基于QR分解的观测结构分析

通过对观测结构的研究探讨了观测的基本机理;提出了观测结构的6种形态,从根本上分析了病态性存在的原因.利用观测矩阵的QR分解结果,将对观测结构的分析过渡到对上三角矩阵的分析与计算.由此对观测结构进行了深入分析与度量,能够对观测结构的各种形态进行推断,进而对系统的Ⅰ类及Ⅱ类病态性作出推断与估计.     

基于QR分解的Ⅱ类病态性诊断

为了对现代测绘数据处理中参数估计系统的Ⅱ类病态性[1]进行诊断,利用观测结构分析方法解决了观测有效性的分析问题.通过对观测矩阵的QR分解,将观测结构的分析过渡到对R矩阵的分析,提出了相对体积法,方法几何意义明确.算例表明,该方法能够准确度量参数估计系统的Ⅱ类病态性程度,是一种对Ⅱ类病态性进行定量诊断的新方法.     

基于矩阵分解的可分离非线性最小二乘问题求解方法及其应用EI北大核心CSCD

针对可分离非线性函数模型的特殊结构,本文使用变量投影法(VP)将线性参数与非线性参数分离开来,并分别与矩阵的满秩分解、QR分解、奇异值分解和施密特正交化相结合,对两类参数分别求解,缩短了计算机解算方程组的运算时间,使算法更加高效,同时也使得具有一定病态程度的方程组在解算过程中保持相对较好的稳定性。本文利用Mackey-Glass时间序列拟合试验和空间直角坐标转换参数解算试验对比分析了基于不同矩阵分解方法的算法优劣性。试验结果表明,基于矩阵分解的改进变量投影法具有高效的运算效率与稳定的解算过程,也适用于解算空间直角坐标转换参数问题。     

几何精度因子的算法研究及矩阵病态性探讨

针对GPS定位中的影响定位精度的几何精度因子（GDOP）的传统矩阵求逆算法和基于矩阵QR分解法进行了叙述,并对两种方法进行了比较分析,结果表明：后者具有数值稳定性好,计算效率高等优点。最后对其矩阵病态性进行了讨论。     

基于伪距相位和STPIR组合的北斗三频周跳探测与修复

GNSS周跳探测中,电离层残差法的适用性受数据采样间隔的影响较大,同时联合其它组合观测量进行周跳修复时,周跳修复方程组易出现病态解。针对这些问题,文中提出一种可靠的北斗三频周跳探测与修复算法,通过构造北斗三频电离层残差组合观测量,进行二阶历元间差分,基于三频伪距相位组合优选理论,选取适用于北斗三频数据的伪距相位组合,结合两种组合观测量,优选条件数较小的组合系数矩阵进行周跳修复,最后通过北斗三频实测数据验证,结果表明:在数据采样间隔较大的情况下,利用构建的三个组合观测量可以探测出北斗三频原始数据中的所有周跳,具有很好的修复效果。     

精密单点定位不等精度观测值的RKF研究

推导了精密单点定位含有粗差观测数据的M-LS滤波原理,对等价权阵采用三段降权函数实现抗差。从新息和残差的协方差关系出发,利用对粗差敏感的残差标准差作为抗差因子。通过迭代减弱卫星间载波残差及其抗差因子的相关性。针对载波和伪距观测值不等观测精度和不相关性,采用双抗差因子实现静态抗差卡尔曼滤波（robust Kalman filtering,RKF）。采用标准卡尔曼滤波、基于新息RKF、基于残差的增益矩阵双抗差因子RKF、基于残差的等价权阵双抗差因子RKF等4种模型,分别对一组实测数据解算分析。结果表明,基于新息RKF对精度较高的载波粗差不敏感;基于残差的增益矩阵RKF对载波较小的粗差抗差效果较差,且发生粗差历元时刻的状态参数与真值偏差较大;而基于残差构造的等价权阵双抗差因子RKF可以非常精确和高效地实现抗差,单个卫星粗差对测站位置参数影响小于1 mm。     

单频GPS接收机整周模糊度快速动态解算方法研究

本文提出了一种快速动态解算单频GPS接收机整周模糊度的方法,其基本思想是对系数阵进行QR分解,通过矩阵变换使模糊度参数和位置参数分离,降低矩阵维数,并采用了一种残差二次型的快速算法。针对单频GPS接收机数据进行了静态和动态两种实验,本文算法达到静态误差小于1cm、动态误差小于5cm的精度,表明对于动态用户,该方法是快速和有效的,可应用于高精度导航和动态定位。     

小波去噪与北斗三频信号周跳探测与修复

传统的三频伪距相位组合方法易受到伪距观测噪声的影响,难以检测不敏感的小周跳.三个频率的载波相位观测数据组成的无几何距离组合(GF)方法具有检测敏感小周跳的能力,但存在病态方程组的问题.鉴于此,提出了一种利用小波去噪的无几何伪距相位组合与GF组合建立组合模型的方法,即利用小波变换对伪距观测值进行去噪,通过选择最优组合系数,构建优化的组合模型.该方法通过小波去噪保证了源数据的质量,采用无几何伪距相位组合与GF组合模型提高了周跳检测和修复的准确性,同时病态方程组问题得到解决.最后利用最小二乘方法结合正交三角(QR)分解算法,以及用空间搜索和L1范数最小原理固定周跳的最优整数并修复周跳,采集北斗卫星导航系统(BDS)三频测量数据用于实验验证.实验结果表明：小波变换去噪的优化组合模型可以检测和修复各种周跳,尤其是对不敏感的小周跳.     

论动态自适应滤波

动态导航与定位的质量取决于对动态载体扰动和观测异常扰动的认知和控制。本文首先介绍了目前广泛使用的Sage自适应滤波，讨论了自适应滤波的残差向量、新息向量及状态参数预报值残差向量的解析关系，以及它们之间的协方差矩阵之间的关系；分析了基于新息向量、残差向量和状态参数预报值残差向量的自适应协方差估计存在的问题。对新近发展起来的抗差滤波、Sage自适应滤波及抗差自适应滤波进行了综合比较与分析，结果表明抗差自适应滤波解算理论与方法除自适应地估计载体状态预报向量的协方差矩阵外，还能自适应地估计任意历元观测量的权。计算结果证实，抗差自适应滤波不仅计算简单，而且能有效地控制观测异常和载体状态扰动异常对动态系统参数估值的影响。     

BDS精密单点定位残差分析

对北斗精密单点定位的观测残差进行了系统全面的分析;通过对一站多天、多站一天解的观测残差、天线相位中心偏差对观测残差的影响以及观测残差历元间的关系进行实验分析。结果表明,北斗GEO卫星的伪距和相位的无电离层组合观测残差存在着系统偏差,这一系统偏差与测站的观测环境无关;伪距的无电离层组合观测残差的系统偏差具有常数特性;相位的无电离层组合观测残差的系统偏差与天线相位中心偏差有关。     

变形监测中GPS多路径效应的削弱方法研究

本文主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响.此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法,以及利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应.     

精密重力网的定权及系统效应

对于精密重力网,如何确定各类观测值的权,如何剔除相对重力仪过多的参数,是目前尚未解决好的两个问题。本文讨论了利用方差分量估计确定各类观测值的权,利用几种假设检验选择附加参数的方法以及相关的几个问题。经过计算和比较分析,得到了较好的结果。     

切比雪夫多项式拟合GPS轨道坐标的改进算法

针对利用切比雪夫多项式拟合卫星轨道,常规算法在高阶次拟合时,由于数值计算不稳定,拟合误差增大趋于发散的问题,该文使用2种改进算法来求解轨道坐标拟合.考虑在高阶次拟合时法方程为病态方程且系数矩阵接近奇异矩阵,改进算法以矩阵分解为基础,在求解法方程时避免对奇异矩阵求逆和病态方程求解,从而获得较为精确的计算结果.基于IGS精密星历数据的拟合实验中,分别使用了常规算法、LU分解算法和QR分解算法,结果显示在6和12h弧段的轨道拟合中,无论是在算法的稳定性还是在轨道拟合精度方面,QR分解算法都有一定的优越性.     

GPS载波相位观测值中周跳探测与修复的研究

针对GPS载波相位定位中出现的周跳问题,提出一种新的周跳探测方法。基于非差相位观测值线性组合模式,以相位与伪距差法和电离层残差法相结合来探测与修复周跳。通过对同一组无周跳的数据采取人为加入周跳,比较两种周跳探测与修复方法的优缺点,以相位与伪距之差组合为辅助,检查大周跳,用电离层残差组合方法再对双频GPS数据进行进一步的周跳探测和修复。根据实例分析,验证该方法能够快速有效地探测并修复周跳,使双频载波相位法更具有实用性。     

基于BDS观测网的卫星钟差完备性监测

卫星钟差质量直接影响到高精度用户的定位结果,因此需对钟差实时监测,即为卫星钟差完备性监测。它是导航系统完备性理论体系中重要的组成部分。本文基于BDS伪距观测值,利用多个BDS/GPS基准站计算卫星钟差并分析各卫星与不同基准站的观测值的残差,若某一卫星的观测值残差与其他卫星残差差异超过限值,应给出示警信息,实现BDS卫星钟差的完备性监测。基于上述理论,基于BDS网观测数据进行BDS卫星钟差完备性监测,并分析BDS卫星钟差的监测结果。该方法初步实现了BDS卫星钟差完备性监测,为后续BDS完备性监理论研究提供了一定的技术支持。     

BDS三频双差载波相位组合平滑伪距算法

针对现有的载波相位平滑伪距算法多基于GNSS双频观测值且在伪距平滑过程中易受电离层延迟累积干扰的问题,提出一种基于北斗三频观测值的载波相位平滑伪距算法。首先通过构建北斗三频优选线性组合,进一步削弱双差载波相位观测值的电离层延迟以及观测噪声;接着通过经典Hatch滤波平滑器,用优选三频双差载波相位观测值代替原始载波相位观测值对组合伪距观测值进行平滑,得到最终伪距平滑解用于伪距定位。最后采用0.004、14.4、61.7和131.6 km这4组不同基线长度的北斗三频实测数据对算法进行验证,给出了平滑前后伪距历元差对比图及算法对4组基线观测值的平滑率。结果表明,所提算法对短基线和中长基线三频观测值的平滑率均能达到90%以上。通过对4组基线条件下平滑效果进行比较分析,验证了本文中的理论推导及算法的有效性。     

GPS变形监测中多路径效应的削弱方法研究

主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步分别推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响。此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法和利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应影响。     

GPS双频载波相位周跳探测的组合方法研究

阐述了伪距相位组合和电离层残差探测和修复周跳的原理,分析了其优势和不足,提出利用两种方法组合进行周跳探测和修复.利用伪距相位组合探测和修复7～8周以上的周跳,对修复后的数据进行电离层残差探测,分离发生周跳历元的电离层残差跳变量,得到8周以内的周跳量并修复,从而实现任意整周周跳的探测和修复.实验证明:此组合方法的可行性.     

区域CORS周跳的探测与修复

介绍常用的周跳探测与修复方法,并分析各种方法存在的优缺点。在对JSCORS系统的原始观测数据质量统计分析的基础上,利用相位减伪距法联合电离层残差法对JSCORS系统的原始观测数据进行周跳探测试验,取得了良好的效果。     

小波变换联合伪距相位组合探测与修复GNSS三频周跳

三频观测值可改善周跳探测与修复,但易受伪距观测值噪声的严重影响且有一些不敏感周跳组合无法探测。针对目前存在的问题,本文采用小波变换理论对伪距观测值降噪以提高探测修复周跳能力;合理优化组合观测量以组成稳定方程;使用QR分解进一步提高计算跳变量时的数值稳定性。最后,利用BDS和GPS/QZSS三频高、低采样率实测数据进行测试。结果表明,所有人为加入的周跳都被正确探测并修复,而且不存在无法探测、周跳误探与误修复问题。