天文定位中几何精度衰减因子最小值分析

天文定位是一种重要的导航定位方法，被广泛应用于大地天文测量、天文航海等领域。该方法中观测恒星的选择会影响最终的定位精度，目前缺少针对同时测定经纬度天文定位算法中最优选星问题的研究。随着观测仪器自动化水平的提高，观测数据的获取变得更加高效，这就要求研究最优的选星方案以达到最高的定位精度。本文借鉴卫星导航中几何精度衰减因子GDOP的概念，研究了天顶距法中恒星的数量以及分布对定位精度的影响，最后通过仿真试验和实测数据验证得到结论：在天顶距观测误差的统计特性一定时，GDOP能够用来描述恒星的分布对定位结果影响的优劣，且观测的恒星方位角均匀分布时定位误差最小。考虑到不同高度的恒星天顶距大气折射改正残差不同，在实际测量中应尽量采用等天顶距且方位角均匀分布的恒星。     

一种多系统组合导航快速选星方法

采用多卫星导航系统组合导航,定位精度和系统可靠性会大幅提升,但导航定位运算量也会成倍增长。为解决多系统组合导航定位精度与实时性之间的矛盾,提出一种新的选星方法。新方法不追求最小GDOP值,而是以满足导航定位精度的GDOP值为前提,结合模糊理论中隶属函数的思想,按卫星在星座中均匀分布为原则进行选星。推导伪距测量的误差模型,分析了GDOP与测量误差之间的关系。北斗、GPS和GLONASS三系统组合导航选星实验结果表明,在不超过3次求解GDOP值的情况下,新方法能以不小于98%的概率得到GDOP≤4。     

一种改进的组合导航系统选星算法

针对GPS,GLONASS,BDS组合导航系统定位中卫星的选择作了相关分析。首先用STK软件进行仿真,分析几何精度因子与卫星数的关系,得出组合导航系统最佳选星数;再根据卫星星座的空间几何分布,基于次优选星算法的成本函数模型,结合各导航系统卫星测量精度的差异性以及次优选星算法的峰值、不稳定特点,构建一种以卫星高度角和载噪比确定的加权成本函数模型,提出一种依据加权成本函数选星的分步次优加权选星算法。实验结果表明,该选星算法能近似到达最优选星算法的效果,计算负荷也相对较小,可满足导航定位解算精度和实时性要求。     

GPS/GLONASS单频伪距单点定位的权比分析

GPS和GLONASS存在系统差异,组合定位时,采用方差分量估计可得到更加准确的结果。由于Helmert方差分量估计算法效率较低,难以满足动态定位的需要。因此,GPS/GLONASS组合定位时要求对两类观测值先验定权。GDOP是GPS单系统定位中的精度指标。提出基于加权GDOP公式得到GPS观测数据的GDOP阈值自适应确定两类观测值的权比值,并用实测数据验证其可行性。     

BDS三频信号最优组合的模糊聚类分析法

针对如何优选出三频BDS最优载波相位线性组合观测量的问题,基于三频GNSS载波相位组合观测量理论,本文提出最优组合观测量选取的模糊聚类分析法。首先构建满足超宽巷组合和窄巷组合条件,且具有不同巷数、电离层数及噪声放大因子的三频BDS组合观测量,并假定各参数均为最优值的理论最优组合观测量;然后对满足条件的超宽巷组合和窄巷组合用模糊聚类分析法进行聚类排序;最后根据各组合观测量与假定的最优组合观测量聚为一类的先后顺序,确定三频BDS最优组合观测量的选取顺序。结果表明:模糊聚类分析法通过组合观测量的聚类排序,实现了最优组合观测量的筛选。无几何TCAR算法也验证了模糊聚类分析结果的正确性。     

GPS/GLONASS组合单点定位中选星算法的研究

通过分析影响定位精度的因素,给出了一种基于高度角和GDOP的组合选星算法,研究了其算法在GPS/GLONASS组合单点定位中的应用,在提高定位效率的同时提高了定位精度。结果表明,在动态定位中能快速选出较少的卫星组合用于定位解算,能满足动态用户对实时性的需求。     

最小GDOP组合Walker星座构型

几何精度衰减因子(GDOP)是衡量定位构型优劣的重要指标,探讨最小GDOP定位构型的几何结构在单GNSS星座设计和多系统组合优化方面具有现实意义。在GNSS普遍采用的Walker构型的基础上,导出了最小GDOP组合Walker构型所应满足的条件方程。讨论了单一和组合Walker构型的GDOP地表覆盖性质。最后,通过仿真分析验证了主要结论。     

一种基于观测方程GDOP值的优化选站模型

针对GNSS（global navigation satellite system）数据分析中心对快速、超快速轨道产品精度及时效性的要求以及全球跟踪站分布不均匀性的现状,本文提出一种基于观测方程GDOP（geometric dilution of precision）值的优化选站SSS（selected step by step）模型。从理论上推导出精密定轨最小地面跟踪站数与地面最优跟踪站数的计算方法,分别通过s°×s°和k°×k°带全球网格划分,筛选最小跟踪站全球分布,以定轨观测方程GDOP值最小为准则,逐步累加筛选定轨全球跟踪站最优分布。连续6 d的数据分析结果表明,本文提出的优化选站模型,在相同数据处理能力条件下,定轨精度可达整体处理的90%,处理时间缩短50%以上;与一般策略对比表明,SSS模型计算出的轨道精度相当,时间节约20%左右;此模型所选跟踪站为最优或次优,提高了分析中心数据处理效率。     

GNSS导航中GDOP最小值的分析与验证

讨论了国内外相关文献中推导GDOP理论最小值时存在的不足,由于没有考虑接收机的可观测范围,故现有的GDOP理论最小值在现实中无法达到;在限制卫星高度截止角大于零的条件下,重新推导GDOP的理论最小值,并提出相应的求解方法,给出GDOP值达到最小时卫星的空间几何分布情况;通过算例验证推导得到的GDOP理论最小值的正确性.     

北斗／GPS双模定位中快速选星算法研究

采用双系统组合定位模式,导航接收机能在同一时刻接收到超过20颗可见星,大大增加了可见星的数量,能提供十分精准的定位。但可见星数量大幅度增加带来定位精度提升的同时也带来了大量的计算量,加上实际作业中的一些问题,都大大增加了选星时间。本文从GDOP与星座几何布局的关系出发,结合实际应用场景,提出了基于仰角和方位角排序的选星算法。该方法以满足定位要求为前提,根据可见星仰角排序初筛卫星,对不同仰角卫星进行合理的顶星选择,以卫星均匀分布为原则,将在理想情况和实际情况下寻找有效定位平衡点,以规避无效选星并减少计算量,从而大大减少选星时间,有效实现了在北斗和GPS双模定位中的快速选星。