基于小波变换的单频GPS快速精密定位整周模糊度的解算

对于GPS短基线,载波相位双差观测量已基本消除了卫星轨道误差、钟差、大气折射误差等系统偏差的影响,主要包含距离观测量信息及随机测量误差,其中测量误差是高频的测量噪声,小波变换可将GPS载波相位双差观测量中的观测噪声(高频部分)分解出来。本文利用Coiflets小波基函数对GPS快速定位的原始载波相位双差观测量进行5层分解,通过重构第5层低频系数获得去除噪声的"干净"的载波相位双差观测量,然后利用"干净"的双差观测量进行最小二乘参数估计,以减小测量噪声对GPS快速定位病态方程解的扰动。计算结果表明该方法能够显著提高GPS快速定位中模糊度浮点解的精度,仅利用几个观测历元的数据就可以准确地固定模糊度。     

小波变换在GPS快速定位数据处理中的应用

介绍了小波变换应用于GPS短基线的快速精密定位数据处理方法,分析了将GPS载波相位双差观测量在不同的小波空间和尺度空间进行分解,减小了测量噪声对GPS快速定位中病态方程解的影响,提高了GPS快速定位中基线浮点解的精度.     

GPS定位中非线性与线性模型参数估计方法的选择

本文将文献[1]定义的固有非线性性和参数效应非线性性应用到GPS双差载波非线性模型中,并根据这两个指标判断当流动站采用不同精度的初值时,平差模型应该选择非线性模型还是线性模型.通过比较不同精度的初始值的定位精度得到:GPS双差载波非线性模型的非线性强度较弱;即使采用单历元单点定位的结果作为初始值,GPS双差载波相位定位模型也能按照近似线性化的方法求解;而当采用地心坐标作为初始值时,求解流动站的坐标必须按照非线性最小二乘的理论计算,这时利用高斯-牛顿法迭代几次就能收敛.     

北斗系统载波相位动态差分定位方法

针对北斗系统高精度动态差分定位解算不够快速准确等问题,该文介绍北斗导航卫星系统载波相位动态差分定位方法:利用B1、B2载波相位观测值组成双差宽巷载波相位观测值,进行双差宽巷组合观测值整周模糊度的确定,然后解算双差载波相位观测值的整周模糊度,利用载波相位观测值进行动态定位解算;并通过BDS实测数据进行算法验证,证明本文解算的方法可以实现BDS高精度差分定位的整周模糊度动态解算,得到测站的厘米级差分定位结果。     

基于车载移动测量的GNSS定位方法

针对车载移动测量需要高频高精度的动态差分定位解算的问题,文中介绍利用GPS、北斗、GLONASS三个卫星导航系统进行载波相位动态差分的解算方法。首先利用双频观测值组成双差宽巷观测方程,利用M-W组合求出较高精度的宽巷模糊度浮点解,然后对宽巷模糊度进行搜索固定;接着对载波双差的基础模糊度进行搜索固定;最后将固定的模糊度代入载波相位双差观测方程,利用最小二乘求解测站坐标。文中使用该方法对车载GNSS实测数据进行解算,最终可得到厘米级别的定位结果。     

BDS/GPS组合相对定位方法及精度分析

基于BDS/GPS联合定位的时空基准统一,详细介绍了BDS/GPS定位的数学模型。在伪距双差和载波相位相对定位两种算法的基础上,利用自编的BDS/GPS定位程序处理了实测的BDS/GPS短基线数据。最后对比和分析了在BDS、GPS、BDS/GPS三种模式下的定位精度水平。本文的分析为BDS/GPS的定位提供了参考,得出一些有益的结论。     

GPS与BDS融合相对定位算法研究

介绍了GPS与BDS系统的时间基准和空间基准统一,以及GPS与BDS融合相对定位的数学模型。基于双差伪距和载波相位两种相对定位方式,对GPS与BDS融合相对定位算法进行了研究,并利用自编的软件处理了实测的GPS与BDS数据,验证了本文算法和软件的有效性。最后在GPS、BDS、GPS与BDS融合3种定位模式下,对定位精度进行了分析和比较,得出了一些有益的结论。本文的研究结果可为GPS与BDS融合相对定位提供参考。     

长距离GPS/BDS参考站网多频载波相位整周模糊度解算方法

长距离网络RTK是实现GPS/BDS高精度实时定位的主要手段之一,其核心是长距离参考站网GPS/BDS整周模糊度的快速准确确定。本文提出了一种长距离GPS/BDS参考站网载波相位整周模糊度解算方法,首先利用GPS双频观测数据计算和确定宽巷整周模糊度,同时利用BDS的B2、B3频率观测值确定超宽巷整周模糊度。然后建立GPS载波相位整周模糊度和大气延迟误差的参数估计模型,附加双差宽巷整周模糊度的约束,解算双差载波相位整周模糊度,并建立参考站网大气延迟误差的空间相关模型。根据B2、B3频率的超宽巷整周模糊度建立包含大气误差参数的载波相位整周模糊度解算模型,利用大气延迟误差空间相关模型约束BDS双差载波相位整周模糊度的解算。克服了传统的使用无电离层组合值解算整周模糊度的不利影响。采用实测长距离CORS网GPS、BDS多频观测数据进行算法验证,试验结果证明该方法可实现长距离参考站网GPS/BDS载波相位整周模糊度的准确固定。     

短基线GPS定向系统及搜索模糊度优化算法的研究

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2密位的精度。研究了载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的算法,详细讨论快速解算整周模糊度的优化算法。实验结果表明,应用双GPS测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达2密位,解算时间小于0.3秒,并运用于产品中。     

北斗/GPS宽巷混合双差RTK定位方法

针对在高遮挡环境下,通过双频混合双差RTK定位方法性能受限的问题进行了研究,提出一种北斗/GPS宽巷混合双差RTK定位方法。选择(1,-1)的宽巷组合系数,考虑宽巷系统延时偏差ISB(Inter-System Bias),完善双频混合双差模型;计算并补偿双频载波相位ISB和宽巷ISB,进而提高混合双差窄巷模糊度固定成功率。试验结果表明,在截止高度角为60°时,该方法模糊度固定率达到了78.54%,相比双频混合双差方法提高8.68%;比传统的双频标准双差方法提高130%,并且仍然能达到cm级的定位精度。     

长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法

基于区域参考站网的网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)方法是实现全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)高精度定位的主要手段。研究了一种长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法,首先采用长距离参考站网GPS/BDS多频观测数据确定宽巷整周模糊度,利用引入大气误差参数的参数估计模型解算GPS/BDS双差载波相位整周模糊度;然后按照长距离参考站网观测误差特性的不同,分类处理参考站观测误差,利用误差内插法计算流动站观测误差,以改正流动站GPS/BDS双系统载波相位观测值的观测误差;最后使用流动站多频载波相位整周模糊度解算方法确定GPS/BDS载波相位整周模糊度并解算位置参数。使用长距离连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)网的实测数据进行实验,结果表明,该方法能够利用长距离GPS/BDS参考站网实现流动站的厘米级定位。     

小波分析在单频GPS快速精密定位中的应用研究

单频GPS快速定位方程是严重病态的,应用最小二乘原理得到的模糊度浮点解大大偏离其准确值,应用LAMBDA方法难以正确地固定模糊度。本文将GPS载波相位双差观测量在不同的小波空间和尺度空间进行分解和重构,去除高频测量噪声,可减小测量噪声对GPS快速定位中病态方程解的影响,提高模糊度浮点解的精度,缩小模糊度搜索空间。实验表明,对于GPS短基线,仅利用1min左右的单频载波观测数据,经过基于haar、db4、coif4和sym4小波的5尺度小波变换后,可获得较准确的模糊度浮点解,应用LAMBDA法可正确地固定模糊度,达到厘米级定位精度。     

GPS/BD静态相对定位解算研究与实现

BD系统的投入使用改变了传统的单星座静态相对定位解算方法,使GPS/BD双星座相对定位解算成为可能,本文论述了GPS/BD静态相对定位解算的数学模型,对载波相位频率不同的双星座整周模糊度固定方法进行了阐述;利用中海达新版后处理软件HGO软件来实现相关算法,并用通过实测数据进行了多项试验,证明了GPS/BD静态相对定位解算的正确性和可靠性。     

无初始化的GPS辅助空中三角测量

简要介绍了以航线为单元 ,通过相位平滑递推算法在航求解双差载波相位观测量整周相位模糊度 ,进而确定各摄站空间位置的无初始化GPS动态定位原理 ,对某测区一组实际航摄资料进行GPS数据处理和GPS辅助光束法区域网平差 ,证实所介绍的算法是正确的、有效的 ,所获取的GPS摄站坐标可满足空中三角测量的精度要求 ,并且用该数据与经初始化GPS动态定位获取的GPS摄站坐标数据进行GPS辅助光束法区域网平差的总体精度是完全一致的。     

考虑随机模型精化的精密GPS动态定位新方法

GPS动态定位要求建立函数模型和随机模型。函数模型描述的是观测值和待估参数之间的物理和几何关系，随机模型描述了GPS观测值的统计特征，并通过观测值的方差协方差给定了每个观测值对最后的定位结果的贡献。正确给定函数模型和随机模型对于GPS定位结果的估计和观测值的粗差探测均至关重要。由于有各种误差存在于伪距和载波相位观测值中，一般GPS动态定位模型均采用双差观测值来构建函数模型。有时候，仔细地使用单差观测值，较之双差观测值有更多的优点，给出了选用单差观测值的理由。但是单差观测值给函数模型带来了接收机钟差，如果直接使用单差观测方程，设计矩阵是奇异的。为了解决这个问题，将伪距观测值中接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数。至于载波相位观测值，首先选定一个参考卫星，然后在观测方程的右端同时增加一正一负的参考卫星单差整周模糊度，将正项与接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数，将负项和原观测方程中的单差整周模糊度项合并为双差整周模糊度，而参考卫星观测方程的模糊度项则为零，这样无须组建双差观测值，软件实现较容易，也可以直接使用LAMBDA法求整周模糊度，最终也解决了观测方程奇异的问题。准确理解观测值的统计特征是建立GPS随机模型的基础，长期以来GPS商业软件均采用简化模型。关于GPS随机模型的研究远没有函数模型那样受到广泛关注，静态GPS定位可以采用方差协方差分量估计等严密的方法，而动态定位无法承担方差协方差分量估计的计算负担。GPS观测值的信噪比(SNR)是GPS接收机观测过程中的副产品，影响SNR值的因素，如大气层、多路径、接收机内部电路等，也正好是GPS观测值的误差源，因此GPS观测值的方差与SNR存在一定的对应关系。利用这个对应关系来精化GPS随机模型。为了验证本文采用的函数模型的正确性和随机模型的有效性，我们对1999年的一次实测数据(包括零基线和短基线)进行了试算。与零基线的真值和GPSurvey 2．35处理的短基线静态结果比较，表明使用的函数模型是正确的。简化随机模型和精化随机模型处理的结果比较说明精化模型提高了基线处理的精度，同时说明了研究GPS随机模型精化的必要性。     

GPS动态定位技术及其应用

分析GPS动态点定位、伪距差分定位和综合伪距与载波相位定位的理论与方法,重点讨论了广域差分(WADGPS)和运动中确定整周模糊度的相位测量技术(OTF),最后探讨了这些方法在海洋测量中应用的有关问题。     

GPS动态定位的初步研究

基于我们的车载 DGPS试验成果和 DDKIN动态载波相位测量数据处理软件,本文主要论述了 GPS 动态定位的下列技术问题:依据 GPS卫星给用户提供的 User Range Accuracy值,选择定位星座;顾及运动载体的特点,选用 GPS信号接收天线及其在载体上的安设位置;用 Trimvec Plus和DDKIN 软件,精细处理一秒数据率的动态载波相位测量数据。     

用抗相关最小二乘平差法快速解算GPS模糊值

导航、大地测量的快速和高精度GIS定位需要解算双差分载波相位的整周模糊值。模糊值抗相关最小二乘平差法(LAMBDA)是解决这一问题的方法之一。本文介绍了笔者用LAMBDA法快速求解GPS模糊值的经验。并给出了几个应用于定位和模糊值求解的实际结果。     

BDS/GPS载波相位定位病态性对比分析

针对BDS/GPS载波相位定位的病态性问题,该文提出了采用条件数法对比分析BDS/GPS在我国不同地区、不同时段载波相位定位病态性及其在8个地面站的定位精度因子PDOP值变化情况,其中PDOP值能够反映单点定位的病态性。研究结果表明:BDS在我国大部分地区可用性良好,且其平均PDOP值随纬度的增大而线性增加;然而,BDS导航定位的病态性程度比GPS更为严重,BDS载波相位定位病态性程度不仅随观测时长变化,还与所处的位置变化有关,而GPS几乎不受观测地点的影响。研究成果可在BDS/GPS模糊度的快速、准确固定方面提供参考。     

基于GPS相位观测值差分的小波变换在周跳探测中的应用

针对GPS载波相位观测值中出现的周跳,首先分别对GPS相位观测值做单差和双差处理,再根据小波变换检测信号的奇异性原理,将GPS相位观测值发生周跳处视为信号的奇异点,通过MATLAB编程,分别对相位单差和双差观测值进行小波变换来探测周跳.实验证明,基于差分法的小波变换周跳探测效率比较高,周跳位置探测比较准,而且双差观测值的周跳探测比单差观测值效果好.