GPS双天线定向系统及优化模糊度搜索算法

研究了GPS载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的方法;提出了快速解算整周模糊度的优化算法.实验表明,采用基线长度作为约束条件,应用GPS双天线测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达0.12°,解算时间小于0.3s.     

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。     

一种新的GPS整周模糊度单历元求解算法

针对不存在先验信息时常规GPS单历元数据处理中存在的问题,提出了一种新的GPS整周模糊度单历元算法。该算法先采用一个历元的码观测值进行最小二乘定位,求取初始模糊度,并根据解的中误差来构造模糊度原始搜索空间,再采用两种不同线性组合的扩波方法进行模糊度变换,使原模糊度的搜索空间变小。在模糊度的新搜索空间确定后,通过线性组合的逆变换求取模糊度N₁及N₂,并以模糊度函数法进行真值的搜索,实现单历元解算。采用基线长度不同的两组数据测试,结果表明了本文方法的可行性和可靠性。     

三种整周模糊度搜索方法对比

在含有载波相位的数据处理中,如何准确高效获得载波相位的模糊度数值,是精密定位数据处理中的重要问题;本文概述了对整周模糊度数据处理的整数最小二乘方法,介绍并对比了三种整周模糊度搜索的方法,对实际的数据处理有指导意义。     

一种整数相位钟法精密单点定位模糊度固定模型

星间单差法是常用的精密单点定位PPP模糊度固定方法,但是要面临基准星转换的问题.为此,提出了一种逐级模糊度固定模型,采用法国CNES发布的整数相位钟差产品,在PPP非差观测模型基础上逐一选取两颗卫星进行模糊度固定;得到多组单差模糊度固定解后,再以此构成约束条件进行滤波得到其他参数.实验选取了8个IGS站共48个观测时段...     

一种检验GNSS相位模糊度整周解算有效性的方法

模糊度整周解检验是评价模糊度解算正确性的关键,决定着最终定位结果的可靠性。对原有的假设检验存在的缺陷和不足进行了分析,提出了一种更可靠的比值（Ratio）检验方法。理论分析和数值试验结果都显示改进的检验方法更能正确评价模糊度整数解解算的正确性。该新检验方法,又提出了一种最终模糊度整数解确定的新方法即模糊度候选值再分析法。实验表明：应用该方法能提高模糊度整数解确定的成功率。     

载波相位确定模糊度及其误差校正方法

介绍了确定模糊度的一种新方法。它采用加权平均方法,得到准确的模糊度和折射校正测量方程式,在很大程度克服了L2和L5两种频率相近的缺点（如果频率相差很大,则效果会更好）。这项技术的优点在于确定L1、L2和L5载波相位测量模糊度时不需其他特别条件。折射校正载波相位测量是由两组不同的基本频率宽巷载波相位测量组成。     

利用迭代加权模糊度函数法的单历元模糊度固定

为提高全球导航卫星系统GNSS在复杂环境下的定向成功率,将迭代加权的思想与模糊度函数法（AFM）相结合,提出迭代加权模糊度函数法（IWAFW）。基于AFM算法,通过设计新的适应度函数,利用残差计算权重,实现对不同卫星信号权重的自动调节,并结合惯性传感器给出的姿态信息,压缩搜索空间,降低计算量。通过实测试验验证,在复杂环境中,相比于AFM和带基线长度约束的最小二乘模糊度去相关算法（CLAMBDA）,该算法能够有效提高模糊度固定成功率。     

晕轨道X射线脉冲星自主导航和轨道维持研究

目的 提出一种利用X射线脉冲星的晕轨道自主导航方法。以高精度星历轨道动力学模型构建晕轨道状态方程,并利用二级微分修正方法获取惯性系下晕轨道的标称轨道。基于微分修正原理,利用 X射线脉冲星的导航结果和小推力推进器,对晕轨道探测器进行轨道维持和控制,并以地月系 L2点晕轨道为例进行了仿真实验。结果表明,该方法能够有效完成地月系L2点晕轨道探测器的自主导航和轨道维持任务。     

多频Galileo精密单点定位瞬时模糊度固定性能评估

随着Galileo卫星系统的全面建成,多频Galileo观测值提供了更低噪声和更长波长的观测值组合,从而为Galileo瞬时精密单点定位（precise point positioning,PPP）模糊度固定（ambiguity resolution,AR）提供良好的条件。从三频无电离层组合观测模型出发,重点分析了Galileo各个频点观测值组合的噪声放大因子,并基于15个MGEX(multi-GNSS experiment)测站10天的观测数据评估了不同频率组合的Galileo瞬时PPP-AR定位精度。结果表明：在位置精度衰减因子（position dilution of precision,PDOP）较差时（PDOP=2.3）,采用Galileo E1/E5a/E6频率的瞬时PPP-AR在东、北和天方向的均方根（root mean square,RMS）分别为0.16 m、0.19 m和0.45 m,与Galileo E1/E5a/E5b瞬时PPP-AR定位解相比,在3个方向分别提高了约40%、38%和32%。以上结果表明,采用Galileo E1/E5a/E6组合对瞬时PPP-A...     

X射线脉冲星导航定位原理及应用

本文介绍了脉冲星的基本概念，阐述了X射线脉冲星导航定位原理及主要特点，分析了系统组成的基本要素，指出了满足未来航天任务从近地轨道、深空至星际空间飞行的持续、高精度自主导航应用需求。     

遗传算法解算GPS短基线整周模糊度的编码方法研究

将遗传算法（GA）应用于GPS短基线模糊度解算过程，实现了二进制编码和实数编码方法，并对这两种编码方法在实际计算过程中的实现效率和复杂度进行了分析比较。针对双差模糊度的整数特性，笔者在实数编码内取整后再生成个体进行算子操作。试验结果表明，经过修改的实数编码遗传算法可以取得比二进制编码更高的可靠性和成功率，是更适于双差模糊度搜索采用的编码方法。     

利用三频GNSS进行长距离实时精密导航

针对三频全球导航卫星系统(GNSS)可构成多组模糊度极易固定的超宽巷组合这一最显著的优点,提出了一种利用三频GNSS进行长距离实时精密导航的算法。采用约90 km的基线实验结果表明,对两个超宽巷求解的电离层延迟经过2 min平滑,精度可达到1.5 cm;对电离层改正后的宽巷组合经过1 min平滑,平面定位精度优于3 cm。这意味着采用三频GNSS在我国中等城市只需要一个参考站即可实现精密导航和基本测绘服务。     

相对论框架下脉冲星导航的2PN观测方程研究

介绍了脉冲星导航的研究进展,顾及天体的四极矩和角动量,推导了脉冲星导航的2PN观测方程,对导航观测方程中的2PN相对论效     

Theory of integer equivariant estimation with application to GNSS

Carrier phase ambiguity resolution is the key to high-precision global navigation satellite system (GNSS) positioning and navigation. It applies to a great variety of current and future models of GPS, modernized GPS and Galileo. The so-called fixed baseline estimator is known to be superior to its float counterpart in the sense that its probability of being close to the unknown but true baseline is larger than that of the float baseline, provided that the ambiguity success rate is sufficiently close to its maximum value of one. Although this is a strong result, the necessary condition on the success rate does not make it hold for all measurement scenarios. It is discussed whether or not it is possible to take advantage of the integer nature of the ambiguities so as to come up with a baseline estimator that is always superior to both its float and its fixed counterparts. It is shown that this is indeed possible, be it that the result comes at the price of having to use a weaker performance criterion. The main result of this work is a Gauss–Markov-like theorem which introduces a new minimum variance unbiased estimator that is always superior to the well-known best linear unbiased (BLU) estimator of the Gauss–Markov theorem. This result is made possible by introducing a new class of estimators. This class of integer equivariant estimators obeys the integer remove–restore principle and is shown to be larger than the class of integer estimators as well as larger than the class of linear unbiased estimators. The minimum variance unbiased estimator within this larger class is referred to as the best integer equivariant (BIE) estimator. The theory presented applies to any model of observation equations having both integer and real-valued parameters, as well as for any probability density function the data might have. AcknowledgementsThis contribution was finalized during the authors stay, as a Tan Chin Tuan Professor, at the Nanyang Technological Universitys GPS Centre (GPSC) in Singapore. The hospitality of the GPSCs director Prof Law Choi Look and his colleagues is greatly appreciated.     

GPS/BDS的RTK定位算法研究

GNSS接收机端的UPD与接收到的信号频率有关,这导致GPS和BDS系统间的双差模糊度不具有整数特性,为了恢复其整数特性,两系统间的系统偏差需要进行估计或改正。在顾及GPS和BDS之间的时间系统、坐标系统和频率间偏差的基础上,推导出GPS/BDS系统偏差计算模型,并利用不同实验对系统偏差的稳定性进行验证。实验结果表明,不同品牌接收机在GPS/BDS系统偏差方面在一定条件下均具有稳定性;天线类型和天线连接线长度没有对GPS/BDS系统偏差产生显著影响。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33%,模糊度固定成功率提高31%。     

北斗RNSS-RDSS组合模糊度解算方法

电离层延迟较大是基线较长情况下的模糊度解算需要解决的关键问题。当基线较长时,由于基准站和流动站的电离层相关性弱使得双差电离层残差较大,易导致模糊度解算所需时间长且成功率不高。本文提出了一种模糊度解算方法,该方法将北斗无线电测定业务(radio determination satellite system,RDSS)的下行S频段信号测量值与无线电导航业务(radio navigation satellite system,RNSS)信号测量值组合来削弱电离层的影响。首先,通过RDSS信号测量值与RNSS信号测量值一起进行频率组合研究,确定了几组电离层延迟系数小且总噪声波长比(total noise level,TNL)较小的组合。然后,利用这些组合形成几何无关和电离层无关模型解算GEO卫星的窄巷模糊度。最后利用已知窄巷模糊度的GEO卫星测量值辅助求解非GEO卫星的窄巷模糊度。利用实测北斗星历对提出的方法进行了仿真验证,结果表明,本文方法可以从整体上提高模糊度解算的速度和成功率。     

GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo PPP快速模糊度固定

多系统精密单点定位(precisepointpositioning,PPP)模糊度固定及部分模糊度固定策略对实现快速模糊度固定至关重要。评估了当前GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo4系统星座状态下PPP首次模糊度固定时间所能够达到的水平。当首次模糊度固定时间小于300s时,GPS固定模式的固定解比例仅为28%,若改为GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo固定模式,则固定解比例可高达90%。GPS固定模式的首次模糊度固定时间为533s,而GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo固定模式仅需176s,改进了约67%。4系统模糊度固定情况下全部模糊度固定解的首次模糊度固定时间为290s,而部分模糊度固定解的这一时间则为166s,部分模糊度固定策略在多系统PPP模糊度固定中的运用使得首次模糊度固定时间大约缩短了43%。未来GPS、GLONASS、BeiDou和Galileo4个全球导航卫星系统的可视卫星个数可达120颗,PPP首次模糊度固定时间有望进一步缩短,从而有力推动PPP在实时定位领域中的应用。