北斗与GPS随机模型对比分析

针对两段北斗/GPS双系统的短基线,对比分析北斗B1和B2、GPS的L1和L2频率上伪距和相位的观测值精度、卫星精度与高度角的关系,以及不同类型观测值之间的交叉相关性。结果表明:北斗短基线观测精度与GPS精度相当,北斗系统的MEO卫星的观测精度最高,其次为IGSO和GEO卫星;北斗与GPS的精度与高度角存在不同程度的相关性;采用的接收机北斗B1和B2、GPS的L1和L2频率上的相位观测值存在弱相关,其他类型的交叉相关性不明显。     

北斗系统GEO/IGSO/MEO卫星观测信息随机特性评估与分析

首先从参数估计、精度评定和质量控制角度论证了在精密定位中随机模型的重要性;然后基于短基线单差观测模型,采用严密的方差分量估计方法计算了不同频率、不同卫星的相位和伪距观测值精度,任意频率之间的交叉相关性以及不同频率的相位和伪距观测值在不同时间间隔上的时间相关性;随后分析了随机模型对基线精度和整体检验统计量的影响。结果表明：北斗用户接收机数据精度都与高度角相关,建议采用高度角指数加权函数;北斗二号3个频率相位观测值之间存在不同程度的相关性,其他类型观测值之间的交叉相关性不明显,不同频率的相位和伪距观测值时间相关性较明显,高精度应用中需关注。另外,正确的随机模型计算的基线精度更接近理论精度。本文为用户正确认识北斗系统3个类型卫星观测信息、正确使用北斗系统提供支撑。     

GPS观测值随机特性分析与建模

估计了GPS观测值精度、观测值的时间相关性和不同类型观测值之间的交叉相关性,重点分析观测值精度与高度角的趋势关系,建立能正确反映随机特性且简单实用的高度角加权模型,并从定位精度方面对建立的高度角加权模型进行评估。结果表明：随着卫星高度角的变化,观测值的精度有明显变化;建立的不同高度角加权模型与经验的高度角加权模型相比,在提高定位的可靠性方面有较为显著的改善效果。     

顾及GPS观测值时间相关性的隧道贯通误差计算

讨论了隧道洞内外贯通误差的计算方法,利用国内外对GPS观测值时间相关性的研究,得到不顾及时间相关性的基线验后精度与实际精度的比例因子,并应用于隧道洞外GPS控制网贯通误差的计算,使该值更为真实、可靠,从而更好的确定后续测量等级与方案。     

对GPS控制网基线质量影响因素的探讨

基线向量是GPS控制网的基本单位,GPS控制网的优劣主要依赖基线精度的高低。结合工程实例探讨了GPS控制网基线质量的影响因素,包括不同载波观测值线性组合对GPS基线质量影响,测量时间对基线精度影响,以及观测时段选取对基线精度影响,从中得出了有益结论。     

GPS观测值的时间相关性对基线解算影响

为了分析观测值的时间相关性对GPS基线解算结果及其精度评定的影响,分别利用两条基线的7d观测数据,顾及相关窗口中所有历元的时间相关性,以45min为一个时段将7d观测数据分为224个时段,编制了软件进行基线处理和分析。在忽略和顾及时间相关性两种情况下,采用不同采样率,对224个时段的基线处理结果进行统计分析。     

基于残差统计的三类北斗卫星随机模型估计与特性分析

基于北斗卫星的几何观测模型,处理3种型号接收机的4组短基线和零长度基线北斗观测数据,通过与MINQUE方法估计的随机模型进行比较,验证直接利用残差估值计算北斗观测值随机模型的可行性;在此基础上分析北斗卫星观测值高度角相关的精度、交叉相关性、空间相关性和时间相关性;结果表明北斗对地静止轨道(GEO)卫星的观测误差、空间相关性、时间相关性均大于倾斜同步轨道(IGSO)卫星和中轨道(MEO)卫星;北斗卫星的同类型观测值之间均具有较强的交叉相关性,不同类型观测值间的交叉相关性较弱,且随机模型的估计结果受接收机的内部误差和测站的外部误差影响.     

GPS相对定位中气象误差的影响

卫星星历误差和卫星信号传播过程中的大气延迟误差是GPS定位中的两大误差源。随着我国GPS卫星跟踪网的逐步建立，卫星星历误差将基本得以解决。在大气延迟误差中电离层延迟已可利用双频观测资料较好地予以消除（中长基线）。在短基线上，由于两端的电离层延迟具有很强的相关性，因而即使采用单频观测值也可获     

Excel在GPS基线解算精度统计中的应用

GPS基线解算就是利用GPS观测值,通过数据处理,得到测站间的基线向量值。基线解算是GPS网平差的基础和关键,基线解算精度直接关系着GPS网的精度,所以,基线解算精度统计是一项很有必要的工作。Excel中大量的公式函数可以应用选择,主要用来进行有繁重计算任务的预算、财务、数据处理等工作,借助于Excel的数据筛选和条件格式功能,可以方便、高效、准确无误地进行GPS精度统计,这在GPS广泛大量使用的今天,有一定的现实意义。     

BDS-3/GPS中长基线单历元解算精度分析

针对正式建设完成的BDS-3中长基线定位性能,以MGEX跟踪站构成的一组实测数据为基础,从定位精度与模糊度2个方面分析了GPS、BDS-3、GPS/BDS-3中长基线定位性能。实验结果表明,BDS-3的卫星可见数、PDOP值、定位精度、模糊度固定情况略差于GPS,BDS-3中长基线定位精度可以达到厘米级,模糊度固定率在97%以上,GPS/BDS-3组合相比GPS、BDS-3在任一方面都有明显提升。     

利用卫星高度角和信噪比提高GPS定位精度的试验分析

GPS基线解算通常基于观测值独立且同精度的假设建立等权随机模型,在复杂环境下采用该模型往往无法满足高精度的定位要求。文中从研究卫星高度角、信噪比与GPS观测值质量之间的关系出发,利用卫星高度角、信噪比信息分别建立相应的精密随机模型。通过对试验结果分析对比,验证了基于卫星高度角和信噪比的随机模型的可靠性和其提高GPS定位精度的有效性。     

考虑随机模型精化的精密GPS动态定位新方法

GPS动态定位要求建立函数模型和随机模型。函数模型描述的是观测值和待估参数之间的物理和几何关系，随机模型描述了GPS观测值的统计特征，并通过观测值的方差协方差给定了每个观测值对最后的定位结果的贡献。正确给定函数模型和随机模型对于GPS定位结果的估计和观测值的粗差探测均至关重要。由于有各种误差存在于伪距和载波相位观测值中，一般GPS动态定位模型均采用双差观测值来构建函数模型。有时候，仔细地使用单差观测值，较之双差观测值有更多的优点，给出了选用单差观测值的理由。但是单差观测值给函数模型带来了接收机钟差，如果直接使用单差观测方程，设计矩阵是奇异的。为了解决这个问题，将伪距观测值中接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数。至于载波相位观测值，首先选定一个参考卫星，然后在观测方程的右端同时增加一正一负的参考卫星单差整周模糊度，将正项与接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数，将负项和原观测方程中的单差整周模糊度项合并为双差整周模糊度，而参考卫星观测方程的模糊度项则为零，这样无须组建双差观测值，软件实现较容易，也可以直接使用LAMBDA法求整周模糊度，最终也解决了观测方程奇异的问题。准确理解观测值的统计特征是建立GPS随机模型的基础，长期以来GPS商业软件均采用简化模型。关于GPS随机模型的研究远没有函数模型那样受到广泛关注，静态GPS定位可以采用方差协方差分量估计等严密的方法，而动态定位无法承担方差协方差分量估计的计算负担。GPS观测值的信噪比(SNR)是GPS接收机观测过程中的副产品，影响SNR值的因素，如大气层、多路径、接收机内部电路等，也正好是GPS观测值的误差源，因此GPS观测值的方差与SNR存在一定的对应关系。利用这个对应关系来精化GPS随机模型。为了验证本文采用的函数模型的正确性和随机模型的有效性，我们对1999年的一次实测数据(包括零基线和短基线)进行了试算。与零基线的真值和GPSurvey 2．35处理的短基线静态结果比较，表明使用的函数模型是正确的。简化随机模型和精化随机模型处理的结果比较说明精化模型提高了基线处理的精度，同时说明了研究GPS随机模型精化的必要性。     

Stochastic assessment of GPS carrier phase measurements for precise static relative positioning

 Global positioning system (GPS) carrier phase measurements are used in all precise static relative positioning applications. The GPS carrier phase measurements are generally processed using the least-squares method, for which both functional and stochastic models need to be carefully defined. Whilst the functional model for precise GPS positioning is well documented in the literature, realistic stochastic modelling for the GPS carrier phase measurements is still both a controversial topic and a difficult task to accomplish in practice. The common practice of assuming that the raw GPS measurements are statistically independent in space and time, and have the same accuracy, is certainly not realistic. Any mis-specification in the stochastic model will inevitably lead to unreliable positioning results. A stochastic assessment procedure has been developed to take into account the heteroscedastic, space- and time-correlated error structure of the GPS measurements. Test results indicate that the reliability of the estimated positioning results is improved by applying the developed stochastic assessment procedure. In addition, the quality of ambiguity resolution can be more realistically evaluated. Received: 13 February 2001 / Accepted: 3 September 2001     

Accuracy improvement of zenith tropospheric delay estimation based on GPS precise point positioning algorithm

In the precise point positioning(PPP),some impossible accurately simulated systematic errors still remained in the GPS observations and will inevitably degrade the precision of zenith tropospheric delay(ZTD) estimation.The stochastic models used in the GPS PPP mode are compared.In this paper,the research results show that the precision of PPP-derived ZTD can be obviously improved through selecting a suitable stochastic model for GPS measurements.Low-elevation observations can cover more troposphere informat...     

GPS快速精密定位的随机模型研究

综合与归纳了GPS精密定位的三种比较实用的随机模型,提出了将这三种随机模型用于GPS快速精密定位中,通过两个实例分析了三种随机模型对GPS快速精密定位的精度影响,得出几点有益的结论。     

不同随机模型在GPS单历元定位中解算性能分析研究

基于GPS单历元解算中随机模型对解算精度的重要性,分析了常见的四种随机模型建模条件。通过实测基线算例从流动站定位结果与定位标准偏差对它们进行分析与比较,明确了不同随机模型的适用条件,为进一步提高GPS单历元定位精度提供了理论基础。      

大范围GPS水准的综合模型解法

函数模型逼近和统计模型逼近是GPS水准拟合中常用的方法，前者对趋势性和规律性变化参数求解较为理想，后者对随机变化的逼近较为合适。对大范围的GPS水准拟合，综合模型法兼顾二者优点，将获得更高精度，给出了具体模型和计算方法，并对一个大测区的GPS水准数据进行解算，获得了满意的结果。     

组合GPS／GLONASS精密定位的观测值随机模型

为了获得组合GPS／GLONASS精密定位结果，该文从理论和数值实例两方面分析了研究组合GPS／GLONASS观测值随机模型的重要性，提出了两种利用观测值的误差残差估计随机模型的方法，即验后估计法和方差－协方差迭代法。理论和数值结果表明，这两种随机模型估计方法与采用经验随机模型相比，可以提高整周模糊度解算的可靠性和定位精度，所提出的观测值随机模型估计方法理论上更严格，实践上可行，并建议采用方差－协方差迭代法估计组合GPS／GLONASS精密定位的观测值随机模型。     

GPS随机模型最优不变二次无偏估计算法及实现

目前GPS基线解算通常采用简化的等权随机模型,在复杂观测环境下采用该模型将影响定位结果的精度和可靠性。本文结合方差-协方差分量估计理论,论述了利用最优不变二次无偏估计(BIQUE)方法建立GPS精密随机模型的迭代算法,并进行了相应的软件模块设计。算例分析结果表明,该算法用于GPS随机模型精化是可行的,与等权随机模型比较,所建立的GPS双差观测值方差-协方差阵更符合实际,能有效地提高整周模糊度的可靠性和定位精度。     

Theory of second order stationary random processes applied to GPS coordinate time-series

The analysis of Global Positioning System (GPS) coordinates time series is a valuable tool in quantifying crustal deformations. The longer continuous GPS time series allow estimation of nonlinear signatures. As a matter of fact, besides the linear and periodic behaviors, other relevant signals are present in such time series as the so-called transient deformations. They can be related to, e.g., slow slip events, which play a crucial role in studying fault mechanisms. To give reliable estimates of these signals, an appropriate and rigorous approach for defining the deterministic and the stochastic models of the data is needed. We prove that the theory of the second order stationary random process (SOSRP) can be used to describe the stochastic behavior of the daily GPS time series. In particular, the second order stationarity condition has to be verified for the daily GPS coordinate time series to be described as a SOSRP. This method has been already used for modeling the gravity field of the earth and in predicting/filtering problems, and this work shows that it can also be useful for characterizing the colored noise in the GPS time series.