基于等价观测理论的序贯平差模型

介绍了等价观测理论的基本概念,在此基础上,推导了基于等价观测理论的序贯平差模型。推导过程主要分两步进行:先将前期平差求出的参数估值看成虚拟观测值,参数估值的协因数阵视为观测值的权逆阵,列出虚拟观测方程;后将虚拟观测方程和后期的误差方程一起进行平差,求出参数的估值,从而得到了和传统序贯平差模型等价的数学模型。     

非差改正数的多GNSS恒星日滤波方法

多路径误差是全球卫星导航系统(GNSS)精密数据处理的主要误差源之一,观测值域的恒星日滤波是应用较为广泛的多路径误差削弱方法,但其在多系统应用中存在映射方法相对低效的问题,且缺乏针对Galileo的应用研究.为解决现有方法不适用于大规模网解数据处理的弊端,该文提出了一种基于非差改正数的多GNSS系统恒星日滤波方法,从理论上证明了该方法在进行多路径误差改正时的效果与双差观测值域恒星日滤波方法的等价性,并提出了该方法在Galileo中的应用服务方案.对一组采集于2018年年积日219-231 d的多系统数据进行了多路径误差改正实验分析,观测值域的双差残差测试结果表明,GPS、BDS和Galileo的双差残差统计精度得到了显著的提升,频域分析结果也表明多路径误差的低频部分能被有效削弱.坐标域的静态定位结果显示,强多路径环境下GPS和BDS联合定位精度在三维方向上相对于单GPS有一定改善,加入Galileo数据后相对于单GPS可进一步提升.     

用抗差估计法实施全国天文大地网与空间网联合平差

全国天文大地网与空间网联合平差二期工程参加平差的观测量达到42万条,观测年代跨度40多年,测量仪器、测量技术规范和测量方法差别很大。虽然平差之前对观测数据进行了粗差探测与剔除,还是无法确保观测数据完全准确,有必要利用抗差估计方法实施联合平差解算,提高联合平差结果的精度。本文详细地讨论了抗差估计在联合平差中的应用,对Huber和IGGUI方案进行分析比较,选择合适的权函数,有效控制观测异常对平差结果的影响。     

GNSS水准自适应联合平差

将水准高差观测值与GNSS垂直运动速度作为观测值，利用联合平差方法实现GNSS水准自适应数据融合。均匀选取大地高变化与正常高变化一致的GNSS水准点作为约束点，实现GNSS垂直运动与水准垂直运动的有效匹配；利用方差分量估计方法自适应整体调整水准高差观测值权阵与GNSS垂直运动速度观测值权阵之间的比例关系；采用相关等价权函数抑制异常观测值的影响，提高联合平差的精度。以山东境内二等水准网及GNSS控制点数据为例，该方法能够实现GNSS与水准高程变化的有效融合，提高高程变化分析的可靠性。     

数字化图形的平差补偿

以数字化坐标为观测值的几何图形条件将产生闭合差,应进行图形平差.考虑到函数模型的线性化误差,使平差模型产生误差,为使平差结果更有效,应对不可忽略的模型误差予以补偿,提出平差模型的补偿方法并用实例予以验证.     

等价观测理论的可变参数序贯平差模型

针对序贯平差中常遇到的未知参数增减的问题,文章提出了基于等价观测理论的可变参数序贯平差模型,并进一步得出其对应的验后单位权中误差模型,其公式形式要比传统模型简单得多,非常便于计算机编程实现;采用卫星高度角模型作为单点定位验前随机模型,较好地减少了卫星观测值的随机误差。最后采用等价模型和传统模型分别对GPS/GLONASS静态单点定位不同的伪距观测值组合进行解算,实验结果表明:所提出模型的定位解算结果与传统模型完全一致,且其精度与传统模型相当,具有较强的实用性。     

空间网与地面网联合平差数据处理方法注

针对联合平差数十万个观测值 ,近 2 0万个未知数来说 ,如何有效地组织数据 ,管理数据 ,最大限度地压缩内存是联合平差数据处理的关键。本文主要讨论联合平差数据处理中的主要函数模型和随机模型、大规模稀疏矩阵有效的解算方法并用软件加以实现。作为实例用此软件对小范围的实验区数据进行平差 ,对其解算结果进行了分析     

改变部分独立观测值权对平差结果的影响

基于等价观测值的思想，利用间接平差函数模型，推导了改变部分独立观测值权对最终平差结果的影响，并给出了相应的精度评定公式。在推导过程中，把权的改变等价于观测值的改变进行处理，使推导过程简便直观。     

圆形建(构)筑物圆心坐标解算平差模型分析

在利用圆形建(构)筑物圆周点位坐标解算圆心坐标的过程中,需建立平差模型以消除观测误差对解算结果的影响。首先根据三点法直接计算圆心点位坐标,随后利用特殊参数法和极坐标法建立间接平差模型以消除观测误差影响。为确定模型的可靠性,采用模拟实验验证三种算法的精度,结果表明:特殊参数法解算精度最高,且受参数初始值影响较小,体现出良好的鲁棒性,最后将特殊参数法应用于实际工程测量中,以验证算法实用性。     

坐标观测值的《误差理论与测量平差基础》教学内容设计

回顾了测绘工程专业核心课程《误差理论与测量平差基础》(简称《经典平差》)教学改革主要成果特点,分析指出了现有教材以高差、边长和角度一维观测值为主要研究对象存在的不足,并在此基础上系统探究了二维和三维坐标观测值的点线面测量平差问题.通过5类二维和5类三维坐标观测值的单元整体教学设计,更新了平差模型教学案例并丰富了平差模型属性数据内涵,从而为解决本课程体系"存量更新、增量补充"提供一定参考.     

非线性基线长约束条件线性化近似对模糊度解算影响

GNSS动态相对定位中常附加非线性的基线长约束进行解算, 而LAMBDA方法只能处理无约束或者线性约束的模型, 为了应用LAMBDA方法, 应对非线性约束条件进行线性化近似。通常附加该约束后, 模糊度固定成功率会提高, 但对于超短基线有时反而会降低。何种条件下附加线性化近似的基线长约束条件可以提高模糊度固定成功率尚未有定论。本文基于附加基线长约束的GNSS相对定位数学模型, 推导基线长约束条件线性化近似余项对浮点解的最大影响值公式, 给出基线长约束能否线性化近似的诊断条件。当该条件满足时, 线性化近似余项影响可以忽略, 附加线性化近似的基线长约束可以改善浮点解解算精度, 提高模糊度固定成功率;若不满足, 则线性化近似余项影响可能不可以忽略, 附加约束会因浮点解有偏不能固定为正确的模糊度, 并通过算例验证了相关结论。     

LGO解算南方静态数据的天线高改正研究

智慧城市建设需要城市基础点位的准确坐标,往往采用与当地的连续运行参考站系统(CORS)联测方式进行静态解算.?通常采用徕卡LGO数据处理软件进行静态解算,而LGO软件有时无法识别南方测绘公司生产的全球卫星导航系统(GNSS)接收机的天线类型,使用LGO解算该设备获得的静态观测数据时会遇到天线未定义的情况,从而导致天线高...     

EM算法的二次曲面拟合在GNSS高程的研究

GNSS高程拟合常用的是二次曲面拟合法,该方法需要控制点位分布均匀,针对实际作业中受观测条件的影响部分控制点位数据无法获取,影响到GNSS高程测量精度问题,引入期望极大算法(EM算法),提出高斯分布下的EM算法与二次曲面拟合法相结合的组合算法模型,运用高斯分布下的EM算法的二次曲面拟合法对缺失数据的控制点进行建模分析。该组合算法可以获得缺失数据下未知参数的最佳估值,可有效提高水平面的拟合精度。将某区域的高程拟合控制点作为实验数据,结果表明,组合算法模型可以对缺失数据进行高程拟合,检核点最大误差为0.8 cm,组合模型拟合精度较高。     

基于等价观测方程的GPS/GLONASS组合多基线解算方法

进行独立参数化时,GNSS观测方程的双差、单差与非差观测方程理论上是等价的。利用按高度角定权的模型以及不同测站跟踪不同数量卫星的等价观测方程,实现基于简化等价观测方程的GPS/GLONASS组合多基线解算,包括多基线模糊度的固定、基线向量的解算与精度分析,并用多个测站的GPS/GLONASS同步实测载波相位和码伪距观测数据完成多基线解算分析。计算结果表明,由于多个测站的同时作用导致几何强度增强,降低模糊度间的相关性,有利于模糊度的快速解算;同时简化等价观测方程,提高法方程的形成速度,解算的基线精度也优于单基线解算模式。     

一种基于星间单差模糊度固定的载波伪距生成方法

随着测站和卫星数量的不断增加,大规模GNSS网的数据处理面临越来越大的挑战。将载波相位观测量转化为载波伪距是提高大规模GNSS网数据处理效率的有效方法。本文提出在精密单点定位基础上进行星间单差模糊度固定生成载波伪距的方法。采用中国大陆构造环境监测网络（陆态网）观测数据进行了验证。结果表明,对于包含252个测站的观测网,采用载波伪距进行整网解的处理时间不超过20 min。剔除异常测站后,240个陆态网测站的月坐标重复精度在N、E和U方向的均值分别为0.74、0.85和2.53 mm,略优于原始数据整网解的结果。本文还探讨了采用原始数据和载波伪距进行整网解的关系,利用带约束条件的观测模型对不同方法生成的载波伪距应用于整网解的原理进行统一解释,并指出了载波伪距整网解与原始数据整网解的理论等效性。     

等价条件平差模型的方差-协方差分量最小二乘估计方法

提出等价条件闭合差的方差-协方差分量最小二乘估计方法，简称LSV-ECM法。首先，利用等价条件平差模型建立了基于等价条件闭合差二次型的方差-协方差分量估计方程，由矩阵半拉直算子将其变换为线性Gauss-Markov形式，进而通过最小二乘准则导出了具有模型通用性、形式简洁性且满足无偏性和最优性的方差-协方差分量估计公式。其次，证明了LSV-ECM方法与残差型VCE方法的等价性，并在此基础上通过计算复杂度定量分析了所提方法的计算高效性。最后，通过边角网平差和中国区域GNSS站坐标时序建模及其结果分析，验证了所提新方法的正确性和计算高效性。     

不同型号GNSS在同一控制网中的兼容性分析

随着GNSS广泛应用于地籍测量和工程测量、大坝和大型建筑物变形检测以及地壳运动观测等领域。在布设控制网和施工过程中,往往存在同一型号仪器数量不足的问题。为解决这一问题,本文在同一控制网中使用不同型号的仪器同时作业,将不同接收机数据格式进行统一,并处理各种卫星信号,并进行联合基线解算、平差。研究结果表明:不同型号接收机在同一控制网中联合应用精度高于同一型号接收机在同一控制网中联合应用精度。     

Using Allan variance to improve stochastic modeling for accurate GNSS/INS integrated navigation

MEMS-based integrated system of a global navigation satellite system (GNSS) and an inertial navigation system (INS) has been widely used in various navigation applications. However, such integration encounters some major limitations. On the one hand, the noisy MEMS-based INS undermines the accuracy with time during the frequently occurring GNSS outages caused by signal blockage or attenuation in certain situations such as urban canyon, tunnels, and high trees. On the other hand, the model mismatch between actual GNSS error and the assumed one would also degrade the obtained accuracy even with continuous GNSS aiding. To improve the overall performance for GNSS/MEMS-INS, better error models can be obtained using Allan variance (AV) analysis technique for modeling inertial sensor errors instead of the commonly recommended auto-regressive processes, and on the other hand, the measurement update in Kalman filter is improved using innovation filtering and AV calculation. The performance of each method and the combined algorithm is evaluated by a field test with either differential GNSS (DGNSS) or single-point positioning (SPP) as external aid. In addition to the considerable navigation enhancement brought by each method, the experimental results show the combined algorithm accomplishes overall accuracy improvements by about 18% (position), 8% (velocity), and 38% (attitude) for integration with DGNSS, and by about 15% (position), 75% (velocity), and 77% (attitude) for that with SPP, compared with corresponding traditional counterparts.     

我国天文大地网与GPS2000网联合平差单区平差处理方法研究

我国天文大地网与GPS2000网联合平差是一项大规模的测量数据处理工程,解算的未知数众多,为了便于检查原始观测数据粗差以及验证地面网与空间网的权匹配关系,需要进行单区平差数据处理研究和计算。本文主要讨论单区平差数据处理中的主要模型、大规模稀疏矩阵有效的解算方法并用软件加以实现,用此软件对5000点的实验区数据进行平差计算,得到了有益的结论。     

约束秩亏间接平差模型的虚拟观测算法

约束秩亏间接平差模型的法方程系数矩阵为分块矩阵,其左上角的子块矩阵秩亏,因此无法直接计算分块矩阵的凯利逆矩阵。利用矩阵运算,构建一个能直接求凯利逆的分块矩阵,进而推算出约束秩亏间接平差模型法方程系数矩阵的凯利逆的直接显性表达式。提出将约束条件看作虚拟观测,和原有的秩亏间接平差模型组合成新的误差方程,再和约束条件组成约束间接平差模型进行解算的虚拟观测值算法。该方法和前述推算的直接显性表达式的计算结果是一样的。通过数值实验和不同算法的比较,证明文中推算出的算式及算法是正确的。