小,对高度影响较大。     

抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用

针对惯性/卫星紧组合导航中卫星观测数据存在粗差,影响组合导航系统定位精度,同时考虑到卫星少于4颗和卫星几何分布不佳对预测残差构造自适应因子的影响,提出了一种抗差自适应EKF紧组合算法。该算法给出惯性/卫星紧组合状态方程与观测方程,抗差等价权因子和预测残差法构造自适应因子的计算公式,并给出卫星少于4颗和卫星几何状态分布不佳情况下自适应因子的计算方法。通过车载实测数据对算法进行验证与分析,实验结果表明,基于抗差自适应EKF的惯性/卫星紧组合算法可有效削弱卫星粗差观测值的影响,在可见卫星数少于4颗和卫星几何分布不佳的状态下,依据该算法获取的系统导航精度得到进一步提高。     

BDS参考站网低高度角卫星整周模糊度解算方法

提出了一种北斗卫星导航系统(BDS)参考站网低高度角卫星载波相位整周模糊度解算方法,首先以非差的形式进行参考站网宽巷模糊度的计算,然后根据高度角选择高高度角卫星的双差组合,由非差宽巷整周模糊度的计算信息计算确定双差宽巷整周模糊度.建立包含大气延迟误差的双差载波相位整周模糊度解算模型,利用确定的宽巷整周模糊度解算高高度角卫星的双差载波相位整周模糊度,并建立参考站网空间相关的大气延迟误差模型.根据高度角和方位角选择低高度角卫星的基准卫星,利用已知大气延迟误差模型约束低高度角卫星的双差载波相位整周模糊度解算.使用连续运行参考站(CORS)网观测数据进行算法实验,实验结果表明:提出的方法可实现BDS参考站网低高度角卫星载波相位整周模糊度的准确解算.     

几种VTEC模型提取的GPS硬件组合延迟偏差比较

介绍GPS硬件组合延迟偏差概念及几种电离层竖向总电子含量VTEC模型,基于哈尔滨市连续运行参考站CORS网络的GPS双频观测数据进行建模,研究结果表明：不同模型的建模效果及提取的硬件组合延迟偏差存在差异;随着模型阶数的增加,拟合残差减小,则提取的GPS硬件延迟偏差较干净,建模效果较好;不同基站的模型提取的GPS硬件延迟偏差具有不同的稳定性和较大的差异,有待进一步研究.     

基于智能手机GNSS双频原始观测值的电离层延迟提取与分析

基于智能手机GNSS(全球导航卫星系统)观测值的研究主要集中于观测值质量分析和定位算法,在大气应用方面关注度则较为有限.本文基于全球首款支持GNSS双频信号的小米8智能手机和超短基线的Trimble Alloy测地型接收机,利用原始GNSS双频载波相位观测值,考虑连续历元间电离层变化较小从而进行观测值质量控制策略,评估了小米8智能手机电离层提取精度.研究结果表明:卫星高度角或载噪比较高的条件下,智能手机观测值可能依然是无效的,设置卫星高度角或载噪比阈值的方法进行质量控制不再适用.小米8提取的电离层延迟与测地型接收机呈现了很好的一致性,但其波动幅度略高于测地型接收机,提取精度优于0.2 TECU,表明智能手机GNSS观测值用于大气应用是可行的.     

顾及PDOP的车载BDS PPP/INS自适应定位方法研究

针对车辆在城市峡谷、高架桥梁、密林等环境下可见卫星分布不佳导致导航精度变差的问题,提出一种顾及位置精度因子(PDOP)的自适应北斗卫星导航系统(BDS)精密单点定位技术(PPP)/惯性导航系统(INS)紧组合方法.选择消电离层组合模型作为BDS PPP的函数模型,并对影响定位精度和收敛速度的误差项进行分析处理.依据反映卫星分布状况的PDOP,并根据实测数据建立自适应因子函数模型,通过自适应因子实时调节动力学模型降低因可见卫星分布不佳对导航结果的影响,以此保持导航结果的连续性.结果表明:该方法比传统方法具有更高的定位性能,有效提高了BDS PPP/INS组合导航系统在复杂环境下的定位精度.     

一种双频非组合实时精密定位方法

为满足单系统单基线双频数据条件下的实时精密定位需求,提出一种双频非组合实时精密定位技术,基于站间-星间载波相位及伪距观测量双差观测模型,实现单系统单基线双频非组合RTK(Real Time Kinematic).通过分析双差模型观测量冗余度,确立模型残余误差处理策略,设定状态向量,推导并建立状态预测方程及测量方程,实时更新状态向量变换矩阵,根据随机模型调整两种观测量数据的权重,最后利用扩展卡尔曼滤波器技术得到实时定位结果.文中基于几组中长基线实验,通过考察定位结果的三维定位误差及整周模糊度成功固定率,验证该方法的有效性.实验结果表明,在中长基线条件下进行实时定位,该方法精度可以达到厘米级,基线长度为135.6 km时,整周模糊度固定成功率为97.3%,东向、北向、天向的CEP95定位误差分别为1.35 cm、1.84 cm、7.08 cm.双频非组合技术充分利用差分技术的优势消除与距离无关的相关误差,并有效地避免了观测值组合过程所引起的观测噪声,可以实现中长基线条件下的厘米级实时定位.     

宽巷约束的网络RTK基准站间模糊度固定方法

通过分析宽巷模糊度、无几何模型和无电离层组合模型之间的几何关系,提出了一种附有宽巷约束的网络实时动态测量(RTK)模糊度固定方法和相应的模糊度检验方法.该方法首先利用宽巷(MW)组合固定宽巷模糊度,并将宽巷模糊度作为精确值,与无几何模型和无电离层模型联合平差单历元解算L1和L2的模糊度浮点解,然后将浮点解直接取整获得相应的固定解,最后通过GPS/BDS双系统长短基线对模糊度解算进行正确性检验.经实测计算验证,该方法能快速、稳定地固定网络RTK模糊度,且对于长短基线都有较好的效果.     

基于SINS/BDS/弹道的组合导航

在现有惯导/卫星组合导航系统的基础上,为了进一步提升导航系统的鲁棒性,在不增加硬件基础上,利用构建的弹道模型,提出了一种惯导/卫星/弹道多源导航方案。该方案首先构建弹道模型得到炮弹的飞行轨迹,通过弹道解算得到弹丸的瞬时姿态、速度以及位置等信息;其次,当检测到卫星信号失常时,将弹道解算得到的位置、速度信息作为卡尔曼滤波的观测量,对导航状态量进行修正;再次,每隔一定时间以当前修正后状态量作为初始量,重新构建弹道,重复上述滤波过程。仿真验证结果表明,该方案在卫星信号不同状况下都可以较好地约束导航误差,得到较为精确的导航定位数据。     

改进Klobuchar电离层延迟模型在中国地区的精度评估

Klobuchar模型基本能反映电离层的时空变化特性,但该模型固定了初始相位以及夜间时延值,给模型引入了误差。因此,以电离层双频改正模型为背景场,利用中国境内外IGS站实测数据的准确性,不断改正Klobuchar模型的初始相位、夜间时延值和振幅,从而建立中国地区电离层延迟模型,并对改进的Klobuchar模型在中国地区的精度进行评估以及适用情况分析。结果表明:改进的Klobuchar模型精度显著提高,适用于中国地区在不同时空环境下的电离层模型建立。     

电离层总电子含量建模的最优观测值选择

观测量的精度对区域电离层总电子含量建模至关重要.介绍电离层总电子含量(TEC)的概念,讨论利用GPS双频观测数据反演TEC的方法和原理.通过对几种TEC计算方法的精度进行研究和分析,提出一种电离层总电子含量建模最优观测值的选取方法.     

提高定位精度及完好性增强的GBAS实验系统开发

针对GBAS地面系统的增强技术提出一种提高定位精度及完好性增强的改进算法。首先通过载波相位数据预处理,修正和去除周跳及残差,并引入无码载偏离平滑技术来解决电离层误差加剧问题,使平滑伪距的定位精度得到提高。在完好性方面,引入示警阈值辅助法,能够有效地避免较大偏差卫星伪距修正量的误差估计对接收机的整体剔除。在地面发射VDB报文前,验证了所发射伪距修正量的正确性。实验表明,新算法可有效减少电离层误差和较大伪距修正量误差对星基导航精密进近的精度影响。