有色噪声作用下的卡尔曼滤波

利用GPS载波相位三差观测量进行动态定位(或精密导航),就必须研究有色噪声滤波的理论问题.根据需求,推导了动态噪声、观测噪声为有色噪声的线性系统滤波公式,并证明白噪声卡尔曼滤波是有色噪声卡尔曼滤波的特例,或者说有色噪声的卡尔曼滤波是白噪声卡尔曼滤波的推广.     

顾及时间相关噪声的单频GPS精密单点定位

扩展Kalman滤波(EKF)常常被用于单频GPS精密单点定位.Kalman滤波的前提假设之一是观测噪声为白噪声,即时间不相关,这在实践中往往不能满足.因为单频GPS观测值中包含有很难被完全消除的电离层、对流层等大气折射误差,以及多路径影响误差.这些误差在时间上是相关的,严重地影响了滤波解的精度和收敛时间.这里提出一种顾及时间相关噪声的Kalman滤波,在移动窗口内,利用核估计预测时间相关噪声的系统部分,进而实时修正当前历元的观测值和观测向量的协方差矩阵.该方法还有一个明显的优点就是,在滤波过程中不需要对时间相关误差做任何假设.最后通过一个实测算例验证了该算法的适用性.     

利用Allan方差分析GPS非差随机模型特性

非差GPS定位中,通常采用以观测值服从高斯白噪声条件的估计准则进行参数求解。研究表明卫星端误差、传播路径误差、测站环境误差等会破坏观测值的白噪声特性,并且未模型化误差同样具有不利影响。这不仅破坏了估计准则的假设条件,而且部分非白噪声有可能被状态参数吸收,影响估计的准确性。本文将观测值白噪声、有色噪声和未模型化误差一同纳入GPS非差随机模型,以验后残差来表征GPS数据的随机特性,进行Allan方差分析,研究噪声成分及其参数。结果表明,GPS非差噪声组合主要为WN+GM,相位白噪声为2.392mm,GM过程噪声为4.450mm/s,相关时间为52.074s,伪距白噪声为0.936m,GM过程噪声为0.833m/s,相关时间为14.737s,相位的GM过程噪声与卫星相关性较大,而其余噪声则与测站相关性较大,大量分析结果表明GPS非差随机模型并不服从高斯白噪声假设,有待精化。     

非线性静态逐次滤波

在顾及二次项的非线性静态滤波与推估公式基础上进一步推导白噪声情况下的非线性逐次滤波与推估公式、白噪声驱动下的有色噪声情况下的非线性逐次滤波与推估公式.可以证明,线性静态逐次滤波是顾及二次项的非线性静态逐次滤波的特例.     

单频GPS精密单点定位的逐次滤波法模型及其精度分析

单频GPS精密单点定位的逐次滤波法,将载波相位观测值在相邻历元间求差以消除电离层延迟误差的影响,并辅助伪距观测值进行高精度定位。本文详细分析该方法的随机模型和函数模型,讨论观测值先验方差的确定方法,包括指数函数经验模型、观测残差向量的开窗估计法等,并采用自编软件计算实测数据分析该模型的精度。     

顾及时间相关噪声的单频GPS精密单点定位

扩展Kalman滤波(EKF)常常被用于单频GPS精密单点定位。Kalman滤波的前提假设之一是观测噪声为白噪声,即时间不相关,这在实践中往往不能满足。因为单频GPS观测值中包含有很难被完全消除的电离层、对流层等大气折射误差,以及多路径影响误差。这些误差在时间上是相关的,严重地影响了滤波解的精度和收敛时间。这里提出一种顾及时间相关噪声的Kalman滤波,在移动窗口内,利用核估计预测时间相关噪声的系统部分,进而实时修正当前历元的观测值和观测向量的协方差矩阵。该方法还有一个明显的优点就是,在滤波过程中不需要对时间相关误差做任何假设。最后通过一个实测算例验证了该算法的适用性。     

处理有色噪声的现代时间序列分析法

在动态导航定位中,目前绝大多数数据处理理论和软件都假设系统状态误差和观测模型误差为高斯白噪声。但在实际应用中,由于卫星轨道误差、大气环境等因素的干扰,使得观测误差和动力学模型误差往往不属于白噪声序列,而是具有一定时间相关或空间相关性的有色噪声。本文将有色噪声归为随机模型进行研究,采用多项式长除法将有色噪声模型展开成级数形式,再根据误差理论求取有色噪声的方差,由该方差修正有色噪声的随机模型,利用现代时间序列分析理论求出状态参数的最优估计值。为了说明该方法的正确性和有效性,用一组动态GPS实测数据进行验证,计算结果表明该方法能有效地抑制有色噪声对动态系统参数估值的影响。     

GPS中长基线观测值随机特性分析

探讨了中长基线GPS观测值随机特性的评估方法,先采用历元间高次差分的高通滤波算法有效地消除低频系统误差,只保留高频噪声;然后建立评估中长基线观测值精度、交叉相关性和时间相关性的数学模型。实测数据计算分析了GPS观测值的精度与高度角的关系、不同类型观测值的交叉相关性以及各类观测值的时间相关性。     

历元间差分定位模型的粗差探测法探测周跳

假设前一历元的测站点为已知点,当前历元的测站点为未知点,当前历元和前一历元相同卫星的相位观测值取差作为观测值,观测值与当前历元点位坐标的函数关系式称为历元间差分定位模型.本文以历元间差分定位模型构造误差方程,进行最小二乘平差,提出应用Baarda数据探测法对差分观测值进行粗差探测,可准确确定观测值中的周跳.实际算例验证...     

星载双频GPS二次周跳探测方法研究

在利用W-M宽巷组合进行周跳初步探测的基础上,加入了新方法进行二次周跳探测。该方法通过利用来自同颗GPS卫星的无电离层影响L3组合相位观测值在相邻历元间的变化量与dm级精度的先验轨道坐标,计算得出星载GPS接收机历元间的钟差变化值。对于存在周跳的载波相位观测值,其计算结果会与同历元其他无周跳观测值解算的钟差变化量存在较大差异。实验结果表明,二次探测可以发现新的周跳并对初步探测结果进行检核。