CORS基站周跳探测与修复方法研究

在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,本文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。试验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。     

CORS基站周跳探测与修复方法研究

在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,本文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。试验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。     

CORS基站周跳探测与修复方法研究

在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,本文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。试验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。     

CORS基站周跳探测与修复方法研究

在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,本文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。试验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。     

GPS/GLONASS周跳探测与修复方法

为了准确地探测和确定GPS/GLONASS周跳并且提高小周跳探测和修复的能力,综合电离层残差法和相位减伪距法,提出了一种新的GPS/GLONASS周跳探测和确定方案:采用电离层残差法探测出周跳;由相位减伪距法确定周跳数的搜索范围;根据搜索范围组合出所有周跳数的候选值;最后,由电离层残差法检验量与其观测噪声最为接近的候选值为最佳的周跳值。采用该方案对江苏CORS和青岛CORS部分基准站观测数据进行处理分析。结果表明:该方法具备探测和确定小周跳的能力,其搜索的成功率在95%,探测分辨率可以达到0.03周,且修复精度可以达到±0.031周。     

GPS载波相位观测值中周跳探测与修复的研究

针对GPS载波相位定位中出现的周跳问题,提出一种新的周跳探测方法。基于非差相位观测值线性组合模式,以相位与伪距差法和电离层残差法相结合来探测与修复周跳。通过对同一组无周跳的数据采取人为加入周跳,比较两种周跳探测与修复方法的优缺点,以相位与伪距之差组合为辅助,检查大周跳,用电离层残差组合方法再对双频GPS数据进行进一步的周跳探测和修复。根据实例分析,验证该方法能够快速有效地探测并修复周跳,使双频载波相位法更具有实用性。     

一种探测和修复周跳的新组合方法

针对GPS双频接收机定位的特点,结合目前较成熟的探测和修复周跳方法的优点,提出了一种探测和修复周跳的新方法,即基于电离层残差法和相位减伪距法的优点,将两种方法进行合理的组合。该方法根据接收到的载波相位,联合利用电离层残差法和相位减伪距法进行周跳的探测与修复。从理论上说明了该方法的可行性,实例分析表明:该组合方法原理简单,计算速度快,实用性强。     

利用GPS组合观测值探测与修复周跳算法实现

本文在目前常用的周跳探测和修复方法的基础上,根据相位减伪距组合,Melbourne-Wübbena组合,电离层残差组合三种GPS组合观测值优缺点互补,将这三种组合观测值有机结合产生可靠的探测与修复周跳算法并用程序实现,通过实例分析证明此算法能够探测和修复任意大小的周跳。     

一种双频载波相位周跳探测与修复方法

针对相位减伪距法只能探测出大周跳而对小周跳无能为力的问题,提出将相位减伪距法应用于双频载波相位周跳的探测与修复中。对采样率为1s、15s和30s不含周跳的观测值分别加入1周到40周不等大小的周跳,采用相位减伪距法分别对加入周跳的观测值进行处理。结果表明,该方法对于采样率为15s和30s的观测值仍然保持其优秀的大周跳探测能力,对采样率为1s的载波相位观测值则能够探测出小于1周的周跳,且其周跳探测分辨率能达到0.3周的高周跳分辨率。与其他周跳探测方法相比,该方法需要的信息量和计算量更小,效率高,算法易于计算机实现,且具有很强的实用性。     

GNSS周跳探测与修复方法研究

在GNSS载波相位测量中,周跳的探测与修复一直是个重要问题。主要研究了GPS和GNONASS周跳的探测方法,针对相位减伪距法、电离层残差法和M—W组合法三种周跳探测与修复的方法,展开了系统的研究,利用Matlab编程分别予以实现。并利用实测数据进行分析比较,详细探讨和验证了三种方法的优缺点,为三种方法的实际应用提供有力的科学依据。     

利用历元间差分观测值进行参考站周跳探测与修复

载波观测量是高精度卫星导航定位及其相关应用的基础，其整周模糊度的正确解算是实现厘米级导航定位和纳米级授时的关键。周跳探测与修复直接影响整周模糊度解算的性能，尤其对于连续运行参考站网等高精度位置服务的核心基础设施，保证连续可靠的模糊度解算是实现高精度位置服务的重要保障。参考站接收机具有观测值精度高、静止等特点，且采样频率较高（一般为1 Hz），在较短的时间间隔内，电离层延迟、对流层延迟、硬件延迟等误差相关性较强。基于以上特点，本文将历元间差分法应用于参考站周跳探测与修复，结合参考站静止的特性，提出了一种适用于参考站的周跳探测与修复的方法。该方法无需进行观测值组合，同时避免了伪距噪声的影响，探测精度高，且单站各个频率可以单独探测，在周跳修复的过程中，考虑非整周粗差并进行剔除。试验表明，该方法可以准确地探测和修复1周的整周周跳，可以探测小数偏差大于0.1周的非整周粗差。     

北斗三号全球导航卫星系统全球广播电离层延迟修正模型(BDGIM)应用性能评估

2020年6月23日,我国北斗三号全球导航卫星系统正式完成星座全球组网。北斗三号全球导航卫星系统采用新一代全球广播电离层延迟修正模型(BDGIM),为用户提供电离层延迟改正服务。本文利用高精度全球电离层格网(GIM)以及实测BDS/GPS数据提供的电离层TEC作为参考,从延迟改正精度及北斗单频伪距单点定位应用、模型系数性能等方面,对北斗三号系统组网前后(2020年5月1日至2020年7月20日)BDGIM模型的改正精度等应用性能进行了分析与研究,并将其与美国GPS播发的Klobuchar模型和北斗二号卫星导航系统播发的BDS Klobuchar模型进行对比。研究表明,BDGIM模型在对北斗三号系统组网完成前后电离层延迟修正精度没有发生显著变化。上述时段内,以国际GNSS服务(IGS)发布的最终GIM产品为参考,BDGIM模型在中国区域、亚太地区和全球范围内的电离层修正百分比分别达到84.45%、74.74%和64.57%;以选取的全球83个GNSS检测站BDS、GPS双频数据实测电离层TEC为参考,BDGIM在中国区域、亚太地区和全球范围内的电离层修正百分比分别为73.12%、70.18%及68.06%;当BDGIM模型应用于北斗单频伪距单点定位时,在中国区域、亚太地区和全球范围内分别实现了2.22、2.66和2.96 m的三维定位精度。     

组合GNSS观测值反演海面高度EI北大核心CSCD

与验潮站技术相比,岸基全球导航卫星定位系统干涉反射技术(GNSS-IR)海面测高成本较低,且其观测量不受地壳沉降的影响,并可利用目前已有的沿海岸GNSS固定站提供的数据反演海面高度。目前常用观测量为大地测量型GNSS接收机给出的信噪比(SNR)值,然而,早期很多GNSS设备的输出文件中都不包含该值,导致无法利用它们研究海面高度长期变化趋势。但经典的码伪距和载波相位观测值中,同样包含着GNSS-IR测高信息。本文分别引入单频码伪距和单频载波相位的组合,以及单频码伪距和双频载波相位的组合GNSS两种观测值的组合实现了岸基海面测高。本文采用模拟数据证明了基于前一组合的GNSS-IR测高精度受到电离层延迟残差的影响,而后一种组合可避免该误差项的影响。为验证两种组合方法的有效性,在山东威海一海上栈桥上开展了试验,采集了全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)的观测数据,并处理得到了海面测高信息。最后,将反演结果与26 GHz雷达高度计的观测值进行了比较分析,发现二者具有较好的一致性,相关系数均优于85%。试验结果表明:两种码伪距和载波相位组合法均可用于GNSS-IR测高。另外,由于当前GNSS-IR测高受多种误差项影响,导致反演精度较低,使得后一种组合在避免电离层延迟残差方面的优越性并没有明显体现。本文组合方法的引入,增加了海面高度反演方法的多样性,提升了GNSS-IR测高技术的应用空间。     

Instantaneous BDS + GPS undifferenced NRTK positioning with dynamic atmospheric constraints

As the Chinese BeiDou Navigation Satellite System (BDS) has become operational in the Asia-Pacific region, it is important to better understand and demonstrate the benefits of combining triple-frequency BDS with dual-frequency GPS observations for network-based real-time kinematic (NRTK) services. Undifferenced NRTK is a new NRTK service mode, it extends the concept of NRTK by not requiring reference station and specified reference satellite at the rover processing. In order to realize the undifferenced NRTK service, a strategy for real-time modeling the undifferenced (UD) augmentation information is given, in which the fixed double-differenced ambiguities are transformed into UD ones with the help of datum settings. Since this strategy is insensitive to existing ephemeris products, it is applicable to the services of current BDS regional reference networks. Furthermore, a processing scheme for ambiguity resolution (AR) with arbitrary-frequency observations is also presented in detail. An instantaneous and reliable BDS + GPS positioning service can be provided to the rovers in undifferenced NRTK processing mode. With the data collected at 31 stations from a continuously operating reference station network in Guangdong Province (GDCORS) of China, the efficiency of the proposed approaches using combined BDS and GPS observations is confirmed. For three rover stations during days 327–329, a total of 12,960 1-min tests were performed separately to demonstrate the performance of AR. Thanks to the dynamically refined priori information of residual tropospheric and ionospheric error, and the availability of more satellites and observations, the AR fixing rates of combined BDS and GPS systems improve by 13 to 65%, compared with those of the GPS-only system using the traditional WL-L1-IF scheme. The positioning accuracy has also significantly improved.     

BDS/GPS网络差分定位试验分析

针对在传统网络差分定位中,单GPS系统在观测条件不好情况下会出现可用卫星数量偏少甚至不够、观测值存在粗差而影响定位等问题,该文提出BDS/GPS双系统组合网络伪距差分定位的数学模型,并加入基于最小二乘残差法探测粗差观测数据的质量控制算法。基于省CORS网实时BDS/GPS双系统数据,以国产的手持机终端作为流动端,利用BDS/GPS伪距差分平台进行了车载动态试验,根据试验对比和分析,动态定位平面精度优于1m,在加入质量控制算法模式下,定位精度和可靠性都有一定提高。     

小波变换联合伪距相位组合探测与修复GNSS三频周跳

三频观测值可改善周跳探测与修复，但易受伪距观测值噪声的严重影响且有一些不敏感周跳组合无法探测。针对目前存在的问题，本文采用小波变换理论对伪距观测值降噪以提高探测修复周跳能力；合理优化组合观测量以组成稳定方程；使用QR分解进一步提高计算跳变量时的数值稳定性。最后，利用BDS和GPS/QZSS三频高、低采样率实测数据进行测试。结果表明，所有人为加入的周跳都被正确探测并修复，而且不存在无法探测、周跳误探与误修复问题。     

A new automated cycle slip detection and repair method for a single dual-frequency GPS receiver

This paper develops a new automated cycle slip detection and repair method that is based on only one single dual-frequency GPS receiver. This method jointly uses the ionospheric total electron contents (TEC) rate (TECR) and Melbourne–Wübbena wide lane (MWWL) linear combination to uniquely determine the cycle slip on both L1 and L2 frequencies. The cycle slips are inferred from the information of ionospheric physical TECR and MWWL ambiguity at the current epoch and that at the previous epoch. The principle of this method is that when there are cycle slips, the MWWL ambiguity will change and the ionospheric TECR will usually be significantly amplified, the part of artificial TECR (caused by cycle slips) being significantly larger than the normal physical TECR. The TECR is calculated based on the dual-frequency carrier phase measurements, and it is highly accurate. We calculate the ionospheric change information (including TECR and TEC acceleration) using the previous epochs (30 epochs in this study) and use the previous data to predict the TECR for the epoch needing cycle slip detection. If the discrepancy is larger than our defined threshold 0.15 TECU/s, cycle slips are regarded to exist at that epoch. The key rational of method is that during a short period (1.0 s in this study) the TECR of physical ionospheric phenomenon will not exceed the threshold. This new algorithm is tested with eight different datasets (including one spaceborne GPS dataset), and the results show that the method can detect and correctly repair almost any cycle slips even under very high level of ionospheric activities (with an average Kp index 7.6 on 31 March 2001). The only exception of a few detected but incorrectly repaired cycle slip is due to a sudden increased pseudorange error on a single satellite (PRN7) under very active ionosphere on 31 March 2001. This method requires dual-frequency carrier phase and pseudorange data from only one single GPS receiver. The other requirement is that the GPS data rate ideally is 1 Hz or higher in order to detect small cycle slips. It is suitable for many applications where one single receiver is used, e.g. real-time kinematic rover station and precise point positioning. An important feature of this method is that it performs cycle slip detection and repair on a satellite-by-satellite basis; thus, the cycle slip detection and repair for each satellite are completely independent and not affected by the data of other satellites.     

一种改进的基于 BDS 三频非差观测的周跳实时探测与修复模型

BDS三频观测条件下可以组合得到具有优良特性的虚拟载波观测量,有利于改善非差观测数据的周跳实时探测与修复。文中提出一种基于BDS三频非差数据的周跳实时探测与修复模型:首先,采用消电离层无几何HMW组合观测量探测和修复EWL周跳;然后,将经过修复的EWL观测量与WL组合消除几何相关项,忽略电离层延迟残差进而确定WL周跳;最后采用经过修复的WL观测量与NL组合形成无几何观测量,并通过优化载波相位组合确定电离层延迟的变化量以探测和计算NL周跳,并通过简单变换得到原始载波观测量的周跳值。通过实测BDS三频数据对模型可行性进行验证分析,结果表明,即使在30s的采样率以及电离层活动活跃条件下,该模型都可有效实时探测和修复各类周跳。     

GPS/BDS组合实时动态精密单点定位

针对常规模式下。单系统实时精密单点定位精度受接收机环境和可视卫星数量影响严重等问题,研究了GPS/BDS双系统实时精密单点定位,采用非差无电离层组合载波和伪距观测值,详细推论了Kalman滤波参数估计方法的基本原理,并利用其进行参数估计,最后通过IGS站和实测数据进行了实时PPP实验,实验表明:GPS/BDS双系统定位模式较GPS单系统有明显改善,在E、N、U方向收敛后RMS值分别达到0.125 m、0.117 m、0.289 m,较单系统在各方向分别改善了11.9%、18.1%、22.5%。证明了GPS/BDS实时PPP能够达到分米级到厘米级定位精度。     

基于抗差Chebyshev多项式的相位伪距周跳探测与修复算法

相位伪距组合(1,-1)受多路径变化和电离层延迟的影响,周跳探测精度为2周,严重影响了传统相位伪距法的周跳探测性能。针对这一问题,利用基于抗差估计的Chebyshev多项式对各备选周跳的观测值进行拟合,依据残差和最小的原则,准确判别出原始相位的周跳值。实例验证该方法实用性强,可靠性高,相比传统相位伪距法具有更好的周跳探测与修复能力。