广域差分参考站两种伪距平滑算法的再评估

广域差分GPS系统(WADGPS)参考站上,需要利用载波相位平滑伪距算法来减小多路径效应的影响.伪距平滑算法有Hatch滤波和加权Hatch滤波两种.文中基于我国WADGPS参考站的实际数据,对这两种平滑算法进行重新评估.实际数据显示,如果不能获得可靠的伪距观测值的方差,在抑制伪距中噪声的影响方面,Hatch滤波明显优于加权Hatch滤波.     

广域差分参考站两种伪距平滑算法的再评估

广域差分GPS系统（WADGPS）参考站上，需要利用载波相位平滑伪距算法来减小多路径效应的影响。伪距平滑算法有Hatch滤波和加权Hatch滤波两种。文中基于我国WADGPS参考站的实际数据，对这两种平滑算法进行重新评估。实际数据显示，如果不能获得可靠的伪距观测值的方差，在抑制伪距中噪声的影响方面，Hatch滤波明显优于加权Hatch滤波。     

顾及有色噪声影响的位置域双频载波相位平滑伪距算法

载波平滑伪距技术是一种有效的GNSS数据处理技术，在很多高精度实时定位场合得到了广泛的应用。本文在随机模型中考虑载波相位时间差分观测量中有限冲激响应有色观测噪声的影响，推导出采用递归最小二乘方法的距离域和位置域双频载波相位平滑伪距算法，并利用实测数据验证了新算法的有效性。试验表明，相位平滑伪距能够减小伪距观测值的误差，提高伪距观测量的精度，从而提高定位精度；相对于传统的算法，距离域与位置域滤波的伪距平滑精度均有提高，三维定位误差精度均得到改善；同时表明，载波相位时间差分的有色噪声对平滑效果和定位精度有一定的影响。     

GPS变形监测中多路径效应的削弱方法研究

主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步分别推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响。此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法和利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应影响。     

变形监测中GPS多路径效应的削弱方法研究

本文主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响.此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法,以及利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应.     

灾害应急环境下智能终端高精度北斗增强定位方法

针对灾害应急环境下的高精度定位需求,研究了一种基于智能终端的长距离北斗增强定位方法,通过长距离参考站提供非差误差改正数,用户可采用非常灵活的数据处理方法。采用分类误差处理满足长距离高精度增强定位的需求,实现用户长距离伪距增强定位、载波相位增强定位以及载波相位平滑伪距增强定位等多种增强定位方式。提出了基于非差误差改正数的相位平滑方法,通过消除误差后的观测值估计整周模糊度,然后重新拟合伪距观测值,并利用参考站平滑后的非差误差改正数削弱用户定位误差。伪距观测值不涉及模糊度,定位模式简单且实时性高,利用载波相位观测值来提高伪距定位的精度,能够更好地满足灾害应急环境下用户高精度定位的需求。在智能终端融合了针对用户专用接收机设备的增强定位数据处理方法,智能终端既可作为观测数据源,又可作为用户定位数据处理的载体。采用实测数据进行了智能终端增强定位算法验证与分析,结果表明所提方法能够实现用户实时厘米级、分米级和亚分米级等优于1 m的高精度定位。     

基于小波分析提取单频GNSS伪距多路径误差及其对定位的影响

伪距多路径误差是影响GNSS导航定位精度的主要误差源之一。多路径误差与接收机周围环境有关,在实际应用中难以建立有效的多路径误差模型进行改正。对于多频GNSS接收机可以通过多频观测值组合估计伪距多路径,但该方法不适用于价格低廉的单频接收机,而导航中使用的大多数为单频接收机。因此,开展单频GNSS伪距多路径误差提取研究具有重要的工程应用价值。本文基于小波分析对单频GNSS接收机伪距多路径误差估计开展研究,首先验证了小波分析用于单频GNSS伪距多路径误差估计的可行性;其次,研究了采用不同的小波基和分解层次对多路径误差估计的影响;最后,研究了改正多路径误差对GNSS定位的影响。实验结果表明不同的小波基和分解层次对多路径误差提取效果没有明显的差别,但小波分解层次较低时定位误差分布相对更加集中,同时,经过多路径误差改正后在NEU3个方向RMS平均改善率达到20.4%、25.1%、16.4%。     

BDS三频双差载波相位组合平滑伪距算法

针对现有的载波相位平滑伪距算法多基于GNSS双频观测值且在伪距平滑过程中易受电离层延迟累积干扰的问题,提出一种基于北斗三频观测值的载波相位平滑伪距算法。首先通过构建北斗三频优选线性组合,进一步削弱双差载波相位观测值的电离层延迟以及观测噪声;接着通过经典Hatch滤波平滑器,用优选三频双差载波相位观测值代替原始载波相位观测值对组合伪距观测值进行平滑,得到最终伪距平滑解用于伪距定位。最后采用0.004、14.4、61.7和131.6 km这4组不同基线长度的北斗三频实测数据对算法进行验证,给出了平滑前后伪距历元差对比图及算法对4组基线观测值的平滑率。结果表明,所提算法对短基线和中长基线三频观测值的平滑率均能达到90%以上。通过对4组基线条件下平滑效果进行比较分析,验证了本文中的理论推导及算法的有效性。     

载波/多普勒平滑伪距在Android手机中的定位实现

针对Android手机GNSS伪距定位精度较低的问题，利用手机端观测信息，通过载波相位/多普勒平滑伪距改善手机端伪距观测值的质量，从而达到提高定位精度的效果。首先给出了Android手机GNSS原始观测量的获取方法，然后推导了载波相位平滑伪距和多普勒平滑伪距算法模型，并设计合理有效的试验对算法的精度进行评定。试验结果表明：在手机端静态定位中载波相位和多普勒平滑算法均可提高原始伪距的定位精度，且多普勒平滑算法表现更优；在手机端动态定位中多普勒平滑算法可获得比原始伪距更优的定位精度，但是载波相位平滑算法较原始伪距更差；由于硬件的制约手机端周跳和信号失锁严重，占比超过50%，载波相位在手机端的可用性较低；多普勒平滑算法的最优平滑时间常数小于等于10 s，具有实时动态定位的巨大潜力。     

城市典型环境下单频导航型GNSS接收机多路径误差特性分析

在高大建筑物、树木遮挡等城市复杂环境中,多路径误差和纯反射(NLOS)信号误差难以准确建模,严重影响行人GNSS导航定位的精度和可用性。本文首先对比分析了多路径延迟和纯反射信号延迟的误差特性,然后利用双差观测方程提取多路径和NLOS延迟误差,分析了两种延迟误差对伪距、载波相位和多普勒观测值的影响。通过UBLOX-NEO-M8T单频导航型接收机在建筑物附近和树木遮挡两种观测环境下的实测数据处理与分析,结果表明:载噪比(C/N0)较小时多普勒噪声明显变大。对于M8T导航型接收机,多路径影响严重的环境下C/N0低于30 d BHz,多普勒噪声变大。而NLOS影响严重的环境下多普勒噪声与C/N0之间关系不明显,在较大的C/N0,多普勒噪声仍然很大;在树木遮挡时,主要受多路径效应的影响,引起伪距的误差量级在10~150 m之间,对相位和多普勒的影响不明显;在高楼遮挡时,会出现NLOS信号干扰,对伪距和载波相位观测值的影响相同,延迟量大小与反射点的距离有关,可达到几百米,对多普勒观测值也有明显影响。     

电离层延迟变化自模型化的载波相位平滑伪距算法

传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响，容易出现平滑结果发散和精度下降的问题，而现有的解决方案对精度提高有限或需要外部精密电离层改正数据的支持。本文研究了电离层的变化规律并建立回归模型，在此基础上提出了一种自模型化电离层延迟变化的单频载波相位平滑伪距算法。此算法利用伪距和载波观测量中含有的电离层延迟信息进行电离层延迟建模，从平滑伪距中扣除了历元间电离层延迟变化值，有效避免了平滑伪距的发散问题。利用自编软件GNSSer实现了电离层自模型化的载波平滑伪距算法，并采用静态与动态实测观测数据进行了定位试验和精度分析。算例结果表明：①长时段常规Hatch滤波受电离层影响非常严重；②自模型化电离层延迟可达厘米级的精度，在30 min窗口内，使用线性移动开窗拟合法效果最佳；③自模型化电离层改正可以有效消除平滑伪距电离层影响，随着时段窗口的增加，精度没有降低；④利用本文提出的算法进行逐历元单频平滑伪距单点定位，在静态与动态的NEU方向都达到了亚分米级别的定位精度，其中，动态定位测试中水平和高程方向精度为6.25和10.4 cm，比原始伪距分别提高了5.4倍和3.3倍。     

GPS单频载波相位相对定位的OTF算法及实现

利用单频接收机的C/A码伪距和LI载波相位观测值,采用星间和站间双差数学模删,消除卫星相关误差、接收机相关误差,削弱信号传播误差,利用LAMBDA算法高效快速地固定整周模糊度,从而实现高精度载波实时相对定位,对于短基线,可以获得厘米级的定位精度.     

北斗三频数据实时周跳探测与修复方法对比分析

首先介绍了基于无几何相位组合、伪距相位组合以及LAMBDA算法进行三频周跳探测与修复的原理。然后对比了不同采样间隔下无几何相位组合和伪距相位组合周跳检验量的精度。无几何相位组合不受伪距噪声及多路径的影响,其周跳检验量的精度明显高于伪距相位组合的精度,周跳探测效果较好。最后从耗时和成功率两个方面对比分析了3种周跳修复方法的效果,结果表明无几何相位组合修复周跳时采用了搜索算法且搜索步长为经验值,其耗时和成功率都是最差的;伪距相位组合修复周跳时无需搜索,耗时最短,但其易受伪距噪声及多路径的影响,导致部分周跳修复失败;使用LAMBDA算法能有效减小搜索空间,并能在一定程度上控制历元间差分残留误差的影响,速度快且成功率高。综合考虑,建议使用筛选的两个无几何相位组合进行周跳探测,确认发生周跳后再使用LAMBDA算法进行修复。     

GNSS／INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展

对GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论进行了系统而深入的研究。针对GNSS/INS组合导航实际应用中存在的随机模型不精确、GNSS观测条件不佳、INS误差累积迅速等问题,引入Allan方差、ARMA模型、载波相位平滑伪距、伪距差分求解速度、自适应滤波、误差模型修正等算法,对其进行改进并进一步提高了导航精度和可靠性。     

基于高度角的多路径误差改正方法

多路径效应是影响卫星定位的主要误差源之一,是GNSS领域研究的热点和难点问题。本文针对现有多路径误差改正方法存在通用性弱、计算结果受噪声影响大等不足,本文提出了基于卫星高度角的多路径误差改正方法,并通过实验验证了该方法对改正静态多路径误差具有可行性。结果表明,通过应用该模型,四系统组合伪距单点定位精度提升幅度可达15%左右,相较于基于周跳探测的双频伪距载波组合提取多路径误差的方法,基于高度角的方法运算简便,抗干扰能力更好。     

多普勒平滑伪距在GPS/INS紧耦合导航中的应用

针对GPS/INS紧耦合导航中GPS伪距观测值精度较低的问题,提出了一种多普勒平滑伪距在GPS/INS紧耦合导航的应用算法。首先给出了GPS/INS紧耦合导航详细的动力学模型和观测模型,在载波相位平滑伪距的基础上推导了多普勒平滑伪距的具体算法和方差-协方差计算公式,并引入遗传算法对平滑因子进行最优估计;然后利用实测数据验证了新算法的有效性。结果表明,平滑算法能够有效提高伪距观测值的精度,从而提高组合导航的定位精度,相对于载波相位平滑伪距,多普勒平滑伪距的精度略有提高,而且多普勒平滑伪距不受周跳的影响,算法的效率更高。与此同时,伪距观测值精度的提高使其与伪距率观测值精度相当,增强了滤波系统的稳定性。     

北斗二代双频数据质量分析

对北斗二代卫星的双频观测数据进行了质量分析,包括伪距多路径误差和信噪比两个方面。大量实测数据测试表明:北斗GEO、IGSO和MEO三类卫星的多路径误差逐渐增大,且B1频点小于B2频点,GPS与北斗MEO卫星的伪距多路径误差相差不大;另外,北斗三类卫星均表现出载波B2的信噪比略大于B1,而GPS卫星则表现出L1载波信噪比要大于L2。     

GNSS观测噪声对低轨卫星轨道确定的影响分析

低轨卫星不仅是实现全球通信的重要手段,也是对地观测研究的重要平台.利用全球卫星导航系统(GNSS)确定高精度的轨道是实现低轨卫星各项功能的重要基础.为了研究GNSS观测噪声对低轨卫星定轨精度的影响,该文通过模拟包含不同量级观测噪声的GNSS观测值,分析了 GNSS观测噪声对运动学定轨和动力学定轨结果的影响.实验结果表明,在伪距噪声量级优于0.6 m、载波相位噪声量级优于2 mm时,运动学定轨与动力学定轨结果相当,且都在毫米级;在伪距噪声量级为6m、载波相位噪声量级为厘米级时,运动学定轨结果达到厘米级,而动力学定轨结果仍然为毫米级,体现出了相对于运动学定轨的优越性;载波噪声相对伪距噪声对定轨结果的影响更大.     

一种计算北斗三频多路径的方法及其结果分析

多路径误差分析是北斗卫星导航系统性能评估的一项重要内容。本文给出了一种新的计算3频多路径误差的方法,该方法只需对B1和B2载波相位观测值进行处理就能得到3个频率的伪距多路径误差。利用MGEX跟踪站的数据计算了BDS的多路径误差,从GPS和BDS多路径误差比较以及纬度、轨道和频率因素分析了BDS多路径误差的特性,结果表明,BDS多路径误差小于0．5 m,符合质量检查要求,其性能优于GPS卫星系统。     

单站GPS载波平滑伪距精密授时研究

给出了单站GPS载波相位平滑伪距授时的原理和数学模型,详细分析了单站GPS载波相位平滑伪距授时的技术难点和授时精度评定的表征量,并编程对IGS站观测数据进行处理.实验结果表明,单站GPS载波相位平滑伪距精密授时的绝对钟差精度可达到ns级.