载波相位平滑伪距算法研究与精度分析

伪距测量值是GPS接收机最基本的距离测量量,对导航定位的精度具有重要影响,通过一些方法提高伪距精度可以有效改善定位精度,而载波相位平滑伪距是提高伪距精度的一种简单有效的方法。文章在阐述平滑伪距原理的基础上,介绍了一种载波相位平滑伪距技术,并详细分析了平滑窗口、周跳判断门限的选取对该技术平滑效果的影响。以高动态数据为例,确定参数的合理取值,进行定位精度分析和伪距精度改进分析,并从统计角度分析了载波相位、伪距及平滑伪距之间的相互关系。结果表明,该方法能够有效提高伪距测量的精度,对提高GPS接收机的实时定位精度具有实际应用价值。     

基于伪距/伪距率双差的INS/GNSS紧组合相对导航算法研究

随着惯导/卫导组合导航技术的发展,将其应用于编队相对导航的研究越来越多。结合卫导差分相对定位、INS/GNSS 组合导航技术,本文将编队成员中主节点和从节点伪距、伪距率的两次差分量直接作为观测量,研究了一种 INS/GNSS 紧组合相对导航新算法。该算法通过两次差分操作可以消除大部分传播路径误差以及公共时钟误差;利用惯导的平滑特性能够消除测量量中的部分随机噪声。仿真结果表明：该算法能够提供精度更高,更加平稳的相对导航信息。     

GNSS伪距差分定位及其特色──GNSS卫星导航定位方法之二

GNSS伪距差分定位是一种能够获取较高导航定位测量精度的卫星导航定位方法,但是,它的设备较复杂,用户不仅需要使用一台GNSS信号接收机,而且需要设置提供DGNSS改正数据的基准站及其一台GNSS信号接收机,以及与之匹配的DGNSS数据链,才能够实现全天候、全天时和全球性地测量运动载体的7维状态参数。本文简要地论述了GNSS差分定位的基本原理及其实现。     

抗干扰时延对接收机观测量精度的影响分析

本文针对多系统卫星导航接收机抗干扰时延补偿问题,提出了一种自适应调整抗干扰延时的补偿算法,使不同频点的采样时刻处于同一时刻,提高了抗干扰状态下的伪距测量精度和载波测量精度.定量分析了不同抗干扰延时对观测量精度的影响,并在某型抗干扰接收机上进行了测试验证.测试结果表明:本文设计的自适应调整抗干扰延时的补偿算法有效,消除了由于抗干扰延时引入的观测量偏差,提高了伪距/载波差分的定位精度.     

GNSS伪距单点定位及其实现──GNSS卫星导航定位方法之一

GNSS伪距单点定位,是一种较简易且非常实用的卫星导航定位方法,用户只需使用一台GNSS信号接收机,就能够全天候、全天时和全球性地测量运动载体的7维状态参数,本文简要地论述了GNSS伪距单点定位的基本原理及其实现。     

基于自适应衰减因子Kalman 滤波的GPS 相位平滑伪距算法

载波相位平滑伪距的主要目的是通过高精度的载波相位测量值作为辅助量,使伪距测量值中、大随机误差得以消减。针对GPS 伪距测量中未知时变的噪声,提出基于极大后验时变噪声统计估计器的自适应衰减因子Kalman 滤波算法(AFKF),采用衰减的加权因子,使估计器逐渐忘记陈旧数据的作用,同时增加新数据的比重,避免滤波过程的发散。结合载波相位平滑伪距原理,利用AFKF 算法对全球导航卫星系统(GNSS)的国际GNSS 服务组织(IGS)的跟踪站实测数据进行仿真分析,并提出利用伪距双差值及伪距三差值来直观体现不同算法的效果比较,结果表明:与标准Kalman 滤波相比,AFKF 算法在伪距平滑应用中取得很好的效果。     

面向紧耦合导航的伪距/伪距率高精度快速算法

INS/GPS紧耦合导航中将卫星伪距、伪距率作为观测量,而伪距、伪距率中的误差影响了组合导航系统的输出精度,其运算量大,制约了紧耦合导航系统数据率的提高。文中通过实测数据探讨了紧耦合导航中伪距、伪距率的误差来源,并使用相对伪距、伪距率消除其中的接收机误差项。在此基础上提出利用Hermit分段3次插值法实现对卫星位置的快速解算,得到一种面向紧耦合导航的伪距、伪距率高精度快速估计算法。实验结果表明,该算法有效提高了伪距、伪距率的计算精度与速度。     

基于北斗RDSS的GPS区域差分技术

本文提出了一种基于北斗RDSS的GPS区域差分技术的实现方案,该方案克服了差分GPS技术受到参考站和用户站之间距离的限制。本系统中基准型GPS接收机伪距修正数的计算、用户接收机导航解算所需的卫星星历数据、时间数据、伪距信息和伪距修正数的提取以及差分算法实现和接收机定位算法全部在DSP＋FPGA中实现。通过试验数据分析比较可见,采用基于北斗RDSS的GPS区域差分技术,对GPS导航定位精度有明显提高,该技术为未来实现高精度GPS导航定位有一定的参考价值。     

移动站GNSS外弹道测量的时钟模型

深入分析了对GNSS外弹道测量定位起关键作用的时钟模型。从GNSS伪距单点定位机理和被动式测距体制这2个层面引出了目标接收机重建时钟模型的必要性和主要原因——利用模型计算伪距采样时间,给出了GNSS时钟钟差模型计算公式和GPST到定位绝对时间显示的转换公式,详细剖析了导航电文对GPST的表示方法。阐述了GNSS利用导航电文修正时钟模型和计算采样时间的全部过程及缩短首次定位时间的经验方法。     

GNSS接收机抗多径技术

分析了多径信号特性及其对全球导航卫星系统(GNSS)接收机伪距测量和载波相位测量的影响,从抗多径天线和基带信号处理两方面对GNSS接收机的各种多径抑制方法进行了比较与分析,指出高精度GNSS接收机会同时采用抗多径天线和基带信号处理以达到较好的多径误差抑制效果.     

基于衰减记忆高斯和滤波的星间精密测距技术

星间精密测距是导航星座实现自主导航的核心技术。针对导航星座中码测量值精度低但无整周模糊度,载波相位测量值精度高但存在整周模糊度的特点,该文根据贝叶斯递推原理提出了一种衰减记忆高斯和滤波(Fading Memory Gaussian Sum Filter, FMGSF)的伪距估计方法。该方法用高斯和形式近似表示系统后验概率密度,并根据卡尔曼滤波原理来更新高斯项的均值和方差,同时引入衰减记忆因子克服由于模型失配导致的滤波结果发散问题,利用重采样解决由于载波相位测量值不确定导致的算法复杂度增加问题。理论分析和仿真结果表明,该文提出的方法不仅能够克服周跳对伪距估计的影响,而且可以获得更好的测距精度。     

Accurate time synchronization of ultrasonic TOF measurements in IEEE 802.15.4 based wireless sensor networks

This paper discusses the problem of accurate time synchronization of wireless sensor networks (WSNs) used in applications in which a physical phenomenon must be monitored through periodical sampling. In some applications incorrect time synchronization can significantly degrade the system precision. This is for example the case of local positioning systems (LPSs) using ultrasonic time of flight (TOF) measurements for pseudorange estimation. The nodes clock drifts and the random variations of the start time used in each measurement are the two main error sources. In this work a Time Division Multiple Access (TDMA) synchronization algorithm is presented to overcome these problems for WSN using the IEEE 802.15.4 standard. The algorithm is able to compensate for the mentioned error sources in an easy and effective way. Experimental results for an implementation of an ultrasonic pseudorange measurement system between wireless nodes show the effectiveness of the proposed algorithm.     

GPS民用双频的载波相位测量定位

运用全球定位系统(GPS)进行定位导航,已在全球众多领域中得到了广泛的应用。在运用这种定位技术的方法中,伪距测量和载波相位测量得到了广泛的应用。载波相位测量的定位精度比伪距测量的定位精度高出两个数量级,在静态短基线载波相位测量中可达到mm量级的精度,在动态实时定位中可以达到cm量级的精度,所以定位的高精度使其具有了广泛的应用前景。但在载波相位测量中存在着整周模糊度求解的问题,故如何有效、快速、简便而精确地求解整周模糊度就成了一个关键问题。基于GPS两个民用频率,探讨和论述求解整周模糊度的方法。     

基于GPS多普勒频移的SAR运动补偿研究

受平台载荷限制,无人机载SAR无法装载大型高精度定位设备,从而导致运动补偿精度较低,成像质量较差.结合SAR单帧图像积累时间较短的特点,基于GPS多普勒频移实现了高精度相对定位和运动补偿,获取了无人机载SAR高分辨图像.对基于GPS多普勒频移相对定位算法进行了推导,对算法性能进行试验验证与分析.试验结果表明,在较短持续时间内,算法的定位精度优于传统的基于伪距解算的定位算法.在此基础上,把算法应用于SAR运动补偿,获得了高分辨SAR图像,取得了较好的补偿效果.     

旋转GNSS双天线/MIMU紧组合系统算法

为了提高旋转全球卫星导航系统(GNSS)短基线双天线/微惯性测量单元(MIMU)组合系统的定向精度,该文构建了其紧组合系统。紧组合算法将GNSS的伪距、伪距率和载波相位作为旋转GNSS双天线/MIMU组合系统的观测量,用扩展卡尔曼滤波进行估计,估计得到的状态量对系统进行闭环反馈,最后得到组合系统的定向结果。对旋转GNSS双天线/MIMU组合导航系统的船载试验数据进行了紧组合离线解算,结果表明,当GNSS基线为0.3 m时,组合系统的航向误差小于1°,俯仰角和横滚角误差小于0.1°。     

接收机参数对北斗三号卫星伪距偏差影响研究

伪距偏差是抑制北斗系统服务能力提升的重要误差源,影响用户实时定位性能和卫星精密定轨处理.目前对北斗三号伪距偏差的分析研究与测量较少,文章首先从理论上分析了接收机的前端滤波带宽和相关器间隔对伪距偏差的影响,并对理论分析结果进行了仿真.然后在此基础上利用7.5 m大口径天线对北斗三号在轨卫星信号进行采集,使用软件接收机对卫星实测数据的伪距偏差进行测试验证,全面分析了前端滤波带宽和相关器间隔对北斗三号卫星信号伪距偏差的影响.根据理论分析和实测验证的结果,得到了接收机的相关器间隔和前端滤波带宽对北斗三号卫星B1I、B3I和B1C信号的伪距偏差影响范围.研究表明,通过合理设置接收机相关器间隔和前端滤波带宽,可有效减小北斗三号卫星信号伪距偏差,提升用户定位精度.     

短/超短基线条件下接收机伪距测量一致性评估方法

随着我国 BD-3 系统建设的有序推进，地面站接收机测量性能成为影响导航系统服务性能的重要因素之一。本文针对地面站接收机及天线实际安装情况，提出了一种短/超短基线条件下接收机伪距测量一致性评估方法，解决了实际安装条件下不同型号接收机伪距测量一致性评估问题。以某地面站实测数据为例，对 A、B、C 三种不同型号接收机数据进行处理，得到相应结论，为接收机测距性能优化升级提出参考。     

基于转发体制的卫星导航定位性能仿真与分析

基于转发体制卫星导航定位是一种创新的卫星导航方法,有必要分析和验证其定位性能。本文基于虚拟原子钟伪距测量定位原理,提出了定位误差仿真的总体思路,并建立了电离层延迟、对流层延迟、伪距观测量和定位解算等数学模型,最后利用4颗在轨通信卫星对中国典型地区进行了定位误差仿真试验分析。仿真结果表明,部分地区可见星达不到4颗,系统定位误差约10m左右,但某些时段存在定位误差突然增大的现象。     

基于载波相位的卫导接收机自主完好性监测方法

卫星导航载波相位观测量相比伪距观测量精度高,但其容易由于受到遮挡等因素出现载波失锁、跳变等情况。为保障基于卫星导航载波相位相对定位的准确性与完好性,必须对载波相位进行完好性监测。传统的方法在观测域对载波完好性进行监测,但受限于伪距观测质量的影响效果较差。本文提出定位域监测的方法对载波相位完好性进行监测,通过对载波相位残差观测量进行一致性检验达到对载波相位故障监测的目的。仿真结果表明：本算法能够有效监测载波相位异常,保证了相对定位的精度与完好性。