GPS双频快速定位的数据处理研究

对于仅观测几个历元的GPS快速定位，用LS估计未知数的法方程严重病态，又由于观测噪声不可避免，导致模糊度的浮点解与准确值的差值很大，方差一协方差阵也不能准确反映浮点解的精度信息，这种情况下采用LAMBDA法也难以求出正确的模糊度。本文研究了GPS快速定位方程的病态特点以及采用消除电离层影响的载波相位与测码伪距观测值的组合求解双差模糊度浮点解的方法。计算表明该方法可避免GPS快速定位方程的病态性，提高模糊度浮点解的精度。     

基于双k型岭估计改进的ARCE算法

近十几年来,GPS定位技术在很多领域得到了广泛的应用,尤其是GPS快速定位技术的应用前景更为广阔。文章针对GPS快速定位常用的双差模型,首先介绍了根据双差模型病态性特点提出的双k型岭估计;然后基于双k型岭估计对ARCE整周模糊度搜索方法进行了改进;最后,把双k型岭估计和改进的ARCE整周模糊度搜索方法结合起来进行快速定位。理论分析和数值计算都表明,本文提出的方法有效改进了浮点解精度,提高了ARCE整周模糊度搜索方法的搜索精度同时缩短了搜索时间,比较适合于GPS快速定位双差模型的解算。     

一种GPS移动基准站精密相对定位新算法

针对GPS载波相位差分定位中差分基准站不能移动的问题,提出了一种GPS移动基准站精密相对定位的方法.该算法首先基于MW组合构造几何无关测量值,然后对几何无关测量值进行滑动平均滤波消除随机噪声影响,在移动站进入移动基准站数据链覆盖范围时进行站间和星间双差处理获得宽巷整周模糊度,并结合载波相位的双差几何相关模型建立Kalman滤波观测方程,将多路径误差建模为1阶Gauss-Markov随机过程,作为状态参数纳入状态方程,增广状态向量,同时扩增观测方程,从而滤波获得L1/L2模糊度浮点解的精确估计,最后采用LAMBDA算法搜索固定模糊度的整数解.通过静态和车载动态实测试验验证了新算法的正确性和适用性.     

单频单历元短基线GPS整周模糊度解算的比较

在对单频单历元短基线GPS整周模糊度解算的数学模型进行深入分析的基础上,探讨了解决单历元法方程病态性的方法,进而提出几种单频单历元模糊度解算的方案,并对其模糊度解算成功率进行对比分析。最后通过比较分析得出同时采用附加起算点坐标精度约束和使用TIKHONOV正则化方法,可有效提高单频单历元GPS整周模糊度解算的成功率。     

北斗三频约束的短基线模糊度单历元算法

利用北斗三频模糊度易于固定的特点,提出了一种基于北斗三频约束的BDS/GPS短基线模糊度单历元解算方法.首先利用载波伪距组合快速求解北斗三频(0,-1,1)双差超宽巷模糊度,然后利用已固定模糊度的(0,-1,1)组合观测值与(1,4,-5)组合观测值组成无几何模型,以求解(1,4,-5)组合双差模糊度;在两个超宽巷模糊度求解完成之后,利用宽巷模糊度约束与两个无几何模型方程联立快速求解北斗基频双差模糊度;最后利用已固定模糊度的北斗基础观测值与GPS基础观测值方程联立以求解GPS基频双差模糊度.煤矿开采沉陷自动化监测系统的短基线实验结果表明,采用提出的方法可实现单历元求解北斗超宽巷、基频模糊度和GPS基频模糊度.     

附有约束的BDS单频单历元改进型Par Lambda算法

根据建筑物变形监测的特点,在部分模糊度解算(Par Lambda)算法基础上提出了一种基于北斗卫星导航系统(BDS)的单频单历元附有基线约束的改进型Par Lambda算法,该方法采用BDS单历元测码伪距和单频载波相位观测值组成的双差观测方程与基线长度约束方程进行最小二乘解算,获得模糊度浮点解方差-协方差阵,根据模糊度浮点解精度对双差模糊度进行(2,1,1,…,1)分级处理,基于Lambda算法分批次固定双差模糊度.采用该方法对BDS系统的B1和B2频段的1,5和10s短基线数据进行单频单历元解算.结果表明:采用BDS单频单历元模糊度解算时采用该方法的成功率较传统方法高,其成功率达到98%以上.     

利用PPP模糊度固定技术估计天顶对流层延迟

基于GPS天顶对流层延迟(ZTD)快速高精度解算在天气预报中的重要性,采用非差精密单点定位(PPP)模糊度固定技术估计ZTD.选取国际全球导航卫星系统(GNSS)服务中心(IGS)提供的40个测站7d的GPS观测数据进行实验,研究1,2,3,4,6,12和24h时长PPP模糊度固定率以及模糊度固定或坐标紧约束对ZTD估计的影响.结果表明:4h模糊度固定率即达100%.以24h固定解ZTD为参考值,模糊度固定或坐标紧约束能明显提高ZTD估计精度.其中,4h固定解ZTD估计精度达1.4mm.因此,可选用4h时长观测数据进行PPP模糊度固定,快速获得高精度ZTD参数.另外,通过模拟小时数据缺失情况,验证了PPP模糊度固定技术能有效解决数据缺失后ZTD估计精度显著下降问题.研究成果可用于优化气象部门GNSS数据处理方法,为灾害性天气即时监测和临近预报提供及时准确的ZTD参数.     

星载GPS/KBR联合相对定轨算法研究

分析了地球引力恢复和气候试验(GRACE)卫星搭载的K波段星间测距系统(KBR)的观测模型,并与全球定位系统(GPS)双差模型比较,得到了GPS/KBR联合模型的一般形式,给出了一种利用信噪比确定KBR单位权标准差的方法.分别利用GPS双差双向卡尔曼滤波、GPS/KBR双向卡尔曼滤波求GRACE相对定轨浮点解,然后分别利用传统的最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)方法、附加KBR星间距离约束的LAMBDA方法解算长基线整周模糊度,并求得固定解.结果表明:KBR可以作为新的观测量与GPS一起解算,KBR约束有利于固定更多的整周模糊度,从而有效提高定轨精度,GPS/KBR联合解算精度优于3cm(均方根).     

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.     

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.     

Improvement of GPS ambiguity resolution using prior height information. Part Ⅰ: The method by using height validation

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎＧＰＳｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ,ｗｅｓｏｍｅｔｉｍｅｓｎｅｅｄｓｏｍｅｏｔｈｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｈｅｌｐｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ,ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ,ｎａｖｉｇａｔｉｏｎｉｎｃｉｔｙｒｅｇｉｏｎ ,ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ     

基于递归抗差估计的高精度GPS动态定位方法

GTP短基线动态定位中,单个历元求解时多余观测较少,求解精度不高,可以用后面历元的观测来增加多余观测,这就形成块模型。由于观测存在粗差,本文采用抗差估计递归求解块模型的浮点解,并且基于抗差估计的方差协方差矩阵,用LAMBDA方法搜索整周模糊度,然后固定基线向量,就可得到当前及以前历元较精确的基线向量的估计。最后利用块模型设计阵的结构特点改进算法提高抗差估计的计算效率。大量数值试验表明本文方法是有效的。     

部分岭估计在整周模糊度解算中的应用

文章基于构造一种新的所谓的部分岭估计，提出了一种新的整周模糊度解算技术。实际算例的结果表明该算法的计算效率高、稳定可靠。     

利用GPS系统确定小卫星姿态的一种算法

研究利用GPS系统确定小卫星姿态的方法，是GPS系统在航天器上应用的重要研究内容之一。针对微小卫星利用GPS系统进行载波相位姿态确定时存在的整周模糊度快速确定及简化姿态确定算法问题，给出了一种整周模糊度的快速确定方法，井在此基础上探讨了一种姿态求解的方法。仿真结果表明，所给算法理论简便实用，能够较好地用于微小卫星的姿态确定。     

双GPS定位定向系统

针对GPS载波相位测量相对定位可以达到毫米级精度,利用GPS载波相位测量方向可以达到较高精度的情况,在阐述了载波相位双差测量方向的原理、坐标系变换和应用最小二乘法解算基线矢量的基础上,讨论了快速解算整周模糊度的算法.测试表明,该算法达到了设计指标.     

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.     

GPS动态定位序贯平差统一模型

针对GPS动态定位中模糊度参数个数的可变性和参考卫星变化时参数的不适用性,导致常规序贯平差 模型前后两个历元间承接关系异常复杂、计算量大、效率较低等问题,根据GPS动态定位的特点,利用转移矩阵 的思想,推导了序贯平差统一模型,有效解决了变参数的问题。结果显示:推导的序贯平差统一模型计算正确, 点位计算精度优于0.482m,且计算效率明显优于常规模型,便于编程运算。