基于超宽巷与小波变换的北斗周跳探测与定位方法研究

北斗载波相位观测值中出现周跳,将严重影响导航定位的精准性。为了探测出三频观测数据中的周跳特别是小周跳,本文提出超宽巷及小波变换的方法。首先用超宽巷与二阶历元差分构造出高灵敏度的周跳检验量,然后结合小波变换奇异性探测原理,对构造出的周跳检验量进行小波分解得到小波系数,根据小波系数的模量极大值点探测并定位周跳,而后将探测出的周跳值进行取整修复。经实验验证,该方法可构造出灵敏度较高的周跳检验量,并且能有效探测北斗三频载波相位中1周的小周跳及1周以下的粗差。     

星载双频GPS载波相位周跳的实时探测与修复

提出一种新的实时方法探测和修复高动态环境下的GPS载波相位周跳。该方法仅使用单站星双频GPS伪距和载波相位数据,而且其每颗星的数据处理是独立的,所以没有最小卫星数的限制。周跳探测时,在相邻历元间时间差模型基础上建立卡尔曼滤波模型,根据滤波残差探测大周跳(>4周),然后用电离层残差法完成对小周跳(≤4周)的探测;周跳修复时,先使用两步卡尔曼滤波的质量控制方法修复周跳到小周跳范围,最后用电离层残差法完成周跳修复。使用该方法处理1 Hz采样CHAMP卫星数据,结果表明,该方法可以有效可靠地对载波相位周跳进行探测和修复。而且该方法需要的信息量和计算量小,算法易于计算机实现,适合应用于实时周跳的监测。     

基于SVD分量包络方法的北斗周跳探测研究

针对北斗观测数据中存在的小周跳难以探测的问题,提出了基于SVD分量包络的周跳探测方法。首先利用伪距和相位相结合的方法构造出周跳检验量,然后对周跳检验量构建Hankel矩阵进行奇异值分解,得到包含突变信息的子空间。再对子空间逆变换得到的分量信号进行包络分析。实验结果表明,利用奇异值处理去噪后,进行包络变换能正确探测出小周跳。     

一种有效的GPS周跳探测与修复方法研究

利用GPS载波相位进行姿态测量时,要达到很高的精度必须保证观测数据中没有载波相位周跳的发生,因此,正确探测与修复周跳是GPS姿态测量中的一个关键问题.通过分析比较常用周跳探测方法,采用电离层残差法对周跳进行探测,同时提出一种基于拟合方法的周跳修复方法.该方法能解决电离层残差检测周跳时的多值性问题,能够检测较小周跳和10周以上大的周跳,并且能很好地区分和修复周跳发生历元的载波相位值.利用实测数据验证了该方法的有效性与可行性.     

EEMD及LS-SVM在单频周跳探测与修复中的应用

针对北斗单频观测数据中微小周跳难以探测与修复的问题,采用基于总体经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)及最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LS-SVM)的方法用于周跳探测与修复。该方法首先利用伪距减相位历元间差分构造周跳检测量,将其进行EEMD分解获得若干本征模式分量(Intrinsic Mode Function,IMF);然后利用相关性分析选取周跳信息明显的IMF分量信号并对其进行Hilbert谱分析,根据Hilbert谱中模极大值点的位置探测出周跳发生的历元;最后对筛选出的IMF分量信号利用LS-SVM预测,通过比较实测值与预测值的大小来修复周跳。采用实测数据验证本文方法,实验结果表明:本文方法可以有效探测并修复北斗单频观测数据中出现的1周左右的微小周跳。     

基于Kalman滤波的单频北斗载波相位实时周跳探测

在应用北斗单频接收机对矿区进行实时变形监测时,为提高北斗单频载波相位观测值预处理中周跳探测的精度,提出了基于Kalman滤波的单频北斗载波相位实时周跳探测方法,论述了粗差与周跳的识别方法。利用某矿区的北斗单频载波相位实测数据进行实验,结果表明,该方法能高效、灵敏、实时地探测出周跳发生的位置。     

形态滤波在单频周跳探测中的应用

为了实现北斗导航过程中历元间周跳的精准探测,提出了一种基于形态滤波和奇异值分解(SVD)的周跳检测方法.利用相位减伪距法构造周跳检测量作为原始周跳信号.进而构造Hankel矩阵对原始信号进行SVD,得到具有不同分辨率的分量信号,并对得到的分量信号进行形态滤波.使用峭度准则选择峭度值较大的分量进行信号重构,以达到滤除噪声干扰,突出周跳特征的目的.实验结果表明:此方法可以对小周跳进行精确的探测,有效提高了周跳的探测精度.     

GPS载波相位测量的一种应用

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。     

检测GPS载波相位中周跳的R+1法

提出一种检测全球定位系统（GPS）载波相位信号中周跳的新方法,该方法是在同步观测序列中选出R个连续历元的观测作为正常观测,也叫拟准观测,使用拟准检定法检测相邻历元的观测值中的周跳。如果发现周跳,随即对该周跳进行修复,然后移动一个历元继续探测和修复。还提出了两种初始化的方案：多项式拟合法和最小二乘平差法。模拟试验表明R＋1法可以用来检测和修复发生在一个观测序列中单个的或连续的周跳,也可以检测和修复同时发生在多个观测序列中的周跳,还可以检测发生在基准星上的周跳,对于双差载波相位,可以检测到小至1周的周跳。     

无几何距离组合联合MW组合探测周跳的改进算法

指出了以往使用无几何距离组合联合MW组合探测GPS载波相位周跳的不足之处,提出3个改进的措施：（1）使用双低通滤波器平滑伪距;（2）利用周跳在高阶差分中的时间序列特征,使用最小二乘法定位和估算周跳;（3）对解算得到的周跳浮点解进行条件搜索,得到周跳的整数解。模拟试验表明改进后的算法不仅探测独立周跳的成功率很高,而且探测非独立周跳的成功率也很高。本文的方法已成功用到CHAMP卫星的GPS栽波相位的周跳探测中,表明该算法能够用来探测高动态GPS的周跳。     

GPS载波相位周跳探测与修复方法研究*

分析了周跳发生的原因及其特性,提出了一种周跳探测与修复的新方法。首先对载波相位测量数据进行小波变换,根据小波系数的模极大值点的位置探测出发生周跳的历元;然后根据时间序列分析理论,建立了载波相位测量数据的组合预测模型,并根据模型预测周跳发生时刻的载波相位值,与实际测量值比较确定周跳的大小,从而修复周跳。利用实测的相位数据,验证了方法的可行性与有效性。     

电离层活跃期三频周跳探测与修复方法

电离层活跃时的周跳探测与修复是全球卫星导航系统（GNSS）数据预处理的难点,针对电离层活跃期内周跳难以正确探测和修复的问题,提出采用滑动窗口滤波预测电离层延迟变化量,进而对周跳探测组合进行电离层延迟校正,从而正确探测并固定周跳。首先以99%的成功探测率和1%的漏检率,筛选出最优的周跳探测组合,然后再对第三周跳探测组合进行电离层延迟校正。通过实验分析,所采用的方法能正确探测并固定所有的周跳。     

基于MATLAB的抗差多项式拟合方法在GNSS周跳探测中的应用研究

为了提高GNSS载波相位的定位精度,本文采用历元间求差与抗差估计相结合的方法对过去常常使用的多项式进行改良,最终提出用抗差多项式拟合来探测并修复周跳。本文基于Matlab软件编制程序,并对GNSS载波相位周跳进行了试算。实验结果表明:此方法可以做到对GNSS周跳探测与修复功能,具有文件读写、卫星观测值提取、周跳探测与修复、绘制拟合的误差结果图形等功能。通过这种方法可以探测并修复1周以上的周跳。得出结论:通过抗差多项式拟合方法可以探测并修复GNSS周跳。     

考虑敏感因子奇异值分解的北斗周跳探测方法

针对北斗导航系统中信噪比较高的周跳信号难以提取和定位的问题,提出一种基于敏感因子的奇异值分解(SVD)方法对周跳信号进行探测。利用相位减伪距法构造周跳检测量进行初步探测,对选取的周跳信号建立Hankel矩阵并做SVD分解,利用敏感因子在得到的分量信号中找出敏感分量,通过定位因子选择敏感分量所对应的奇异值进行信号重构,重构信号中的突变位置即发生周跳信号的历元。仿真结果表明,该方法较传统SVD方法能够更准确地定位发生周跳信号的历元。     

基于BDS3的高精度授时在智能电网的应用

时间同步技术的是智能电网运行的关键技术之一。针对智能电网中传统卫星授时带来的可靠性低和授时性能不稳定的问题,本文首先在北斗三代系统基础上,提出了一种基于序贯最小二乘的无电离层组合授时算法。在这种新算法的基础上,本文分析出两个新误差,多频点观测噪声和载波相位的“天跳”,针对这两个误差,分别建立了基于先验模糊度不变的“天跳”消除算法和高度角归类伪距测量噪声修正算法的修正模型。实验测试分析显示本文提出的高精度授时算法,在授时性能上提升了约15%。     

基于小波与神经网络的GPS周跳探测与修复*

为了得到精密的GPS定位结果,必须对载波相位中的周跳进行有效地探测与修复.分析了周跳发生的原因及其特性,提出了一种周跳探测与修复的二步法.首先对信号进行小波多分辨率分析,根据小波系数的模极大值点的位置准确探测出周跳发生的历元;然后对周跳两侧的信号采用神经网络进行分别预测,通过对比预测值的不同来确定出周跳的大小,从而实现了周跳的修复.文末,利用实测的相位数据,验证了方法的可行性与有效性.     

GPS姿态系统中周跳的检测及修复方法

讨论了利用GPS载波相位信号测量载体姿态中出现的周跳问题及解决方法。首先根据静态情况下GPS载波相位信号的特点提出了一种基于外推法的周跳检测和修复方法。在此基础上又用故障检测的原理提出了一种利用冗余双差载波相位观测量的周跳检测和修复方法，该方法可以应用于动态情况，其适用条件是要求相邻历元至少有4颗卫星锁定，并且整周模糊度已经固定。文中利用实测数据对提出的方法进行了验证，结果表明两种周跳检测及修复方法是有效的，在GPS姿态系统中，综合运用这两种方法可大大减少系统的初始化次数。     

MRSVD敏感分量在单频周跳探测修复中的应用

准确探测微小周跳历元是周跳修复的关键,精准修复周跳是高质量北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System,BDS）定位的难点,为此提出一种基于多分辨奇异值分解（Multi-Resolution Singular Value decomposition,MRSVD）的敏感分量预测模型,用于周跳探测与修复。该方法对探测信号构造Hankle矩阵,并对其进行MRSVD分析,得到一组具有不同分辨率的分量信号。然后对分量信号进行敏感因子评估分析,选取包含周跳特征的分量,构成敏感特征向量,凸显信号的周跳信息,进而通过模极大值谱精准检测出信号中奇异点的位置,实现对微小周跳的准确探测。以筛选出的MRSVD敏感特征向量为基础,构建最小二乘支持向量机（Least Square Support Vector Machine,LS-SVM）预测模型,进行周跳修复。实验结果表明,该方法能够对载波相位中出现的微小周跳进行准确探测与修复,证明了该方法的可行性和有效性。     

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。     

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究。先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位。测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。