大型桥梁桥塔监测的GNSS相对对流层延迟估计

针对大型桥梁桥塔与基站高程差异较大,残余对流层延迟成为影响全球卫星导航系统(GNSS)监测成功率与精度的主要因素之一。该文基于随机过程理论,对桥梁监测GNSS残余对流层湿延迟进行参数估计,有效地提高了桥梁塔顶监测GNSS模糊度固定率。通过采用对流层经验模型改正对流层干延迟,将基准站和塔顶观测站对流层湿延迟组成相对对流层湿延迟,并联合位置参数和模糊度参数建立双差卡尔曼模型,最后利用最小二乘模糊度降低相关平差法(LAMBDA)对双差模糊度进行固定,并估计位置参数与相对对流层延迟参数。实验结果表明,该方法可以有效估计相对对流层延迟,有效提高GNSS模糊度固定率。     

网络RTK基准站间的模糊度及空间相关误差解算

利用载波相位双差观测值的宽巷和无电离层组合固定部分模糊度参数,并采用Kalman滤波算法估计残余的对流层延迟;然后对观测值进行改正,剔除对流层延迟误差,从而提高剩余模糊度参数的固定率;最后估计双差电离层延迟。文中采用美国CORS网的GPS数据进行实验,实验结果表明,自适应滤波算法可明显提高残余对流层延迟的解算精度和模糊度的解算效率;固定模糊度并改正对流层和电离层延迟,差分定位精度得到很大提高。     

估计对流层延迟的单频RTK卡尔曼滤波算法

提出一种对流层估计方法实现单频RTK快速动态定位。用模型改正对流层干延迟,双差对流层湿延迟用测站对流层天顶延迟估计,并与流动站位置及站间单差模糊度组成双差方程进行卡尔曼滤波,得到单差模糊度浮点解及方差阵,通过星间求差得到双差模糊度浮点解及方差阵,结合MLAMBDA方法实时确定模糊度。试验验证单历元平面定位精度优于±3 cm,高程定位精度优于±10 cm。     

长距离网络RTK实时厘米级定位算法

针对CORS系统建设成本高和选址困难的问题,该文提出GPS长距离网络RTK定位算法。该算法首先利用MW组合观测方程解算基准站双差宽巷整周模糊度,采用Saastamoinen模型和GMF映射函数模型相结合解算双差对流层干分量延迟残差,并将双差对流层湿分量延迟残差作为未知参数进行估计,同时结合无电离层组合观测值解算基准站双差载波整周模糊度;然后,采用综合误差内插法解算基准站和流动站的误差改正数;最后,采用最小二乘法逐历元进行法方程叠加解算流动站双差模糊度浮点解,并利用LAMBDA算法和通过TIKHONOV正则化改进的LAMBDA算法搜索固定流动站双差宽巷整周模糊度和双差载波整周模糊度。实验表明,该算法能够将基准站间距离提高到100~150km,使流动站用户可以获得厘米级定位结果。     

大范围网络RTK基准站间整周模糊度实时快速解算

网络RTK是目前实现高精度实时动态定位的重要手段之一,而网络RTK高精度定位的关键问题是基准站间整周模糊度的实时快速准确固定。对于大范围网络RTK,由于基准站间距离的增加,电离层延迟误差、对流层延迟误差和卫星轨道误差相关性降低,导致基准站间整周模糊度不能快速准确地固定,因此本文提出了一种大范围网络RTK基准站间整周模糊度固定算法。该算法首先利用L1、L2载波相位观测值和P1、P2伪距观测值解算基准站间的双差宽巷模糊度;然后采用Saastamoinen模型和Chao映射函数模型相结合解算双差对流层延迟误差,并将双差宽巷模糊度作为L1、L2双差载波相位整周模糊度的约束关系来确定L1、L2双差载波相位整周模糊度;最后采用CORS站的实测数据进行试验,并将本文的试验结果同GAMIT软件的解算结果进行比对,结果表明该算法可以快速准确地实现单历元双差载波相位整周模糊度的固定。     

基于单差搜索的格拉纳斯双差模糊度固定方法

格拉纳斯(GLONASS)系统采用频分多址技术,差分技术处理双差载波相位观测值时为保持模糊度参数的整数特性,需要加入伪距计算单差模糊度进行辅助求解。为了降低伪距观测误差对双差模糊度快速固定的影响,本文给出了一种GLONASS双差模糊度解算方法:建立检验搜索出最佳的单差模糊度,再固定双差模糊度;并利用实测数据对该方法进行验证,结果证明可以有效地减少伪距误差对双差模糊度解算的影响。     

单频RTK动态解算的卡尔曼滤波算法研究

本文针对单频RTK提出了一种快速动态定位卡尔曼滤波算法,该方法使用C码和L1观测值,用模型改正对流层干延迟,双差大气延迟分解为测站大气天顶延迟和投影函数,与流动站位置以及站间单差模糊度组成观测方程进行卡尔曼滤波,得到单差模糊度浮点解及方差阵,通过星间求差得到双差模糊度浮点解及方差阵,结合MLAMBDA方法实时动态确定模糊度。经实测数据和IGS站数据验证该算法具有较好定位结果。     

恶劣环境下GPS/BDS混合双差模糊度固定性能分析

针对在恶劣观测环境下每个GNSS系统只观测到较少的几颗卫星,采用标准双差模型很难实现整周模糊度固定的问题,该文对GPS/BDS系统间混合双差模型进行研究,利用该模型计算出GPS/BDS系统偏差。在此基础上,利用实验分别对模拟和真实恶劣观测环境下的模糊度固定性能进行分析,实验结果表明,恶劣环境下GPS/BDS系统间混合双差模型表现良好,相较于经典的双差模型可将模糊度固定平均所需时间分别缩短43%和33%,模糊度固定成功率分别提高107%和31%。     

单历元非差GPS定位函数模型

依据GPS测量原理，导出非差模糊度和双差模糊度，分析一省的组成与特性。原始非差GPS定位函数模型中，设计矩阵秩亏，非差模糊度不具备整数特性，故提出参数重整，将非差模糊度转换为双差模糊度，推出基于参数重整的单历元非差GPS定位函数模型。     

基于单差模糊度的 GPS／GLONASS 组合相对定位模型研究

采用频分多址技术(FDMA),GLONASS系统双差模糊度固定存在两个问题:不同卫星波长不一致,双差后不能保持模糊度整数特性;共视卫星频率不同,不同卫星之间存在大小不同的频间偏差(IFB)。传统的双差不能很好处理GLONASS相对定位模糊度固定问题。文中考虑将双差所涉及的两颗卫星的站间单差模糊度分别求解,不受共视卫星波长不一致的影响。同时采用参数估计法消除不同厂商接收机的频间偏差影响。试验结果表明采用文中方法可以正确固定GLONASS模糊度,并且达到与GPS相当的解算精度,GPS/GLONASS组合定位精度和可靠性也比GPS单系统有所提高。     

一种无须变换参考星的GNSS单基线卡尔曼滤波算法

处理单基线全球导航卫星系统观测数据可获取位置、时间、大气延迟等信息,其应用包括相对定位、时频传递等。为实现实时性,常采用卡尔曼滤波递归地估计各类参数;为确保可靠性,还需形成一组独立的双差模糊度,并将其正确地固定为整数。实践中,滤波函数模型较常采用双差观测方程(即双差滤波模型)。若在当前历元原先的参考星不再可视时,双差滤波模型则需要定义新的参考星,并"映射"双差模糊度预报值以确保滤波连续。此外,双差滤波模型所计算的接收机相位钟差估值吸收了对应于参考星的站间单差模糊度,因此当参考星变换后可能会发生"整周跳跃"。在仍将双差模糊度作为一类可估参数的前提下,本文推导出以站间单差观测方程为滤波函数模型的算法(单差滤波模型),并证明了其与双差滤波模型具备理论上的等价性和实施上的差异性。与双差滤波模型相比,单差滤波模型不再需要"映射"双差模糊度预报值等运算,从而具备了更高的计算效率和灵活性;单差滤波模型所提供的接收机相位钟差估值也不受"整周跳跃"的影响,因此特别有利于频率传递应用。     

长距离网络RTK参考站间双差模糊度快速解算算法

提出了一种长距离网络RTK参考站间双差整周模糊度快速解算方法,该方法利用双频载波相位模糊度间的线性关系确定宽巷模糊度,然后选取双频载波相位的备选模糊度组合,通过计算参考站间对流层误差和轨道误差等非色散误差,对双频载波相位整周模糊度进行搜索。实验结果表明,此方法能够快速、可靠地解算长距离参考站间的双差整周模糊度。     

GPS/BDS接收机端系统偏差实时估计方法

针对GPS-BDS系统偏差会导致GPS和BDS系统间的混合双差模糊度不具有整数特性,且其不完全稳定的问题,该文提出一种GPS/BDS系统偏差实时在线估计方法。通过将双差模糊度以单差模糊度之差的形式进行求解,然后再将以周为单位的单差模糊度投影为双差模糊度,以此消除GPS和BDS不同波长的影响;在此基础上,采用Kalman滤波对系统偏差进行实时动态估计。实验结果表明,该方法采用较少历元的观测数据便可使系统偏差收敛,并且收敛后十分稳定,可以将其作为校正参数;加入系统偏差改正的GPS/BDS紧组合定位在恶劣环境下表现良好,可将模糊度固定平均所需时间缩短29%,模糊度固定成功率提高45%。     

北斗卫星导航系统双差动力法精密定轨及其精度分析

针对GEO卫星切向轨道分量与双差模糊度强相关的问题,对经典双差动力法进行了改进,提出联合使用载波相位和相位平滑伪距实现北斗系统精密定轨,并从理论上分析了以上处理策略的可行性及对模糊度固定的影响,然后结合北斗系统精密定轨特点,推导给出了利用QIF方法实现北斗卫星双差模糊度固定的基本原理,实测数据分析表明:联合载波相位和相位平滑伪距,既可降低相关性,又可兼顾精度,定轨效果优于经典双差动力法;利用QIF方法能够取得一定的模糊度固定效果,但受观测条件限制,北斗卫星双差模糊度固定成功率整体不高,双差模糊度固定之后对轨道的改进作用有限。     

零基线约束的参考站间模糊度固定方法研究

论文提出一种GNSS零基线约束的参考站间模糊度快速固定方法,该方法基于“一天线+双接收机”设计进行参考站间模糊度固定。首先,利用两个参考站四台接收机观测值形成四对参考站间无电离层组合双差观测值。其次,结合无电离层组合观测值模糊度和宽巷整周模糊度进行卡尔曼滤波和N1模糊度实数解计算。然后在模糊度域内进行线性变换,单历元固定零基线模糊度;利用零基线模糊度约束解算四组参考站间模糊度中的一组模糊度。最后,利用固定的模糊度还原所有原始双差整周模糊度。实验证明:与传统参考站间模糊度固定方法比,充分利用了零基线模糊度固定的约束条件进行参考站间模糊度固定,加快了模糊度收敛速度,极大地提高了模糊度固定的速度和成功率。      

长距离网络RTK基准站间整周模糊度的快速解算

由于电离层延迟、对流层延迟等系统误差具有随测站间距离增加而相关性降低的特性,长距离情况下准确快速得到载波相位整周模糊度十分困难.因此文章提出了一种长距离网络RTK基准站间双差整周模糊度的快速解算方法,该方法利用M-W组合观测值进行双差宽巷整周模糊度的计算,结合无电离层组合观测值进行基准站间双差载波相位整周模糊度的确定,且不需线性化、不需解求方程组,各双差整周模糊度之间相互独立.最后通过实测数据进行算法验证,证明了该方法能够快速、可靠地解算长距离基准站间的双差整周模糊度.     

变形量对双差模糊度固定的影响分析

国内学者提出了无整周单历元算法和单历元似单差算法来进行小变形的变形监测,其关键在于利用基准点和变形点的首期观测坐标来固定双差模糊度,而变形量的大小将决定是否能准确固定双差模糊度。首先推导变形点变形量与双差观测方程之间的关系,确定出可以固定任意情形下双差模糊度的最大变形量,然后利用数值计算分析确定出不同的卫星双差条件下能固定双差模糊度的最大变形量。     

单差模糊度的BDS/GLONASS多频RTK算法

针对GLONASS的双差模糊度失去整周特性以及附加模糊度参数的卡尔曼滤波模型,该文提出了一种基于站间单差模糊度分别求解的方法和一种能够在实时动态定位中获得卡尔曼滤波参数的方法,从而实现了BDS/GLONASS双系统联合实时动态差分(RTK)定位。对在石家庄采集的BDS三频与GLONASS双频短基线数据进行了解算,并对比分析了其他定位模式的结果。实验表明,该方法能够正确固定GLONASS模糊度,其单频和双频的模糊度固定率分别为91.2%、99.6%。GLONASS的定位精度与BDS相当。BDS/GLONASS组合定位精度和稳定性相较于单系统也有所改善,其中BDS三频+GLONASS双频的定位精度最高,总体精度为2.22 cm。频率增加缩短了初始化时间,为实现单历元获得固定解提供了可能性。     

顾及星端多径改正的北斗观测网精密相对定位

给出了顾及星端多径(SIMP)改正的BDS精密相对定位非差观测模型,利用中国大陆构造环境监测网络多GNSS测站的BDS数据,采用网解的模式进行相对定位实验。结果表明,在SIMP改正之后,固定非GEO卫星之间的双差模糊度可显著提高定位精度。在N、E、U方向的7 d重复精度可分别达到3.0、3.3和10.2 mm;与不固定模糊度的结果相比分别提高了18.2%、30.8%和16.7%。特别注意到,在固定了宽巷模糊度之后,涉及GEO卫星的窄巷双差模糊度不具有整数特性。对这些双差模糊度进行固定将使定位精度显著降低。     

利用参考站增强信息进行精密单点定位

提出一种基于参考站增强信息的精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP)新算法。与其它方法的不同在于采用星间历元间差分技术,消除了模糊度和接收机钟差,避免模糊度参数的收敛或固定。应用基于参考站的增强信息 ,以减弱残余对流层延迟和潜在偏差对定位结果的影响。与传统PPP处理方法相比较,提出的新方法可以改善位置参数的收敛速度,定位精度也有一定程度的提高。