基于北斗三频的BDS/GPS宽巷模糊度逐级单历元固定方法

利用北斗三频超宽巷模糊度波长较长易于固定的优势,提出一种基于北斗三频的BDS/GPS宽巷模糊度逐级单历元固定方法。首先利用载波和伪距组合固定BDS(0,-1,1)和(1,4,-5)两个超宽巷模糊度,根据固定后的超宽巷模糊度变换得到BDS宽巷模糊度(1,-1,0),然后将BDS宽巷模糊度作为约束条件与GPS宽巷观测方程联立得到GPS宽巷模糊度浮点解和其方差协方差阵,最后采用LAMBDA算法实现GPS宽巷模糊度的固定。实验结果表明,BDS超宽巷组合可实现100%固定,采用BDS约束GPS宽巷模糊度固定时ratio值均大于2,大于5的占97.8%以上,因此文中提出的方法可实现BDS/GPS双系统宽巷模糊度单历元固定,有效提升GNSS模糊度解算的时效性。     

北斗三频宽巷组合网络RTK单历元定位方法

利用三频超宽巷/宽巷模糊度波长较长从而易于固定的优势,提出了一种基于北斗三频宽巷组合的网络RTK单历元定位方法。数据处理中心利用基准站实时生成并播发包含双差对流层和电离层延迟改正信息的虚拟观测值;用户站利用载波、伪距组合及分步解算的TCAR方法基于单个卫星对、单历元可靠固定两个超宽巷或宽巷模糊度。最后利用已固定模糊度且噪声最小的宽巷观测值和内插得到的大气延迟改正进行实时动态定位解算。试验结果表明,对于本文提出的网络RTK单历元定位方法,用户站宽巷模糊度单历元解算准确率高于99.9%,统计的定位中误差平面为3~4cm,高程方向约为5cm。     

BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法

北斗卫星导航系统是目前唯一一个全星座提供三频观测数据的卫星导航定位系统,三频观测值有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。本文提出了一种BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法。首先利用B2、B3频率的观测值及严格的模糊度固定标准确定超宽巷整周模糊度,将固定的超宽巷整周模糊度与其他宽巷整周模糊度的线性关系作为约束条件,然后估计宽巷整周模糊度、相对天顶对流层延迟误差和电离层延迟误差,并搜索确定宽巷整周模糊度。利用固定的宽巷整周模糊度与三频载波相位整周模糊度的整数线性关系,将线性关系加入载波相位整周模糊度参数估计观测模型中,然后确定载波相位整周模糊度。使用实测的CORS网BDS三频观测数据进行算法验证,结果表明,该方法可正确有效地实现参考站间三频载波相位整周模糊度的快速解算。     

基于北斗三频的短基线单历元模糊度固定

采用三频观测值能组成更多波长更长、噪声较小的观测值;通过依次固定超宽巷、宽巷、窄巷模糊度,可以实现模糊度的快速固定。目前以TCAR、CIR为代表的方法均是基于无几何模型的方法,通过伪距直接求解相位模糊度;由于不同卫星模糊度各自单独求解,没有综合利用所有卫星的观测值信息。基于有几何模型,使用LAMBDA方法进行逐级模糊度固定,依次固定超宽巷、两个宽巷、两个无电离层组合窄巷模糊度,最后使用模糊度固定的两个无电离层组合进行最终基线解算。北斗实测数据验证表明,针对10km的短基线数据,采用本文方法可以实现100%的单历元模糊度固定的成功率。     

基于BDS三频信号的大变形提取算法研究

提出了一种利用北斗卫星导航系统（BDS）三频载波相位信号提取大变形量的单历元算法．该算法基于监测点变形前坐标,采用BDS三频信号构建的超宽巷组合利用无整周问题的数据处理策略求取变形粗略值,通过宽巷及L1原始观测值逐步精化求得精确的变形信息．采用变形监测试验平台的一组实测变形数据进行测试,验证了本文算法的可行性.      

北斗三频电离层延迟及码硬件延迟解算方法

准确固定非差模糊度是利用相位观测量获取高精度电离层延迟的关键。三频观测条件下常规的处理策略需依次固定超宽巷、宽巷以及窄巷模糊度,通常利用MW（melbourne-wubbena）组合解算宽巷模糊度时易受到码硬件延迟和观测噪声的影响而固定错误。利用北斗三频数据和GIM（grid ionosphenimap）产品,通过固定的超宽巷模糊度以及构造相位无几何组合解算宽巷模糊度,进而重构得到高精度电离层延迟,并且分离了码硬件延迟总量。结果表明,GIM模型辅助条件下宽巷模糊度固定成功率能达到100%,且消除了系统性偏差;电离层重构值与GIM模型改正值存在约1 m的差异,等效精度约6TECU;分离的码硬件延迟变化平稳,标准偏差不超过0.3 m。     

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。     

超宽巷组合下的北斗三频TurboEdit方法研究

在传统的宽巷TurboEdit方法的基础上,结合北斗三频组合观测值中的长波长、弱电离层延迟和弱噪声特性,提出了一种基于超宽巷组合的TurboEdit方法。新方法不仅能够快速准确地同时对3个频率的周跳进行探测和修复,而且能有效地降低单个频率的伪距噪声对周跳检验量的影响,增强了算法的可靠性。     

基于北斗三频宽巷组合的RTK单历元定位方法

为发挥北斗三频超宽巷或宽巷模糊度易于固定的优势,提出一种利用宽巷观测值的北斗单历元定位方法。首先使用载波伪距组合求解最容易固定的(0,-1,1)组合模糊度,其次基于模糊度已固定的(0,-1,1)组合观测值通过CIR方法单历元求解第二个宽巷模糊度(1,-1,0)组合模糊度。(1,-1,0)组合观测值噪声和电离层延迟综合影响最优,因此基于(1,-1,0)组合观测值进行单历元坐标解算。实验结果表明,文中提出的单历元定位方法,能够依据单历元数据最终成功解算出地面点坐标,统计精度为平面2.2cm,高程5.4cm,在满足部分领域应用要求的情况下提高效率和抗干扰能力。     

改进CIR算法在BDS长基线模糊度解算中的应用

长基线条件下，测站间空间相关性弱，电离层、对流层延迟经过双差并不能很好地消除，致使CIR方法在长基线条件下解算模糊度成功率较低。本文通过BDS三频组合选择长波长、弱电离层组合改进宽巷组合系数，选取（-1，-5，6）代替传统的宽巷组合（0，-1，1），选择弱电离层几何相位组合（4，-5，2）代替传统的窄巷组合（0，0，1），并通过将多频点的伪距观测值和确定了模糊度的宽巷相位观测值线性组合消除电离层延迟一阶项。通过实测数据分析，本文提出的算法能够有效解算超宽巷、宽巷模糊度，提高模糊度解算成功率。     

中长基线三频GNSS模糊度的快速算法

通过研究三频最优组合观测值,分析制约中长基线三频模糊度快速解算的主要因素是残留对流层延迟.在此基础上,提出一种中长基线三频模糊度快速解算新方法,该方法先以较高成功率快速固定两个超宽巷模糊度,然后用这两个模糊度固定的超宽巷组合与任一窄巷组合构成无几何误差和无电离层延迟的新组合.由于该组合只受随机噪声的影响,通过对多历元浮点模糊度平均值舍入取整即可准确地固定中长基线的窄巷模糊度.最后基于GPS双频观测数据生成的三频数据,验证了本文观点的正确性和新算法的有效性.     

一种BDS/GPS宽巷模糊度固定方法

针对目前双频伪距与相位观测值线性组合法(MW法)固定BDS/GPS宽巷模糊度所需平滑历元个数多的问题,提出一种附有北斗超宽巷约束的BDS/GPS几何相关的宽巷模糊度固定方法。利用伪距载波组合确定出北斗(0,-1,1)超宽巷模糊度并回代到观测方程,将超宽巷观测方程作为约束条件与BDS/GPS宽巷观测方程联立,以共有的位置参数将上述观测信息融合单历元固定BDS/GPS宽巷模糊度。基于实测数据结果表明,相对于常规的MW法,采用本文提出的有几何BDS/GPS宽巷模糊度固定方法,能够提高BDS/GPS宽巷模糊度的解算精度和时效性,适合中短基线且电离层不活跃情况下BDS/GPS宽巷模糊度的解算。     

基于北斗三频的实时变形监测数据处理

针对观测条件较差时,基于双频观测值的传统变形监测数据处理算法无法快速、可靠地固定原始频点模糊度的局限性,分析了GPS和北斗导航系统BDS不同解算模式下的单历元模糊度固定成功率,提出了基于北斗三频观测值的变形监测数据处理算法。该算法采用三频模糊度解算(three-carrier ambiguity resolution,TCAR)逐次固定超宽巷、宽巷、原始频点模糊度;在不能可靠固定原始频点模糊度时,通过观测值域恒星日滤波削弱宽巷多路径的影响,采用模糊度固定宽巷进行坐标解算。利用实测数据进行检验后的试算结果表明:TCAR单历元模糊度固定成功率较双频模式有了较大提高,但在观测条件较差时难以保证较高的成功率;而宽巷模糊度固定可达到100%的成功率;经观测值域恒星日滤波后宽巷固定解坐标水平方向均方根(root mean square,RMS)可达到7mm。     

一种北斗卫星导航系统三频非差网络RTK方法

针对双差网络RTK(real-time kinematic)中测站和卫星间相关性导致数据处理复杂的问题,提出了一种北斗系统三频非差网络RTK方法。首先利用北斗系统三频超宽巷、宽巷和三频整周模糊度之间的整数线性关系确定参考站间双差整周模糊度。然后根据参考站间双差整周模糊度与非差整周模糊度的组合关系单历元快速确定参考站间非差整周模糊度。在此基础上,建立高精度非差区域误差改正模型,实现流动站观测值的误差改正和整周模糊度固定。使用实测的CORS(continuously operating reference stations)网三频观测数据进行算法验证,结果表明,该方法可有效克服双差网络RTK带来的测站和卫星间的相关性,使网络RTK的作业方式更加灵活。     

北斗三号三频组合观测值特性分析研究

北斗三号卫星导航系统今年已步入全球组网阶段,预计到2018年底BDS-3的服务区域将覆盖“一带一路”国家及周边国家.目前BDS-3已发布B1I、B1C、B2a和B3I四个信号的用户接口控制文件,本文利用函数极值法给出了特定波长和电离层延迟影响系数下的噪声最优线性组合系数,分析得出BDS-3最优超宽巷组合为三频信号(B1C,B1I,B2a)和(B1C,B1I,B3I)中的线性组合(1,-1,0),最优宽巷组合为三频信号(B1I,B3I,B2a) 和(B1C,B3I,B2a)中的线性组合(1,-3,2),这三个组合也是BDS-3、BDS-2和GPS中的最优组合.利用北斗三号的实测数据进行长短基线下宽巷／超宽巷双差模糊度解算,验证了BDS-3最优宽巷与超宽巷组合的结论的同时,还得出三频信号(B1I,B3I,B2a)和(B1C,B3I,B2a)中的宽巷组合(1,-3,2)与超宽巷组合(1,-4,3)和(0,1,-1)在长／短基线情况下均适用,而筛选得到的较优三频信号(B1C,B1I,B2a)和(B1C,B1I,B3I)中的宽巷／超宽巷组合仅在短基线场景下均适用.      

一种改进的BDS三频单历元TCAR算法

针对原有TCAR算法中宽巷(WL)组合模糊度估计成功率不高的问题,该文通过分析BDS三频最优组合观测值性能,采用易于固定模糊度的超宽巷(EWL)组合代替原有TCAR法的宽巷组合,形成EWL+EWL+NL组合解算模式。在此基础上,对GB_TCAR法和改进的综合TCAR法的模糊度浮点解精度进行分析,并对实测BDS零基线、短基线和长基线数据进行模糊度解算。结果表明,GB_TCAR法和改进的综合TCAR法均可实现所有基线EWL组合模糊度的单历元可靠固定,且改进的综合TCAR法对模糊度解算有一定的改善作用,其中,对零基线、短基线NL组合模糊度的改善效果较明显,但随着基线长度增长,仍无法可靠地固定长基线NL组合模糊度。     

三频非组合模型的GPS/BDS/Galileo精密定轨

四大GNSS导航卫星系统发播三频及以上观测数据成为必然趋势.本文基于IGS钟差基准研究了三频非组合(UC)精密定轨模型及其模糊度固定方法.将载波相位硬件延迟分成时变和时不变参数,并进行参数重组,得到三频非组合定轨观测模型;类似精密定位中的超宽巷、宽巷、窄巷的分步模糊度固定策略,使用双差法推导了三频非组合模糊度固定方法.以发射三频信号的GPS IIF、BDS-2、Galil eo卫星为例,进行1/2频点消电离层组合(IF)定轨、1/3频点IF定轨、1/2频点UC定轨和三频UC定轨共4种方案进行试验,使用外部轨道产品、天边界连接点、卫星激光测距3个手段对定轨结果进行验证,评定第三频点对轨道、钟差及其他参数的贡献.结果表明第3频点观测量对精密定轨贡献很小(不到5％);同时发现GPS三频定轨较L1/L2双频定轨可将定轨产品精度提升10％ 左右,原因可能是L5较L2频点具有更高的码片率和信号功率.     

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。     

组合观测值确定L1 & L2的模糊度的探讨

从组合观测值理论出发,研究了结合使用宽巷和超宽巷两组组合观测值推求短基线的整周模糊度的精度及其稳定性等问题,并利用自编的短基线数据处理软件程序进行了实验验证。实验表明,在短基线情况下,采取该方法求取的整周模糊度是可靠的,在观测值发生周跳的情况下,其基线向量的精度也不会有明显的降低,可在工程中推广应用。     

BDS单历元TCAR算法优化研究

鉴于多频导航信号对模糊度解算AR带来的巨大优势,新一代的全球卫星导航系统都对多频信号体制进行了设计。基于三频观测的经典TCAR模型由于忽略双差电离层残差影响,仅适用于短基线解算。在基于几何的TCAR模型的基础上,通过对伪距观测量以及模糊度得到固定的超宽巷EWL和宽巷WL观测量进行线性组合得到了具有最低噪声的消电离层组合观测量;并将其引入到第3步窄巷NL模糊度解算中,以提高NL模糊度解算成功率;最后结合实测北斗三频数据进行了分析验证。结果表明,优化后的TCAR模型可有效提高NL模糊度固定成功率。