基于GPS单频软件接收机的捕获与跟踪算法实现

在分析基于软件无线电全球定位系统（GPS）接收机结构的基础上,研究了GPS单频软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于MATLAB平台在PC上仿真了GPS单频软件接收机样机。信号捕获采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜捕算法;信号跟踪联合使用超前滞后非相干延迟锁定环和科斯塔斯环的跟踪环结构。采用实测数据对信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。结果表明：仿真的GPS单频软件接收机具备基本的基带信号处理功能。     

一种BDS/GPS接收机单频定位精度分析

针对基于多模导航卫星系统单频接收机在非完好性条件下的数据缺失问题,该文提出了一种能有效提高多模单频接收机定位精度的方法。通过对观测数据非完好性的明确界定、典型情况分析和单频定位方法研究,实现了非完好条件下多模单频数据的有效解算。通过研究证明:在一定的非完好条件下,BDS/GPS单频接收机数据经过该方法的数据处理能够得到较好的定位精度。     

浅谈GPS多时段测量数据解算

概括介绍了GPS测量的相关知识,并通过实践检验,总结出GPS单频接收机采集数据的过程以及数据处理的一些经验和方法.     

单频接收机高精度近实时GNSS气象研究

基于新的区域电离层模型SEID,结合大范围近实时气象反演的特点对该模型构建方法进行了一定发展,提出了一套基于双频参考站网的GNSS单频接收机大范围近实时气象监测网解数据处理策略,并利用山西CORS网及周边多个IGS站连续一周的实测数据,对在不同范围参考网内应用该策略实现单频接收机近实时气象反演的精度和可行性进行了验证分析。实验结果表明,对于山西省内249km以下的参考网,利用网内单频接收机能够满足区域近实时1～2mm精度PWV的反演要求。     

一种基于FFT的GPS中频信号捕获方法

本文针对GPS导航接收机对定位信号快速捕获的要求,给出了基于FFT并行运算的GPS中频信号快速捕获方法,同时在非相干累加、接收信噪比、先验信息、弱信号等方面分析了提高中频信号快速捕获的关键技术。数据实验表明：基于FFT的快速捕获方法具有抗干扰、捕获速度快和可捕获低信噪信号的能力,满足GPS接收机快速定位的要求。     

诺瓦泰─—第三代GPS单频接收机

诺瓦泰─—第三代ＧＰＳ单频接收机谢世杰一、概述加拿大诺瓦泰（ＮｏｖＡｔｅｌ）公司于１９９２年底推出高精度的Ｃ／Ａ码窄距相关ＧＰＳ接收机。近两年的大量实测结果表明：由于采用窄距相关技术，使Ｃ／Ａ码达到Ｐ码的精度；采用码／载波相位扩散技术，使ＧＰＳ单频接...     

谱修正迭代法在快速静态定位中的应用

将一种求解病态法方程的新方法——谱修整迭代法应用于单频GPS接收机快速静态定位。根据对实测数据的计算表明谱修整迭代法使静态定位可以在较短得时间内获得较精确的整周模糊度浮点解,因而缩小了整周模糊度的搜索范围,加快了静态定位的速度。     

单频GPS整周模糊度动态快速求解的研究

提出了一种动态快速求解整周模糊度的方法,即先对系数阵进行QR分解,然后通过矩阵变换使模糊度参数和位置参数分离,从而降低矩阵的维数,满足实时动态求解的要求,最后应用LAMBDA方法搜索模糊度。为验证该算法,用单频GPS接收机进行了静态定位和动态定位两种试验。结果表明,静态定位误差小于1cm,动态定位误差小于3cm。由此可见,该方法能够为动态用户快速而精确地实施GPS单频动态定位。     

MINI-MAC2816双频GPS接收机在我国的首次试验

本文介绍了MINI—MAC双频GPS接收机在我国的首次试验,并对试验结果进行了分析。试验证明MINI—MAC2816能够达到厂商所说明的精度指标,并证实了在中、长边测量时双频接收机明显优于单频接收机。在太阳黑子活动处于高峰的时候,上述优点是极为重要的。     

GPS中CCD技术的原理与应用

码／载波相位扩散技术可使单频ＧＰＳ接收机的测程从２０ｋｍ急剧扩大到４００ｋｍ。本文叙述其简单原理与实际应用。     

GPS／GLONASS组合定位中模糊度的处理

在对GPS／GLONASS组合定位的周跳探测和修复方法进行深入研究的基础上，论述了适合于两种数据联合解算的GPS／GLONASS模糊度迭代处理方法及相应的基于FARA方法的整周模糊度固定方法。在现有BERNESE Ver4.0GSP数据处理软件的基础上，增加及改进了其中的若干模块，从而研制出组合定位系统高精度数据处理软件，并进行了试验计算。结果表明，所开发的组合定位系统数据处理软件内、外符合精度均达到mm级，证明了这种高精度相对定位理论、方法、软件的正确性和可行性。     

附有约束条件的GPS模糊度快速解算

采用GPS相位观测值进行快速定位时,由于坐标与模糊度参数间的强共线性,造成浮点模糊度最小二乘解的精度很差,整周模糊度难以正确固定。在GPS的实际应用中,可以利用坐标参数与模糊度参数的约束条件,改善浮点模糊度的解算精度,减小整数模糊度的搜索空间。首先给出了这两类约束的通用模型,然后给出了不同情况下约束条件的具体形式,并导出了相应的GPS模糊度快速解算公式。用实例验证了算法的有效性。结果表明,采用约束条件,可排除大量错误的模糊度备选组合,从而提高模糊度的解算效率和成功率。因此,在GPS定位时,应尽可能利用各种约束条件。     

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.     

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。     

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。     

Modified ambiguity function approach for GPS carrier phase positioning

This paper presents a new strategy for GPS carrier phase data processing. The classic approach generally consists of three steps: a float solution, a search for integer ambiguities, and a fixed solution. The new approach is based on certain properties of ambiguity function method and ensures the condition of integer ambiguities without the necessity of the additional step of the integer search. The ambiguities are not computed explicitly, although the condition of “integerness” of the ambiguities is ensured in the results through the least squares adjustment with condition equations in the functional model. An appropriate function for the condition equations is proposed and presented. The presented methodology, modified ambiguity function approach, currently uses a cascade adjustment with successive linear combinations of L1 and L2 carrier phase observations to ensure a correct solution. This paper presents the new methodology and compares it to the three-stage classic approach which includes ambiguity search. A numerical example is provided for 25 km baseline surveyed with dual-frequency receivers. All tests were performed using an in-house developed GINPOS software and it has been shown that the positioning results from both approaches are equivalent. It has also been proved that the new approach is robust to adverse effects of cycle slips. In our opinion, the proposed approach may be successfully used for carrier phase GPS data processing in geodetic applications.     

一种用于GPS整周模糊度OTF求解的整数白化滤波改进算法

提出一种用于整周模糊度OTF求解的整数白化滤波改进算法。该算法首先对整周模糊度的协方差矩阵进行整数白化滤波处理 ,以降低整周模糊度间的相关性 ,然后构造搜索空间来判定是否需要进行搜索。如果需要 ,则通过搜索来确定变换后的整周模糊度 ;如果不需要 ,则通过直接取整来确定整周模糊度 ,进而得到原始的整周模糊度和基线分量的固定解。初步试验结果显示 ,采用改进方法解算整周模糊度可以提高成功率和解算效率     

一种检验GPS整周模糊度解算有效性的方法

检验解算的整周模糊度是ＧＰＳ精密快速定位的一个重要课题。过去已提出了不少方法，然而这些方法都存在一定的缺陷。本文提出一种新的方法，它是基于模型可区分度的概念。该方法利用可接受的第一、二类错误概率，计算边界值，并与固定解中最小残差二次型和次最小残差二次型比较，以确认相应于最小残差二次型的整周模糊度的有效性。     

Rapid PPP ambiguity resolution using GPS+GLONASS observations

Integer ambiguity resolution (IAR) in precise point positioning (PPP) using GPS observations has been well studied. The main challenge remaining is that the first ambiguity fixing takes about 30 min. This paper presents improvements made using GPS+GLONASS observations, especially improvements in the initial fixing time and correct fixing rate compared with GPS-only solutions. As a result of the frequency division multiple access strategy of GLONASS, there are two obstacles to GLONASS PPP-IAR: first and most importantly, there is distinct code inter-frequency bias (IFB) between satellites, and second, simultaneously observed satellites have different wavelengths. To overcome the problem resulting from GLONASS code IFB, we used a network of homogeneous receivers for GLONASS wide-lane fractional cycle bias (FCB) estimation and wide-lane ambiguity resolution. The integer satellite clock of the GPS and GLONASS was then estimated with the wide-lane FCB products. The effect of the different wavelengths on FCB estimation and PPP-IAR is discussed in detail. We used a 21-day data set of 67 stations, where data from 26 stations were processed to generate satellite wide-lane FCBs and integer clocks and the other 41 stations were selected as users to perform PPP-IAR. We found that GLONASS FCB estimates are qualitatively similar to GPS FCB estimates. Generally, 98.8% of a posteriori residuals of wide-lane ambiguities are within \(\pm 0.25\) cycles for GPS, and 96.6% for GLONASS. Meanwhile, 94.5 and 94.4% of narrow-lane residuals are within 0.1 cycles for GPS and GLONASS, respectively. For a critical value of 2.0, the correct fixing rate for kinematic PPP is only 75.2% for GPS alone and as large as 98.8% for GPS+GLONASS. The fixing percentage for GPS alone is only 11.70 and 46.80% within 5 and 10 min, respectively, and improves to 73.71 and 95.83% when adding GLONASS. Adding GLONASS thus improves the fixing percentage significantly for a short time span. We also used global ionosphere maps (GIMs) to assist the wide-lane carrier-phase combination to directly fix the wide-lane ambiguity. Employing this method, the effect of the code IFB is eliminated and numerical results show that GLONASS FCB estimation can be performed across heterogeneous receivers. However, because of the relatively low accuracy of GIMs, the fixing percentage of GIM-aided GPS+GLONASS PPP ambiguity resolution is very low. We expect better GIM accuracy to enable rapid GPS+GLONASS PPP-IAR with heterogeneous receivers.     

小波分析在单频GPS快速精密定位中的应用研究

单频GPS快速定位方程是严重病态的,应用最小二乘原理得到的模糊度浮点解大大偏离其准确值,应用LAMBDA方法难以正确地固定模糊度。本文将GPS载波相位双差观测量在不同的小波空间和尺度空间进行分解和重构,去除高频测量噪声,可减小测量噪声对GPS快速定位中病态方程解的影响,提高模糊度浮点解的精度,缩小模糊度搜索空间。实验表明,对于GPS短基线,仅利用1min左右的单频载波观测数据,经过基于haar、db4、coif4和sym4小波的5尺度小波变换后,可获得较准确的模糊度浮点解,应用LAMBDA法可正确地固定模糊度,达到厘米级定位精度。