单频GPS快速定位中病态问题的解法研究

研究只利用少数历元GPS载波相位观测值进行快速定位时的新解法.在分析病态法矩阵结构特性的基础上,基于TIKHONOV正则化原理,提出一种选择正则化矩阵R的新方法,减弱法方程的病态性.与其他方法相比,新方法得到与模糊度准确值更接近的浮动解及其相应的均方误差矩阵.结合LAMBDA方法,用均方误差矩阵代替协方差阵确定模糊度的搜索范围,可准确快速地确定模糊度,最后得到基线向量的解.结合算例,将新解法与最小二乘估计、岭估计和截断奇异值法分别结合LAMBDA方法解算模糊度的结果进行比较分析,展示新解法的效果.     

一种考虑随机模型精化的单频单历元算法

研究了一种适合变形监测的考虑随机模型精化的单频单历元算法。分析了单频单历元相位双差观测方程法矩阵的特性;基于吉洪诺夫正则化方法,将秩亏的法方程由秩亏变为满秩,得到模糊度的浮动解及其相应的均方误差矩阵,结合LAMBDA方法可准确地固定模糊度,得到基线向量的单历元解;给出了实时权的计算公式,用实时权代替固定权,提高了解算模糊度的成功率。通过一个3km长的基线算例说明算法的效果。     

中长基线GPS网络 RTK模糊度快速解算的一种新方法

提出采用选权拟合的正则化方法。利用参考站坐标准确已知的条件作为约束，设计出正则化矩阵，使法矩阵的病态性得到了较大的改善，只用几个历元的数据求解，能较准确得到模糊度的浮点解。在此基础上，结合LAMBDA方法可以快速地确定整周模糊度。以4条中长基线的实测数据为例，本文方法用5个历元的单频L1数据就能求解出整周模糊度。与现有方法相比，新方法可采用单频GPS数据实现中长基线GPS网络RTK的整数模糊度快速解算，而且可靠性好，有良好的应用前景。     

改进的ARCE方法及其在单频 GPS快速定位中的应用

基于TIKHONOV正则化原理，设计了一种正则化矩阵的构造方法，将ARCE(ambiguity resolution using constraint equation)方法进行了改进。通过新的正则化矩阵的作用，减弱了GPS快速定位中少数历元情形下法矩阵的病态性，得到了比较准确的模糊度浮动解，大大减小了模糊度的搜索范围，利用ARCE方法固定模糊度的成功率高。并结合一个算例，验证了本文改进方法的效果。     

用遗传算法搜索GPS单频单历元整周模糊度

介绍了短基线利用单频单历元双差载波相位定位时模糊度固定的基本理论，探讨了利用遗传算法快速搜索GPS单频单历元整周模糊度的一些理论和实现的方法．提出了用改进的正则化方法改善浮动解来提高搜索成功率的新思路。算例分析表明，在一定的条件下．应用遗传算法搜索整周模糊度成功率高、稳键性较好。     

进化策略搜索单频GPS整周模糊度研究

本文提出利用进化策略算法搜索单频GPS整周模糊度,即先利用序贯最小二乘估计降低法矩阵维度,利用正则化算法得到比较接近模糊度真值的浮点解,以此为初值确定搜索范围,并利用进化策略算法搜索模糊度固定解。算例结果表明,该方法能在1min内固定整周模糊度,动态定位结果与GrafNav解算结果误差在2.5cm之内。     

GPS动态单频单历元定向算法及其数据分析

提出了一种动态准实时滤波算法,将基线长度作为一虚拟观测值与伪距相位观测值进行联合建模,以提高GPS动态单频单历元定向算法解算的成功率及正确率。利用LAMBDA方法初步求解整周模糊度的备选值,利用基线长度约束模糊度,计算得到单个历元的解;再根据载体的运动特性,采用一种动态适应滤波算法,剔除解算错误的值,并和解算错误或解算失败的历元进行插值和修正。对实测数据处理分析表明：该方法能够将基线约束算法的定向正确率提高5-10％左右,使其稳定性得到进一步提高。     

基于岭估计的北斗系统双差整周模糊度解算方法

针对北斗卫星导航系统中高轨卫星角速度较慢引起的基线网络实时动态差分法模型病态性减弱较慢而造成的模糊度收敛较慢的问题,提出一种适用于网络实时动态差分法参考站间双差整周模糊度快速解算的新方法。首先,在分析北斗系统快速定位模型中法矩阵结构病态性的基础上,基于岭估计的原理提出一种减弱法矩阵病态性的新方法。该方法只需几个历元的北斗系统载波相位观测值,就可得到比较准确的模糊度浮动解及其相应的均方误差矩阵。利用最小二乘相关分解法方法,用与模糊度浮点解相应的均方误差矩阵代替协方差阵,可准确、快速地搜索固定整周模糊度。结合算例,将新方法和最小二乘法分别结合最小二乘相关分解法方法解算的整周模糊度结果进行比较,结果证明新方法能实现北斗系统双差整周模糊度的固定。     

顾及基线先验信息的GPS模糊度快速解算

采用GPS相位观测值进行快速定位时,其解算模型严重病态,最小二乘解得的浮点模糊度精度差且相关性大,导致整周模糊度搜索空间过大,难以正确固定。本文提出一种顾及基线先验信息和模糊度线性约束的整数条件的GPS模糊度快速解算方法,先用顾及基线先验信息的正则化算法解得精度较高且相关性较小的浮点模糊度,以减小整周模糊度的搜索空间;再综合利用整周模糊度间的线性约束的整数条件和基线先验信息,进一步有效地减小模糊度搜索空间,提高搜索效率。算例表明:顾及基线先验信息的正则化算法有效地改善了模糊度浮点解,模糊度线性约束的整数条件有效地提高搜索效率和成功率。     

GPS短基线整周模糊度的直接解法

提出了在位移值较大的情况下(0.7 m),通过多种载波相位组合,解算短基线GPS整周模糊度的方法。导出了在解算过程中保证L1和L2载波的整周模糊度N1和N2为整数的条件,从而将DC(direct calcu-lation)算法[1]不仅推广到大变形的情况,而且推广到短基线GPS整周模糊度的解算,解决了快速准确解算短基线GPS整周模糊度的问题。     

Double-epoch algorithm in rapid positioning using single frequency GPS receivers

A new algorithm, called as Double-Epoch Algorithm (DEA) is proposed in GPS rapid positioning using two epoch single frequency phase data in this paper. Firstly, the structure characteristic of the normal matrix in GPS rapid positioning is analyzed. Then, in the light of the characteristic, based on TIKHONOV regularization theorem, a new regularizer is designed to mitigate the ill-condition of the normal matrix. The accurate float ambiguity solutions and their MSEM (Mean Squared Error Matrix) are obtained, using two epoch single frequency phase data. Combined with LAMBDA method, DEA can fix the integer ambiguities correctly and quickly using MSEM instead of the covariance matrix of the ambiguities. Compared with the traditional methods, DEA can improve the efficiency obviously in rapid positioning. So, the new algorithm has an extensive application outlook in deformation monitoring, pseudokinematic relative positioning and attitude determination, etc.     

Double-epoch algorithm in rapid positioning using single frequency GPS receivers

A new algorithm, called as Double-Epoch Algorithm (DEA) is proposed in GPS rapid positioning using two epoch single frequency phase data in this paper. Firstly, the structure characteristic of the normal matrix in GPS rapid positioning is analyzed. Then, in the light of the characteristic, based on TIK-HONOV regularization theorem, a new regularizer is designed to mitigate the ill-condition of the normal matrix. The accurate float ambiguity solutions and their MSEM (Mean Squared Error Matrix) are obtained, using two epoch single frequency phase data. Combined with LAMBDA method, DEA can fix the integer ambiguities correctly and quickly using MSEM instead of the covariance matrix of the ambiguities. Compared with the traditional methods, DEA can improve the efficiency obviously in rapid positioning. So, the new algorithm has an extensive application outlook in deformation monitoring, pseudokinematic relative positioning and attitude determination, etc.     

一种新的中长基线BDS三频模糊度快速解算方法

虽然TCAR能够实现短基线三频模糊度单历元解算,但由于电离层延迟及观测噪声等的影响,中长基线三频模糊度快速解算仍然是导航定位的一大难点。本文提出了一种新的无几何无电离层三频模糊度解算方法。该方法通过对伪距观测值赋予不同的权重,辅助宽巷及窄巷消除电离层残差的影响,使宽巷及窄巷求解只受观测噪声的影响;然后通过多历元的平滑获取宽巷及窄巷模糊度值。通过实测BDS三频长基线数据表明,相比经典TCAR算法,该方法可大大改善中长基线模糊度的求解精度,经过数据平滑并验证基本可以实现中长基线模糊度的快速解算。     

基于双频GPS数据的单历元定向算法研究

在普通的基线长辅助LAMBDA搜索算法的基础上,提出了一种组合的模糊度搜索方法,确保了单历元算法的成功率和精度。实测数据的计算结果表明,本文所采用的单历元算法无论在静态还是动态情况下,都可以得到很高的成功率和很好的定向精度,也说明本文的实时单历元定向算法是可靠的,方案是可行的。     

北斗短基线三频实测数据单历元模糊度固定

基于北斗实测三频数据,通过分析比较选取了三组线性独立的超宽巷组合,采用无几何模式(geometry-free)和几何模式(geometry-based)相结合的方法对其进行单历元模糊度固定,然后恢复各频率上的原始模糊度,最后进行定位解算。实验结果表明,对于短基线,组合系数的合理选取是模糊度成功固定的关键;在选用合适(长波长、弱电离层、低噪声)的组合时,对于静态和动态短基线,其原始载波模糊度单历元固定成功率分别为99.75%和95.08%,从而可以避开传统解算中周跳探测等复杂的数据预处理过程,单历元取得cm级定位精度。     

一种附约束的单频单历元GPS双差相位解算方法

在各类变形观测中，存在着2次观测的变形值不大及各种变形方向和大小可以比较精确预测等特点，可以把这些特征作为约束条件，对GPS单历元相位观测方程进行求解。基于以上几点，提出了一种含约束条件的单频单历元GPS相位求解算法和简单实用的模糊度搜索方法，本方法据观测值直接估计模糊度参数，并根据求出的模糊度估值进行搜索，还分析了最优解的获得和检验方法，最后用2个实例说明了该法的有效性和实用性。     

Single epoch ambiguity resolution for Galileo with the CAR and LAMBDA methods

This paper investigates single epoch ambiguity resolution performance using Galileo four frequency data. Two commonly used ambiguity resolution methods are used in the tests, including the Cascade Ambiguity Resolution (CAR) and the Least-Squares Ambiguity Decorrelation Adjustment (LAMBDA) methods. For CAR method, four optimal combinations are carefully selected according to their wavelength to noise ratios and success rate for ambiguity fixing. The test results show, in general, the LAMBDA method performs better than the CAR method. The speed of ambiguity resolution is closely related to the carrier phase measurement precision. With carrier phase measurement precision of 3 mm, single epoch ambiguity resolution can be achieved at every epoch with simulated 1-s interval 24-h Galileo data (total epochs 86,400). With the increase of carrier phase noise, ambiguity resolution performances become worse. When the noise level is increased to 12 mm, single epoch ambiguity resolution can only be achieved about 50% of epochs.