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。     

北斗多普勒测速精度的分析

介绍了原始多普勒观测值测速方法的数学模型,分析了各误差源对多普勒测速的影响,并使用北斗卫星导航系统实测数据在静态模式下对多普勒测速精度进行了分析。结果表明,目前使用北斗原始多普勒观测值测速精度可优于0.1m/s。     

单点GPS多普勒测速模型比较与精度分析

讨论GPS单点测速的观测方程,重点讨论基于多普勒频移测速的两种方法,分析其误差来源及对测速精度的影响;然后用静态数据模拟动态测速试验,数据处理采用自编单点测速软件。通过对比分析表明,采用原始多普勒观测值进行测速时因接收机型号的不同,结果差异较大,较差者可达17cm/s左右;而采用高频导出多普勒值进行测速的精度可以达到1cm/s左右,甚至可以达到mm/s量级。     

北斗载波相位差分的高频测速

针对GNSS测速方法中,传统单站历元间伪距单点定位位置差分及原始多普勒观测实时估计载体速度精度较低的问题,该文通过GNSS模块输出的载波相位观测值,根据相位中心一阶差分导出多普勒观测值的方法、同时系统地分析参数估计中各项误差源的影响,最后通过多普勒测速原理实时估计载体的速度信息。实验结果表明,该文所采用的方法静态模式下精度可以达到1～2mm/s,动态情况下测速精度可以达到5cm/s,较好地满足了机械控制领域的测速需求。     

定位坐标分量依赖于卫星高度角的灵敏度分析

通过对GPS卫星观测的DOP值进行大量统计分析,提出了GPS不可用率的概念对定位坐标分量依赖于卫星高度角灵敏度进行描述和评价,通过对GPS不可用率进行建模并利用小波变换和多项式拟合等方法分析灵敏度同卫星高度角之间的关系,推算出特定测站灵敏度最大值对应的高度角,并根据上述模型对全球多个IGS站进行了具体分析。     

BDS-3卫星伪距偏差及多路径误差分析

卫星伪距偏差对卫星精密定位的实现及其应用会产生较大的影响,为了探究BDS-3卫星伪距观测值是否存在伪距偏差,正确评价BDS-2和BDS-3各频率信号伪距观测值多路径误差,推导了可以度量多路径及噪声的无几何和无电离层的多路径组合(MP)观测量,并利用全球均匀分布的43个MGEX测站的观测数据,计算分析了多路径误差与卫星高度角的关系,对比分析了BDS-2和BDS-3不同频率信号伪距多路径的特性,统计了多路径误差的均方根,结果表明BDS-3伪距多路径误差明显小于BDS-2,验证了BDS-3卫星伪距观测值中不存在与卫星相关的伪距偏差。     

地基GPS倾斜路径水汽计算方法研究

介绍了倾斜路径水汽的计算原理及微波辐射计探测水汽的方法,利用GPS与微波辐射计WVR的并址观测站2002年5月26日的观测数据进行实验,证明利用地基GPS可以实现倾斜路径上可降水汽量(SWV)的计算,其与WVR观测值的偏差平均值为1.83 mm,均方根误差为4.23 mm.实验同时证明:倾斜路径水汽含量与卫星高度角有很强的关系,高度角较低时,误差较大,高度角较低时,误差较小.     

论GPS测量中的多径误差

多径误差是小区域(<3000km2)GPS点位测量的主要误差源。论述多径误差的简化模型和4种参数(卫星方位角、卫星高度角、截止高度角和时段长度)对多径误差的影响。     

北斗伪距单点定位的随机模型影响评估

北斗卫星导航系统包含3种不同类型的空间星座,相对应卫星的高度角存在一定的差异,对北斗卫星单点定位的影响也不同。针对这一问题,研究了等权模型、基于卫星高度角和信噪比的北斗卫星观测量随机模型确定方法。利用MGEX站提供的观测数据,通过比较不同模型的实验结果表明:相对于等权模型,基于卫星高度角和信噪比定权模型可以提高单点定位的精度,并且信噪比模型优于高度角模型;在基于信噪比确定权阵的随机模型中,选择不同的参数,对解算结果精度会产生相应的影响。     

温度与气压反演结果的分析

介绍低轨卫星计划的发展情况及温度和气压的反演过程,讨论和分析CHAMP掩星数据采用不同上边界高度反演的温度值。结果表明:上边界高度值越大,反演的温度阔线精度越高;上边界高度值越小,模型误差对温度和气压反演精度影响越大。     

GPS多普勒观测值测速的精度分析

讨论了利用多普勒观测值进行单点测速的观测方程,分析了其误差来源和各误差源对测速精度的影响。用自编软件计算了静态和动态条件下GPS测速的精度,其中动态测速的参考速度采用GrafNav Version7．00软件计算得到,比较结果表明在静态和动态条件下测速精度都可以达到cm／s级     

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。     

基于一阶模型补偿的GNSS RTK参考站数据预报策略

针对相对定位过程中基准站通信中断的情况,本文作者提出了一种对基准站数据进行高精度预报,维持向参考站提供延迟差分修正信息的思路. 对影响全球卫星导航系统(GNSS)观测值预报的卫星星历误差、电离层、对流层等误差源进行分析,比较了各类误差源对延迟时长的敏感程度. 实验结果显示:预报误差随着预报时长增加线性累积,且与卫星高度角负相关;当高度角低于10°时,预报5 min造成的误差可达174.6 cm. 同时,为提高数据预报精度,利用一阶线性模型计算误差累积速率,并补偿至预报观测值. 补偿后,上述预报累积误差削弱至64.4 cm. 定位结果表明:当基准站数据缺失1 min时,经一阶线性模型补偿预报后,零基线实时定位(RTK)定位结果在,东(E)、北(N)、天(U)三个方向均方根误差(RMSE)分别为0.37 cm、0.41 cm、0.86 cm,较未补偿时提升71.1%、77.2%和90.0%;当预报延迟为5 min时,仍能保持cm级解算精度.      

一种顾及对流层残余延迟的GNSS随机建模方法

针对常用的基于高度角和信噪比的经验模型难以客观地体现未建模误差影响的问题,基于卫星高度角与大气层延迟残留误差具有强相关性的思想,提出了一种基于天顶映射函数的随机模型。该模型中卫星的方差通过卫星信号在对流层中的传播距离与对流层天顶高度的比值给出,更准确地体现了信号在对流层中的传播距离越长,则对流层残余延迟越高,观测量方差应该越大。实验表明,各随机模型均能够在不同程度上反映定位精度的高低,相比于传统的随机模型,天顶映射函数模型能够显著提高定位精度,为精密单点定位精度的进一步提高提供了理论基础。     

地球静止轨道卫星数目对BDS单点定位的影响

针对相同条件下地球静止轨道卫星星历引入的测距误差约为中地球轨道卫星2倍的问题,该文分析了北斗导航系统中地球静止轨道卫星数目对定位的影响。采用实测数据在观测时段内可见的倾斜地球同步轨道、中地球轨道卫星的基础上,逐次增加一颗高度角最大的地球静止轨道卫星参与定位;对比分析了不同数目地球静止轨道卫星参与定位时位置精度因子值的变化,以及在北、东、高方向分量误差及总误差的内外符合精度。数据分析表明,按高度角逐次增加1~4颗地球静止轨道卫星时,系统的位置精度因子值有不同程度的改善,定位精度与增加一颗高度角最大的地球静止轨道卫星时基本相当;对高度角最小的地球静止轨道卫星降权处理,定位精度比未降权时提高。     

GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析

利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galileo系统的卫星位置，并计算出DOP值，比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值。与单个系统相比，GPS／Galileo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加．其DOP值明显变小；同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化，发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星．其DOP值也能达到导航定位的要求。     

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。     

卫星观测值精度分析及随机模型精化

通过MGEX观测网CUT0测站连续10天的观测数据,采用零基线单差模型方法求解单差残差序列,并推导出北斗GEO／IGSO／MEO卫星观测值噪声。统计观测值噪声随高度角变化的情况,采用最小二乘拟合的方法建立精化的高度角随机模型。结果表明:北斗三类卫星的观测精度略有差别,精度从高到低依次为MEO、IGSO、GEO;B1频率相位观测精度约为伪距的129倍,B2频率约为118倍;北斗卫星伪距观测值的精度要稍优于GPS,相位观测值的精度与GPS相当。最后,基线测试结果表明,精化后的随机模型提高了单历元动态定位的精度,平均点位精度提高了42.1％,N、E、U方向各分量RMS改善的百分比分别为:31.6％、15.3％、31.4％。      

GPS单点测速的误差分析及精度评伤

首先从理论和实测数据模拟两方面分析了sA取消后各类误差源对GPS测速的影响,推导并计算了GPs单点测速可能达到的精度水平.然后用静态数据模拟动态测速试验和实测动态数据测速与同步高精度惯导测速的动态试验进行验证.结果表明,采用栽波相位导出的多普勒观测值使用静态数据模拟动态测速,其精度可以达到mm/s级;用接收机输出的多普勒观测值进行测速时,其精度为cm/s级.在动态测速试验中,GPS单点测速方法(即多普勒观测值测速与导出多普勒观测值测速)间的符合精度达到cm/s级,与高精度的惯导测速结果的符合精度为dm/s级,而且和运动载体的动态条件(如加速度和加速度变化率的大小)具有很强的相关性.     

GPS单点测速的误差分析及精度评价

首先从理论和实测数据模拟两方面分析了SA取消后各类误差源对GPS测速的影响,推导并计算了GPS单点测速可能达到的精度水平。然后用静态数据模拟动态测速试验和实测动态数据测速与同步高精度惯导测速的动态试验进行验证。结果表明,采用载波相位导出的多普勒观测值使用静态数据模拟动态测速,其精度可以达到mm/s级;用接收机输出的多普勒观测值进行测速时,其精度为cm/s级。在动态测速试验中,GPS单点测速方法（即多普勒观测值测速与导出多普勒观测值测速）间的符合精度达到cm/s级,与高精度的惯导测速结果的符合精度为dm/s级,而且和运动载体的动态条件（如加速度和加速度变化率的大小）具有很强的相关性。