GNSS形变监测静态基线网中多基线联合解算两步法

GNSS(global navigation satellite system)静态基线网的解算方法通常采用单基线解算模式或多基线解算模式。这两种方法均有一定的局限性。本文综合两类方法的优点,提出了单基线和多基线联合解算模式的两步法。首先基于单基线模式利用多频率的载波相位观测值解算监测站间的双差整周模糊度,并使用严格的固定准则确定模糊度;然后利用多基线模式进行联合坐标和天顶对流层参数的估计,再结合最小二乘估计解算定位结果。选取国内某水电站静态形变监测数据为研究对象,进行基线解算方法测试和分析。实验结果表明多基线联合解算两步法在精度和可靠性上有较大优势,平面定位精度为亚毫米级,高程定位精度提高1～2倍;并可以明显改善基线网的解算速度,在高精度变形监测应用中具有可行性与通用性。     

GPS+BDS中长距离RTK定位算法及结果分析

GPS/BDS中长距离RTK定位因为电离层和对流层残余误差的影响,其性能相对于常规RTK有所降低。将GPS/BDS卫星双差电离层误差和对流层误差作为参数,采用卡尔曼滤波进行实时估计。为了验证算法的有效性,利用武汉地区103 km静态基线24 h双频观测数据,分析了GPS和BDS单系统以及二者组合双系统中长距离RTK定位性能。实验结果表明,精确估计的双差电离层残余误差达到米级、对流层误差达到分米级;经过改正后,GPS/BDS单系统的定位精度在1 cm左右,组合双系统则实现了中长距离基线毫米级的高精度定位。     

单历元变形量快速提取算法的实现与分析

单历元解算变形信息是解决实时变形监测问题的有效手段。将高精度基线向量作为已知条件,单历元快速求解变形量,研究并实现了顾及误差改正的单历元变形量快速提取算法,将原有的有效基线解算距离从5 km扩展到了10 km。计算实例表明,该算法可以保证10 km以内的基线解算精度达到毫米级。同时,根据获取的数据初步讨论精度改善效果随距离的变化情况。     

BDS中长距离基线高精度静态定位方法与实验

针对BDS高精度相对定位中,大气延迟误差的空间相关性随基线长度的增加而降低,影响整周模糊度解算效率和测站定位精度的问题,该文研究了一种BDS中长距离基线高精度静态定位方法。在解算出宽巷整周模糊度的基础上,通过载波相位无电离层组合观测值对相对天顶对流层延迟误差进行参数估计,处理对流层延迟误差的影响。同时进行载波相位整周模糊度解算和定位计算。采用两组基线7 d实测观测数据,进行中长距离基线高精度静态定位实验,实验结果表明本文的方法可以实现BDS中长距离基线毫米级静态定位。     

对流层延迟对GPS大地高的影响

分析了对流层延迟的基本特性及常用的处理措施,通过实例表明了不同对流层的处理方法对大地高精度有较大影响:当基线两端高差较大时,即使基线较短,其气象条件也有所差异,仅仅通过差分或模型改正仍不能消除对流层延迟的影响,残余的对流层延迟仍然影响大地高的解算精度,通过对残余对流层延迟进行估计能够明显改善大地高的精度。     

单频GPS短基线快速定位中的少数历元算法

研究了短基线时利用少数历元的单频GPS载波相位观测值进行快速定位的一种算法。基于TIK-HONOV正则化原理，选择了一种具有物理意义的正则化矩阵，以减弱法矩阵的病态性。新算法只需解算几个历元的单频GPS相位数据，就可得到比较准确的模糊度浮动解及其相应的均方误差矩阵，用均方误差矩阵代替协方差阵，结合LAMBDA方法，可准确、快速地确定模糊度，最后得到基线向量的解。结合短基线算例，将少数历元算法与最小二乘估计的结果作了比较分析，得出了新解法的有效性。     

基于模糊度相关法的北斗三频载波单历元基线解算

单历元基线解算一直是卫星导航定位中的热点和难点,随着北斗导航定位系统的全面组网,三频载波可以形成更多优良的组合观测值,有效地提高了单历元基线解算的精度和可靠性。本文在传统TCAR的基础上引入电离层延迟先验信息,将电离层延迟与位置参数和模糊度作为未知参数,采用最小二乘配置原理一并求解。同时,采用考虑电离层延迟影响的模糊度相关法约束模糊度搜索空间。结果表明,加入电离层延迟先验信息可以较大提高单历元模糊度固定的成功率;而采用考虑电离层延迟的模糊度相关法可以缩小模糊度搜索空间,有效地提高单历元模糊度解算的成功率和可靠性。     

GPS超长基线解算的误差特性与精度分析

基于单基站的超长基线定位技术在地壳形变监测、高精度授时等领域具有广泛应用,但仍有诸多因素制约着超长基线解算精度。从观测方程出发,利用单差观测值对长（超长）基线(146～1 724 km)解算中的卫星轨道误差、对流层延迟误差、地球潮汐误差和相位缠绕误差等误差特性进行了详细分析。分析结果表明,当基线小于500 km时广播星历误差可忽略不计;超过500 km时需要采用精密星历,同时需要考虑地球潮汐误差的影响;利用参数估计法同时估计基线两端的天顶对流层延迟误差可获得1～2 cm精度;相位缠绕误差对基线小于2 000 km的解算影响可忽略。基于估计天顶对流层延迟的方法解算了5条长(超长)基线（146 km、491 km、837 km、 1 043 km和1 724 km）。实验结果表明,当基线小于500 km时,采用广播星历可获得水平方向优于0.05 m、高程方向优于0.08 m的定位精度;当基线小于2 000 km时,采用超快速精密星历可获得水平方向优于0.025 m、高程方向优于0.055 m的定位精度。解算的初始收敛时间随着基线长度增加而缩短。     

不同对流层模型对B1C/B2a组合PPP的影响分析

对流层延迟是GNSS定位主要的误差源之一,因此分析不同对流层模型对BDS-3系统B1C/B2a组合PPP的影响是非常必要的。本文结合多个MGEX测站数据,进行了GPT、GPT2、GPT2w 3种对流层模型静态与动态PPP解算实验。实验结果表明,3种对流层模型解算得到的B1C/B2a组合静态与动态PPP定位误差与精度一致性较好,定位精度可以达到厘米级,但3种模型解算得到的定位精度差异在亚毫米级,整体来说,GPT2w模型解算得到的定位精度最优,其次为GPT2模型,GPT模型略低于其他两种模型。     

不同截止高度角对短基线高程方向精度的影响

基于2018年美国连续运行参考站（CORS）网，选择长度在11 km左右、测站间高差均不同的4条短基线数据进行实验. 在估计对流层延迟的情况下，通过设置不同的截止高度角进行基线解算，以标准化均方根误差（NRMS）、U分量基线重复性以及基线较差等指标对解算结果进行比较分析. 结果表明:对于测站间高差大于100 m的短基线，截止高度角的选择并不是影响高程方向解算准确性的主要因素；而测站大地高对短基线高程方向解算精度有一定的影响.      

EGNOS对流层延迟改正模型及其精度分析

对流层延迟是GPS定位中一个主要的误差源,目前处理对流层延迟的主要方法是通过模型法、差分法等;当基线的距离较短时,基线两端气象条件基本相同差分法可以很好地修正对流层延迟误差,当基线的距离很长时,由于基线两端的气象参数差别较大差分法不能很好地消除对流层误差,模型法却能很好地消除对流层误差.对EGNOS模型进行了详细的介绍...     

基于GPS技术的滑坡动态变形监测试验结果与分析

结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干监测点,并用GPS单历元定位技术和RTK技术对该滑坡体进行了连续实时监测。通过对该滑坡从开始滑动至产生破坏全过程监测数据的处理与分析,以及将GPS监测结果与全站仪三维监测结果的对比,发现在观测条件较好和基线较短时,基于Track模块GPS单历元定位技术监测滑坡变形的平面精度在5mm左右,高程精度约为9mm;RTK定位技术的平面精度在11mm左右,高程精度约为17mm;而用小波变换等方法进行滤波后的精度还会更高。     

A proposed GPS method with multi-antennae and single receiver

A method based on multi-antennae linked to a common GPS receiver is proposed. The goal of the technique is to improve height determination for baselines a few kilometres in length. The advantage of this technique resides in the elimination of relative clock parameters in the between-antenna single difference observations. Because single difference observations are free of clock errors more geometrical strength remains to determine the baseline components. This statement is valid as long as intercable biases can be carefully calibrated. For millimetre height determination, the intercable calibration must be done at the same level of accuracy. Under this assumption it is shown that in general the height standard deviation improves by a factor of about three compared to standard GPS data processing. With the proposed method, the effect of relative tropospheric zenith delay errors becomes a bit smaller (in absolute value), compared to standard data processing. To absorb this error, a relative tropospheric zenith delay parameter may be estimated. Even with this additional parameter in the solution the height standard deviation remains two times smaller than the results of standard processing techniques (without tropospheric zenith delay parameter), and at least five times smaller than in the results obtained from standard processing including one tropospheric zenith delay parameter.     

New method for single epoch, single frequency land vehicle attitude determination using low-end GPS receiver

Stand-alone, unaided, single frequency, single epoch attitude determination is the most challenging case of GNSS compass processing. For land vehicle applications, the baseline approximately lies in the plane of the local geodetic horizon. This provides an important constraint that can be exploited to directly aid the ambiguity resolution process. We fully integrate the constraint into the observation equations, which are transformed orthogonally. Our method can acquire the high-quality float solution by means of a heading search strategy. The fixed solution is obtained by weighted constrained integer least squares for each possible heading. The correct solution is identified by three consecutive steps: Kolmogorov?CSmirnov test, heading verification, and global minimizer of the fixed ambiguity objective function. The analysis focuses on single frequency, single epoch land vehicle attitude determination using low-end GPS receivers with very low precision of carrier phase and code measurements. The error analysis is given for choosing a proper baseline length in practical application. Experimental results demonstrate that this scheme can improve the ambiguity success rate for very short baseline.     

非差误差改正信息的大范围单历元网络差分方法

针对网络差分方法多采用双差模型,但双差模型在实现时不够灵活的问题,提出一种基于非差误差改正信息的大范围单历元网络差分方法。此方法能够克服双差网络差分模型的缺点,用户不需要选择一个参考站作为主参考站,更不需要主参考站的观测数据进行双差组合,从而减少了数据传输量,作业方式更加自由、灵活,且算法简单、作业范围大。大范围区域内的流动站用户利用非差误差改正数进行误差改正,然后可实现单历元网络差分定位。实验表明,该方法可完成大范围单历元网络差分定位,并能够得到分米级精度的定位结果。     

利用序列平均的高精度GPS基线解算模型

系统分析了改进随机模型和改进函数模型两类GPS基线解算模型的优缺点,在此基础上,提出了一种基于序列平均的高精度GPS基线解算模型,即采用动态单历元技术进行静态基线解算,充分利用多路径效应的低频特性,采用小波变化理论,对坐标序列进行多路径效应的去除,提取低频残差项进行序列平均,得到基线向量解。同时,以动态坐标序列为依据,对出现粗差历元或者卫星进行处理,有效弥补了仅采用残差序列进行粗差判断的不足,提高了基线解算的精度和可靠性。实验表明,新模型可以更为有效地削弱多路径效应的影响,而且对于较短的观测时间尤为突出;结合坐标序列和残差序列,能更为有效地进行粗差的探测和去除,提高基线解的精度和可靠性。     

A new GPS/BDS tropospheric delay resolution approach for monitoring deformation in super high-rise buildings

A new approach for deformation monitoring of super high-rise building using GPS/BDS technology is proposed for the case when prior coordinates are known and the baseline is short but has a large height difference. The approach is based on the ambiguity function method (AFM). Considering that the double-differenced (DD) troposphere delay residual error cannot be ignored, the relative zenith tropospheric delay (RZTD) parameter is introduced into the original AFM equation. Thus, the RZTD and 3D coordinate parameters are together obtained through the modified AFM (MAFM). Due to the low computational efficiency of conventional AFM, an improved particle swarm optimization (IPSO) algorithm is used to search the four optimal parameters X/Y/Z/RZTD and replaces the grid search method. In this study, GPS/BDS deformation monitoring data for buildings with approximately 290 m height difference were used to verify the feasibility of the proposed MAFM. Numerical results show a single-epoch average computation time of approximately 0.3 s, which meets the requirements of near-real-time dynamic monitoring. The average accuracy of the GPS single-epoch RZTD solution is better than 1 cm, the combined GPS/BDS MAFM performance outperforms the GPS-only system, and using multi-epoch observations can further improve the accuracy of the RZTD solution. After RZTD correction, GPS/BDS monitoring precision can be improved, particularly the height dimension, whose precision is improved by approximately 6 cm.