一种基于对角线预排序的模糊度降相关方法

通过分析基于升序排列和下三角乔列斯基分解的降相关算法的优缺点,提出了一种模糊度降相关新方法。该方法是基于对角线预排序和上三角乔列斯基分解的降相关算法,不仅保证每次乔列斯基分解的降相关程度最高,而且使降相关后的条件方差大致降序排列。在分析当前常用的降相关效果评价指标的基础上,选取条件数和等价相关系数作为新方法降相关效果的评价指标。应用实测数据进行降相关计算得出,与基于升序排列和下三角乔列斯基分解的降相关算法相比,新方法降相关程度更高,迭代次数更少,可以提高整周模糊度解算过程中条件搜索的效率。     

Householder正交变换在模糊度降相关算法中的应用

在GNSS模糊度解算的过程中,由于模糊度之间存在相关性,为减少搜索时间需要对模糊度的协方差矩阵进行降相关处理。降相关算法的优劣将直接影响到模糊度搜索的效率。本文基于Householder正交变换提出了一种新的降相关算法,并利用随机模拟数据和北斗实测数据,从谱条件数、平均相关系数和规约时间3个方面将Householder算法与目前较为流行的LLL算法以及逆整数Cholesky算法进行了对比。通过实验分析得出,Householder算法能够明显改善降相关处理的效果。但是该算法仍存在规约时间较长的不足,需要进一步完善。     

单频GPS动态定位中整周模糊度的一种快速解算方法

针对单频GPS动态定位中常用模糊度求解方法存在的问题,提出一种整周模糊度快速解算方法.首先通过对双差观测方程中坐标参数的系数阵进行QR分解变换以消除坐标参数,从而仅对模糊度参数建立Kalman滤波方程进行估计,然后利用排序和双Cholesky分解对滤波得到的模糊度进行降相关处理,并结合收缩模糊度搜索空间的思想来搜索固定整周模糊度.以实测的动态数据为例对该方法进行测试.分析结果表明,该方法不但可以改善模糊度浮点解精度,而且具有良好的模糊度降相关效果,可正确有效地实现整周模糊度的快速解算.     

单频GPS动态定位中整周模糊度的一种快速解算方法

针对单频GPS动态定位中常用模糊度求解方法存在的问题,提出一种整周模糊度快速解算方法。首先通过对双差观测方程中坐标参数的系数阵进行QR分解变换以消除坐标参数,从而仅对模糊度参数建立Kalman滤波方程进行估计,然后利用排序和双Cholesky分解对滤波得到的模糊度进行降相关处理,并结合收缩模糊度搜索空间的思想来搜索固定整周模糊度。以实测的动态数据为例对该方法进行测试。分析结果表明,该方法不但可以改善模糊度浮点解精度,而且具有良好的模糊度降相关效果,可正确有效地实现整周模糊度的快速解算。     

一种快速解算高维模糊度的LLL分块处理算法

由于多频多模GNSS观测数据解算的模糊度具有较高的维数和精度,当采用常规的LLL算法进行模糊度整数估计时,规约耗时显著大于搜索耗时,成为限制高维模糊度解算计算效率的主要因素。针对这一问题,通过分析规约耗时与模糊度维数和精度之间的关系,提出了一种LLL分块处理算法。该算法通过对模糊度方差协方差阵进行分块处理,降低单个规约矩阵的维数,以减少规约耗时,从而提高模糊度解算计算效率。通过两组实测高维模糊度数据对本文提出的分块处理算法进行了效果验证。结果显示,当分块选择合理时,本文提出的算法相对于LLL算法的解算效率分别可提高65.2%和60.2%。     

下三角Cholesky分解的整数高斯变换算法

针对全球导航卫星系统(GNSS)载波相位测量中,基于整数最小二乘估计准则解算整周模糊度问题。目前以LAMBDA降相关算法和Lenstra-Lenstra-Lovász(LLL)为代表的规约算法应用最为广泛。由于不同算法采用的模糊度方差-协方差阵的分解方式不同,导致难以合理地进行不同算法性能的比较。该文通过分析LAMBDA算法的降相关特点,从理论上推出基于下三角Cholesky分解多维情形下的整数高斯变换的降相关条件及相应公式,并与分解方式不同的LAMBDA和LLL算法作了对比。实验结果表明,降相关采用的分解方式将会直接影响计算复杂度和解算性能,因此该文推导的整数高斯变换算法便于今后基于下三角Cholesky分解的降相关算法间的合理比较。     

GNSS模糊度降相关性能的条件方差平稳度评价法

GNSS模糊度降相关通过整数变换优化条件方差的排列顺序,提高搜索效率。降相关和条件方差的关系及其评价是关键问题之一。针对这一问题,本文从理论上分析了排序后模糊度降相关与条件方差之间的数值关系,发现降相关性能与条件方差数值序列的平稳性有关,降相关性能越强,条件方差数值序列越平稳。基于这一理论关系,给出了"条件方差平稳度"定义,并将其作为评价降相关性能的指标。通过模拟和实测数据验证,并采用条件方差变化趋势图和搜索时间来定性和定量评价降相关性能,用以判定条件方差平稳度的合理性。试验结果表明,条件方差平稳度可以较精确直观地衡量模糊度的降相关性能。本文定义的指标揭示了模糊度降相关的本质。     

基于ICSO的DGPS整周模糊度的求解方法

针对差分全球定位系统(DGPS)模糊度解算过程中效率低,搜索慢的问题,对鸡群优化算法(CSO)进行适应性改进,并将改进后的鸡群优化算法(ICSO)应用到整周模糊度的快速解算中,利用卡尔曼滤波求出双差模糊度的浮点解和协方差矩阵,采用Lenstra-Lenstra-Lovasz (LLL)降相关算法对模糊度的浮点解和方差协方差矩阵进行降相关处理,以降低模糊度各分量之间的相关性,在基线长度固定的情况下,利用ICSO搜索整周模糊度的最优解. 采用经典算例进行仿真,仿真结果表明,与已有文献相比在整周模糊度的解算过程中改进的鸡群优化算法能有效提高搜索速度和求解成功率.      

降相关对模糊度解算中搜索效率的影响分析

首先理论分析了条件数、正交缺陷度、S(A)等降相关评价指标所表示的几何意义,然后采用LAMBDA算法、LLL规约算法和Seysen规约算法通过模拟和实际数据对模糊度的搜索效果和不同评价指标之间的关系进行了深入计算分析。进一步验证得出"降低模糊度方差分量间的相关性实现最大程度地压缩椭球可以提高搜索效率"的观点是片面的,并通过结果分析表明提高搜索效率的本质在于尽可能地促使基向量按照一定方向排序。     

基于格论的GNSS模糊度解算

快速、准确地解算整周模糊度是实现GNSS载波相位实时高精度定位的关键,由于模糊度之间的强相关,基于整数最小二乘估计准则时,需要较长的时间才能搜索出最优的整周模糊度向量。为了提高模糊度的搜索效率,本文在扼要介绍格论的理论框架基础上,引入基于格论的模糊度解算方法,通过格基规约来降低模糊度之间的相关性,从而快速搜索出最优的整数模糊度向量。与此同时,将GNSS领域的主要降相关方法统一到格论框架下,探讨了并建议采用Bootstrapping成功率作为格基规约的性能指标之一。最后实验分析了三频多系统长基线相对定位情况下,不同格基规约可获得的性能。     

整数最小二乘降相关平差在GPS动态定位中的应用研究

详细讨论了整数最小二乘法及其降相关平差（Least-squaresAmbiguity Decorrelation Ad-justment)方法的原理及其实际算法，实算证明，LAMBDA方法在进行模糊度搜索解算时，由于其充分顾及了模糊度的整数特性，并在此基础上对模糊度协方差阵进行了降相关处理，从而改善了模糊度的方差域，消除了模糊度广阔差得不连续性，加快了模糊度搜索的速度，提高了定位解的精度。     

GPS模糊度降相关LLL算法的一种改进

针对LLL(Lenstra,Lenstra,Lovasz algorithm)算法的不足,提出了具有自适应性的整数正交变换算法,并采用此算法和升序排序调整矩阵对LLL算法进行了改进。通过LLL算法和改进的LLL算法对随机模拟的600个对称正定矩阵的模糊度方差-协方差阵和30组实测数据进行处理分析,发现改进的LLL算法能够更有效地降低协方差阵的条件数,减小备选模糊度组合数,更有利于整周模糊度的搜索和解算。     

混合整数线性模型的最小二乘解及其应用分析

全球卫星导航系统整周模糊度解算最终归结为一个混合整数线性模型的求解问题。给出了求解混合整数线性模型最小二乘解的基本过程和由整体最优搜索准则推导出最小二乘模糊度搜索准则的简化过程,讨论了整数解的验证及其在实际应用中存在的问题。最后结合GPS实测数据的处理结果,分析了降相关变换和ratio检验在模糊度解算过程中所起的作用。     

一种单频单历元BDS／GPS组合整周模糊度解算方法

针对单频单历元组合载波相位差分技术(RTK)定位过程中存在的秩亏及模糊度解算病态等问题,提出了一种模糊度降相关的新方法。该方法引入伪距观测值进行辅助解算。首先采用经验分权法对伪距与载波相位观测值分配权重,并通过加权最小二乘法获得整周模糊度浮点解及协方差。然后通过对整周模糊度浮点解的方差-协方差矩阵进行降序排列和剔除病态模糊度。最后利用修正后的浮点解迭代搜索模糊度的整数解。试验结果表明而且可以起到良好的模糊度降相关的效果定位。      

一种有效的LLL规约算法

针对Lenstra-Lenstra-Lovász(LLL)规约算法在高维情况下规约耗时较大的特点,采用贪心算法和部分列向量规约,减少LLL算法规约过程中的基向量交换和尺度规约次数,以降低LLL算法的计算复杂度。通过模拟和实测的数据验证,该改进方法可以降低LLL算法的规约耗时,因而对高维模糊度的快速解算具有一定的参考应用价值。     

一种改进的SEVB整数模糊度搜索算法

针对浮点模糊度精度较差时SEVB算法存在搜索耗时较大的问题,提出一种改进的SEVB算法。该算法通过限制初始搜索空间大小和优化计算过程,能够有效减少模糊度搜索候选点个数和不必要的冗余计算,进而提高搜索效率。试验结果分析表明,当浮点模糊度解算精度较低时,改进算法的搜索效率比SEVB算法明显提高,且其搜索耗时不易受模糊度维数及精度的影响,具有更好的稳定性。     

改进的整周模糊度搜索算法

针对现有模糊度搜索方法仍不能很好地满足快速定位需求的问题,该文在简要介绍解决最近向量问题的搜索算法基础上,将M-VB搜索算法引入到模糊度的解算中,并对其作了两方面改进。一是优化了该算法执行过程中更新上界的问题,二是提出借助序贯最小二乘平差(Bootstrapped)估计值来确定其搜索空间半径的方法。基于仿真数据和实测GPS数据,分别在降相关和不降相关条件下,将上述改进方法与最小二乘降相关平差(LAMBDA)方法和其修正方法(MLAMBDA)作了对比分析。结果表明,改进的M-VB算法比其他2种方法能更快地固定整数向量,有效地提高了模糊度搜索效率。     

回代解算的LAMBDA方法及其搜索空间

基于回代解算的序贯条件最小二乘技术和上三角的Cholesky分解算法,提出求解载波相位模糊度的一种新算法--回代解算的LAMBDA方法.该方法同Teunissen提出的LAMBDA方法相比,有着不同的目标函数和不同的搜索空间.实例试算表明这两种方法有着不同的执行过程,但有着相同的模糊度整数解和相当的搜索效率.     

改进的GPS模糊度降相关LLL算法

模糊度降相关技术可以有效提高模糊度求解的效率及成功率,LLL(A.K.Lenstra,H.W.Lenstra,L.Lovasz)算法是新出现的模糊度降相关方法。详细分析LLL算法,针对该算法中存在的缺陷,提出逆整数乔勒斯基、整数高斯算法和升序调整矩阵辅助的改进LLL算法。利用谱条件数及平均相关系数为准则,以300个随机模拟的对称正定矩阵作为模糊度方差-协方差矩阵,对LLL算法和改进的LLL算法进行仿真计算。比较与分析结果表明,改进LLL算法模糊度降相关处理更加彻底,能有效地加速整周模糊度搜索及成功解算。     

针对北斗系统的降维快速高精度定向算法

通过分析北斗系统的星座特点及GEO卫星特征,提出了一种针对北斗系统的快速高精度定向方法。该方法利用北斗GEO卫星东西向几何构型好的优势,首先由GEO卫星的观测值结合降维解算理论解算基线向量候选值;然后通过模糊度函数法对候选值进行判决,得到最优基线向量,解出宽巷模糊度;最后在此基础上解算B1模糊度,进行高精度定向。该方法不但可以改善利用北斗定向解算所产生的病态性,而且可以减小模糊度搜索范围,实现单历元整周模糊度快速解算。利用实测北斗星历对算法进行了仿真验证,结果表明在实时动态条件下,该方法解算B1的整周模糊度成功率为99.31%,确定的俯仰角标准差为0.07°,航向角标准差为0.13°,是一种高效快速的定向算法。