GPS相位与伪距联合实时定位算法

在动态 GPS差分定位中 ,相位观测值整周模糊度的实时确定比较困难 ,利用伪距观测值求解位置虽不存在解算整周模糊度问题 ,但观测噪声较大。将相位和伪距联合起来处理 ,给出了相位平滑伪距和相位与伪距联合解算两种算法 ,两种实时定位方法的精度都远优于单纯的伪距差分方法     

讲座：GPS定位技术的理论和应用：第八讲 GPS动态定位及其应用

§8－1动态定位的数学模型接收机处于运动状态的定位方式叫动态定位．动态定位又有绝对动态定位和相对动态定位（又称实时差分）之分．根据所用的观测量不同，又分为的距动态定位、伪距和相位结合的动态定位以及综合动态定位。下面分别讨论其数学模型．一、绝对动态定位1．用伪距观测定位如§2－1所述，任何时刻t所观测的伪距是接收机位置和时钟误差的函数．写成式中为位置矢量，dra为钟差．同时观测到至少四颗卫星的伪距，就可以解算和dr．具体解算过程§3—2已详细介绍了．2，伪距和相位观测结合载波相位观测量是接收机位五、时钟误差和相…     

基于高度角的多路径改正模型在BDS相对定位中的应用

伪距观测值的精度对相对定位解算的收敛速度有很大影响。相关研究发现BDS伪距观测值中存在与高度角相关的多路径偏差,严重降低了伪距观测值的精度。通过EMD滤波和多项式拟合建立基于高度角的多路径改正模型对这类误差进行消除。实验结果表明,基于高度角的多路径改正模型可以有效提高伪距观测值精度,加快相对定位结果收敛速度,改正后四个时段的2 h定位结果精度分别提高了64.1％、43.9％、35.3％、66.0％。      

一种改进的卫星钟差实时解算算法研究

卫星钟差是卫星定位的重要误差源,实时卫星钟差更是实时精密单点定位的关键技术.基于超快速预报轨道的非差法卫星钟差实时解算,卫星钟差精度会受伪距噪声的影响.基于滤波的参数估计方法,在固定模糊度后,利用载波相位联合模糊度修复伪距,可以削弱伪距噪声,提高卫星钟差解算精度.在实时卫星钟差解算中还可加快模糊度参数的收敛.     

Kal man 滤波在 GNSS 伪距单点定位中的应用

G PS定位是利用G PS卫星位置,以卫星天线到接收机天线的距离作为观测值来解算接收机坐标的理论和方法。伪距单点定位仅是以G PS信号中的测距码作为距离观测值以此来解算目标的坐标值及接收机钟差的方法。简单介绍了G PS 伪距单点定位的基本理论模型,分别探讨了其最小二乘解法和Kalman滤波解法。最后对两种解算结果进行对比分析, Kalman滤波能够很好的平滑解算结果,使得结果的稳定性更好。     

基于加权的伪距和历元间相位差分模型GPS单点定位方法

在星载GPS精密定轨或单点定位中,尤其单频接收机的情况下,仅利用相位观测值,由于需要解算模糊度方程通常奇异,仅利用伪距观测资料,由于伪距观测值的噪声影响使得难以实现高精度定位要求。鉴于此,本文讨论了基于加权的伪距和历元间相位差分模型的GPS单点定位方法,该方法既能改善方程奇异性,又无需考虑模糊度因素,能确保观测值的精度。本文分别探讨了伪距观测方程和历元间差分相位观测方程,并给出了联合误差模型,推导了权值的计算公式和参数解算公式,最后基于动态单点定位考虑,探讨了基于加权的伪距和历元间相位差分模型的序贯最小二乘参数解算一般表达式。     

CNMC方法改进北斗/伪卫星协同定位精度分析

目前北斗卫星导航系统在轨卫星数量有限,在山坳及高楼林立的"城市峡谷"等特殊环境中,卫星信号易受遮挡造成用户定位精度降低或中断用户定位的连续性,通过加入伪卫星可有效减弱用户可见北斗卫星数目不足的问题。在北斗卫星和伪卫星协同定位中,需要正确处理北斗卫星和伪卫星伪距观测值中的多路径,以获取更好的定位精度。目前CNMC方法可有效减弱北斗卫星伪距观测值中的多路径影响,但由于信号传播路径不同所导致的观测误差特性不同,该方法不能直接应用于伪卫星的伪距数据处理中。针对伪卫星多路径处理问题,本文对CNMC方法进行了改进。在实际伪卫星试验场中进行了北斗/伪卫星动态协同定位试验,结果表明:使用CNMC方法对北斗卫星和地面伪卫星的伪距观测值处理后,三维定位精度由2.326m改进到了1.936m,定位稳定性也得到提升。     

一种顾及GEO卫星多路径效应影响的BDS长距离相对定位方法

提出了一种北斗卫星导航系统BDS长距离相对定位方法。在该方法的观测量随机模型中,考虑了BDS的GEO卫星伪距观测量中的系统性多路径变化趋势项的影响;并采用基于非组合观测值的DSOP(Double Station Observation Processing)方法进行数据解算。分别对BDS单系统和BDS/GPS组合相对定位解算结果进行了分析,实验结果都表明采用该方法能够显著提高定位结果的收敛速度。     

基于非组合精密单点定位的区域电离层建模

电离层是地球空间的重要组成部分,电离层延迟是全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)数据处理的重要误差源,电离层的影响主要表现为地面站接收到的卫星载波和伪距信号的附加时延效应,最大可达几十米,精确的电离层模型可以有效提高GNSS单频数据处理的精度。利用GNSS观测值研究电离层,一般采用无几何距离组合的码和相位观测值,使用相位平滑伪距方法得到平滑电离层观测值,但是该方法容易受到伪距多路径和观测噪声的影响,导致电离层估计不准确。因此,先基于非组合精密单点定位(precise point positioning,PPP)提取电离层,利用国际GNSS服务的轨道、钟差等产品,有效减少待估参数个数,提高电离层延迟的估计精度;再使用纬度差和太阳时角差的多项式拟合进行区域电离层建模。利用某省连续运行参考站系统数据提取了天顶方向总电子含量信息进行建模,与PPP解算结果进行比较,在测站天顶方向上的模型值和解算值差异较小(除个别卫星外),可达到2 TECU左右。     

BDS星间单差法伪距单点定位精度分析

针对BDS星间单差伪距单点定位精度以及接收机钟误差影响定位精度的问题,该文分析了BDS非差、GPS星间单差、BDS星间单差的伪距单点定位的解算模型,研究了3种定位模式在观测时段内的卫星数、PDOP值以及伪距单点定位精度的差异,并对不同定位模式在同一时段内的定位结果与真值进行比较。实验结果表明:BDS星间单差定位结果的稳定与BDS非差结果相当,并且都略高于GPS星间单差的稳定性;从精度而言,BDS星间单差在E、N方向上精度相比其他两种定位模式得到了一定程度的提高,在U方向上精度介于其他两种定位方式之间。     

城市环境下GPS/BDS融合伪距定位性能分析

观测环境的优劣对卫星定位结果有着显著影响,城市环境信号遮挡强、多路径效应明显,导致定位连续性差、可靠性低。文中讨论GPS/BDS时空系统统一以及融合解算中伪距定位数学模型,利用香港地区城市环境实测数据对GPS/BDS双系统融合伪距定位结果与GPS、BDS单系统在可见卫星数、PDOP值、定位连续性、可靠性等方面进行比较分析。结果表明:多系统融合伪距定位相比单系统增加可见卫星数,减小PDOP值,明显改善城市环境定位连续性,小幅度提高定位精度。     

北斗卫星导航系统伪距差分定位技术研究

阐述了北斗卫星导航系统(BDS)伪距差分定位模型,比较了该模型与GPS伪距差分定位模型的差异。结合实例对BDS和GPS的基线解算进行了比较,分析了两模型基线解算结果的精度,发现伪距差分能达到亚米级至米级的精度,可为BDS地基增强建设提供新思路;并探讨了BDS卫星可见数对伪距差分定位的影响,得出有益的结论。     

镜像映射法及递推最小二乘法在GPS伪距导航定位解算中的应用

为提高全球定位系统(GPS)中伪距导航定位解算的精度和改善对动态目标的实时跟踪，提出了一种新方法，采用镜像映射法解具有病态的矛盾方程组以提高精度，以及将伪距导航定位解算方程模型转换为具有贯序输入输出数据的系统辩识模型，然后用递推最小二乘法，对所求的GPS伪距导航定位信息一一接收机的三维位置参数和时钟误差参数进行动态快速实时估计。     

基线解算质量与多路径效应影响分析

现主要介绍了双频接收机伪距多路径效应的计算方法,在进行相对定位时,选择较小多路径影响的测站作为参考站,能有效减小多路径误差的影响,提高相对定位结果的精度.通过宜昌地区实测控制网数据,设计实验对比分析了参考站多路径误差对基线解算结果的影响,结果发现参考站伪距多路径效应较小时,基线解算结果精度明显提高,对变形监测和控制网解算具有一定的指导意义.     

基于RT-PPP的低轨卫星实时高精度时间同步方法

实现低轨导航增强的关键前提是实现低轨星座的整网时间同步,本文针对低轨导航增强系统,提出了一种基于实时精密单点定位(RT-PPP)的低轨卫星高精度时间同步方法,以解决低轨星座实时高精度时间同步的问题. 本文分析了在处理过程中存在的各类误差,介绍了低轨卫星采用状态空间(SSR)改正信息通过精密单点定位(PPP)实现实时高精度时间同步方法的处理流程,将此方法应用于气象、电离层与气候星座观测系统(COSMIC)卫星实测数据的处理,并将该方法与采用广播星历伪距的方法以及事后精密星历的方法进行了比较分析. 结果表明:采用SSR改正信息PPP的方式对2颗COSMIC卫星进行GPS双频观测值的解算,得到的轨道误差的标准差在分米级,钟差误差标准差分别在2.4 ns和2.3 ns左右,可以达到纳秒级. 通过对不同方法解算的结果进行比较可以看出,采用SSR改正信息PPP的方法明显优于采用广播星历伪距方法的解算精度,且与事后精密星历PPP的方法解算精度相当.      

北斗系统在南极中山站地区的基本定位性能评估

对北斗区域卫星导航系统（BDS）正式运行后在南极中山站地区的基本导航定位性能进行了评估,包括卫星可用性、位置精度因子（PDOP）、伪距观测值质量、电离层模型精度及单频伪距导航定位性能等方面。对南极中山站地区实测数据分析的结果表明,首先,北斗卫星导航系统的可用性与伪距观测值质量在总体上与GPS处于同一水平,并已初步具备了全天导航定位的能力,但存在卫星分布不够均匀、GEO卫星高度角较低、电离层模型精度较差等问题。其次,北斗单频伪距单点定位北、东方向的精度分别优于22 m和9 m,高程方向优于25 m;超短基线的单频伪距差分定位在北、东、高程三个方向的精度分别为3.6 m、2.3 m和3.3 m;总体而言与GPS相比有一定差距。最后,北斗/GPS组合定位相对于单一的GPS定位不仅增加了系统的可靠性,还对定位的精度有明显改善,对于单频伪距单点定位、伪距差分定位的三维点位精度可分别提高10%、22%。     

GPS多普勒伪距平滑定位与测速方法

针对卫星导航系统受移动载体所处特殊工作环境及状态的影响,导致载波相位观测值发生周跳并引起载波相位平滑伪距产生较大误差的问题,该文提出一种基于高精度且不受周跳影响的多普勒频移观测值对精度相对较低的伪距观测值进行平滑的方法;采用GPS多普勒频移进行伪距平滑,并计算移动载体的位置信息;通过结合求解的位置信息与多普勒频移进一步完成移动载体速度的求取。静、动态实验结果表明:该文提出的多普勒频移平滑伪距算法能够进一步提高载体的定位和测速精度。     

GPS伪距改正及精密动态单点定位精度分析

给出了GPS伪距定位在动态模式下的改正模型：对流层折射延迟、电离层延迟改正、地球自转改正、相对论效应改正、卫星天线和接收机天线改正、固体潮改正。并针对单频GPS接收机进行动态伪距定位的试验，分析了各项改正对GPS伪距定位的精度影响及综合改正后的精度分析。     

等价观测理论的可变参数序贯平差模型

针对序贯平差中常遇到的未知参数增减的问题,文章提出了基于等价观测理论的可变参数序贯平差模型,并进一步得出其对应的验后单位权中误差模型,其公式形式要比传统模型简单得多,非常便于计算机编程实现;采用卫星高度角模型作为单点定位验前随机模型,较好地减少了卫星观测值的随机误差。最后采用等价模型和传统模型分别对GPS/GLONASS静态单点定位不同的伪距观测值组合进行解算,实验结果表明:所提出模型的定位解算结果与传统模型完全一致,且其精度与传统模型相当,具有较强的实用性。     

联合GEO/IGSO/MEO的北斗PPP模糊度固定方法与试验分析

由于北斗地球静止轨道（geostationary earth orbiting,GEO）卫星轨道精度较低且其观测值受多路径误差和伪距偏差影响严重,目前各分析中心尚未针对北斗GEO卫星提供长期稳定的相位小数偏差（uncalibrated phase delay,UPD）产品,北斗精密单点定位（precise point positioning,PPP）模糊度固定技术研究主要针对倾斜轨道（inclined geosynchronous orbiting,IGSO）和中地球轨道（medium earth orbiting,MEO）卫星。本文采用Wanninger和Beer的高度角模型消除了IGSO/MEO观测值伪距偏差,并通过小波变换提取低频分量修正伪距观测值的方法削弱了GEO卫星多路径和伪距偏差的影响。由于窄巷UPD估值受未模型化误差影响较大,本文改进了窄巷UPD估计的策略,该策略利用上一历元成功估计的窄巷UPD对当前历元的浮点模糊度进行改正,剔除了残差较大的浮点模糊度,修正固定错误的整周模糊度,从而提高了窄巷UPD的精度和稳定性。利用估计得到的UPD产品,本文实现了联合GEO、IGSO和MEO卫星的北斗非差PPP模糊度固定,并对其定位性能进行分析。结果表明：联合GEO、IGSO和MEO卫星的PPP固定解的首次固定时间和收敛时间均可以缩短到30 min以内;6 h后的E、N、U方向的定位误差由（1.35、0.35、2.75）cm减少到（1.07、0.26、2.24）cm,分别减少了20%、27%和18%。