一种改进的北斗三频基线解算方法

针对北斗导航系统目前是唯一能够播发真正实用三频信号的优势,该文中分析了最小二乘降相关搜索(LAMBDA)法与TCAR法在北斗三频模糊度解算中各自的优缺点。根据TCAR法在中短基线中超宽巷与宽巷模糊度固定成功率较高的特点,该文中提出了一种附有模糊度约束条件的北斗三频基线解算模型。通过北斗实测数据实验分析可知,相对于传统的三频定位模型,在短基线情况下具有超宽巷与宽巷模糊度约束的北斗三频定位模型的模糊度固定成功率较高;同时在中等长度基线情况下,模糊度固定速度和坐标收敛速度也比传统模型快。     

一种改进的北斗三频基线解算方法

针对北斗导航系统目前是唯一能够播发真正实用三频信号的优势,该文中分析了最小二乘降相关搜索(LAMBDA)法与TCAR法在北斗三频模糊度解算中各自的优缺点。根据TCAR法在中短基线中超宽巷与宽巷模糊度固定成功率较高的特点,该文中提出了一种附有模糊度约束条件的北斗三频基线解算模型。通过北斗实测数据实验分析可知,相对于传统的三频定位模型,在短基线情况下具有超宽巷与宽巷模糊度约束的北斗三频定位模型的模糊度固定成功率较高;同时在中等长度基线情况下,模糊度固定速度和坐标收敛速度也比传统模型快。     

基于北斗三频的实时变形监测数据处理

针对观测条件较差时,基于双频观测值的传统变形监测数据处理算法无法快速、可靠地固定原始频点模糊度的局限性,分析了GPS和北斗导航系统BDS不同解算模式下的单历元模糊度固定成功率,提出了基于北斗三频观测值的变形监测数据处理算法。该算法采用三频模糊度解算(three-carrier ambiguity resolution,TCAR)逐次固定超宽巷、宽巷、原始频点模糊度;在不能可靠固定原始频点模糊度时,通过观测值域恒星日滤波削弱宽巷多路径的影响,采用模糊度固定宽巷进行坐标解算。利用实测数据进行检验后的试算结果表明:TCAR单历元模糊度固定成功率较双频模式有了较大提高,但在观测条件较差时难以保证较高的成功率;而宽巷模糊度固定可达到100%的成功率;经观测值域恒星日滤波后宽巷固定解坐标水平方向均方根(root mean square,RMS)可达到7mm。     

BDS单历元TCAR算法优化研究

鉴于多频导航信号对模糊度解算AR带来的巨大优势,新一代的全球卫星导航系统都对多频信号体制进行了设计。基于三频观测的经典TCAR模型由于忽略双差电离层残差影响,仅适用于短基线解算。在基于几何的TCAR模型的基础上,通过对伪距观测量以及模糊度得到固定的超宽巷EWL和宽巷WL观测量进行线性组合得到了具有最低噪声的消电离层组合观测量;并将其引入到第3步窄巷NL模糊度解算中,以提高NL模糊度解算成功率;最后结合实测北斗三频数据进行了分析验证。结果表明,优化后的TCAR模型可有效提高NL模糊度固定成功率。     

一种改进的BDS三频单历元TCAR算法

针对原有TCAR算法中宽巷(WL)组合模糊度估计成功率不高的问题,该文通过分析BDS三频最优组合观测值性能,采用易于固定模糊度的超宽巷(EWL)组合代替原有TCAR法的宽巷组合,形成EWL+EWL+NL组合解算模式。在此基础上,对GB_TCAR法和改进的综合TCAR法的模糊度浮点解精度进行分析,并对实测BDS零基线、短基线和长基线数据进行模糊度解算。结果表明,GB_TCAR法和改进的综合TCAR法均可实现所有基线EWL组合模糊度的单历元可靠固定,且改进的综合TCAR法对模糊度解算有一定的改善作用,其中,对零基线、短基线NL组合模糊度的改善效果较明显,但随着基线长度增长,仍无法可靠地固定长基线NL组合模糊度。     

一种新的中长基线BDS三频模糊度快速解算方法

虽然TCAR能够实现短基线三频模糊度单历元解算,但由于电离层延迟及观测噪声等的影响,中长基线三频模糊度快速解算仍然是导航定位的一大难点。本文提出了一种新的无几何无电离层三频模糊度解算方法。该方法通过对伪距观测值赋予不同的权重,辅助宽巷及窄巷消除电离层残差的影响,使宽巷及窄巷求解只受观测噪声的影响;然后通过多历元的平滑获取宽巷及窄巷模糊度值。通过实测BDS三频长基线数据表明,相比经典TCAR算法,该方法可大大改善中长基线模糊度的求解精度,经过数据平滑并验证基本可以实现中长基线模糊度的快速解算。     

北斗三频RTK附加中误差约束的单历元模糊度固定算法

为了实现北斗三频RTK单历元模糊度实时固定,提出了一种附加中误差约束的TCAR搜索法。该算法用中误差最小搜索替换TCAR直接取整固定模糊度,即对几组备选模糊度搜索计算中误差,其中中误差最小值组合作为模糊度固定解,按此方法依次固定超宽巷-宽巷-基本频点模糊度。试验表明,此方法固定成功率为100%,克服了TCAR直接取整模糊度误判问题。     

基于北斗三频的短基线单历元模糊度固定

采用三频观测值能组成更多波长更长、噪声较小的观测值;通过依次固定超宽巷、宽巷、窄巷模糊度,可以实现模糊度的快速固定。目前以TCAR、CIR为代表的方法均是基于无几何模型的方法,通过伪距直接求解相位模糊度;由于不同卫星模糊度各自单独求解,没有综合利用所有卫星的观测值信息。基于有几何模型,使用LAMBDA方法进行逐级模糊度固定,依次固定超宽巷、两个宽巷、两个无电离层组合窄巷模糊度,最后使用模糊度固定的两个无电离层组合进行最终基线解算。北斗实测数据验证表明,针对10km的短基线数据,采用本文方法可以实现100%的单历元模糊度固定的成功率。     

一种顾及电离层延迟信息的长基线北斗三频模糊度解算方法

北斗卫星导航系统播发3个频点的导航信号,有利于载波相位模糊度解算。鉴于传统的三频模糊度解算方法由于受基线距离的限制难以在中长基线情形下可靠地固定模糊度,本文提出一种适用于北斗卫星系统中长基线模糊度固定的新方法。实验结果表明,改进的新算法不受基线长度的约束,在保证超宽巷、宽巷模糊度正确固定的同时,宽巷模糊度估值误差在0.3周以内;窄巷模糊度估值误差在3周以内。相比于传统算法,新方法的改进效果较好。     

北斗三频宽巷组合网络RTK单历元定位方法

利用三频超宽巷/宽巷模糊度波长较长从而易于固定的优势,提出了一种基于北斗三频宽巷组合的网络RTK单历元定位方法。数据处理中心利用基准站实时生成并播发包含双差对流层和电离层延迟改正信息的虚拟观测值;用户站利用载波、伪距组合及分步解算的TCAR方法基于单个卫星对、单历元可靠固定两个超宽巷或宽巷模糊度。最后利用已固定模糊度且噪声最小的宽巷观测值和内插得到的大气延迟改正进行实时动态定位解算。试验结果表明,对于本文提出的网络RTK单历元定位方法,用户站宽巷模糊度单历元解算准确率高于99.9%,统计的定位中误差平面为3~4cm,高程方向约为5cm。     

基于北斗三频约束的中长基线解算研究

利用北斗三频模糊度易固定的特点,提出一种具有北斗三频约束的BDS/GPS基础模糊度快速解算方法。针对中长基线,利用多历元平滑无电离层组合模糊度,从无电离层组合模糊度中分离出北斗基础模糊度;然后将北斗基础模糊度带入基线解算模型中,约束求解出GPS基础模糊度,最后将GPS与BDS基础模糊度回带观测方程,可实现基线的快速解算。经北斗实测数据验证表明,文中方法可快速固定GPS基础模糊度,较传统卡尔曼滤波求解模糊度方法,大大减少正确固定模糊度所需的原始观测历元数,实现基线的快速解算。     

基于BDS+GPS中长基线多频RTK定位的快速收敛模型

随着全球卫星导航系统(GNSS)进入多系统时代,天空中导航卫星的可见数不断增加,而我国北斗卫星导航系统(BDS)也已开始面向用户提供三频导航信号,这都有利于改善RTK定位的精度和可靠性。本文提出了一种BDS+GPS中长基线多频RTK定位算法,先以较高成功率快速固定BDS的两个超宽巷模糊度,继而通过简单变换得到BDS宽巷模糊度,然后用其辅助提高GPS宽巷模糊度固定成功率,最后采用将电离层延迟误差和对流层延迟误差参数化的策略以加快窄巷模糊度浮点解的收敛速度,缩短模糊度首次固定的时间。结合实测数据进行的验证分析结果表明,利用本文算法对模糊度进行解算是可行的。     

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。     

北斗三频中长基线差分定位性能研究

北斗卫星系统(BDS)能全星座播发三频信号,可通过线性组合构成不同虚拟观测量,有利于模糊度解算等,文中采用北斗三频中长基线实测数据进行差分定位,首先使用宽巷模糊度和电离层无关组合进行B3频段窄巷模糊度解算,在此基础上提出利用相邻历元B3频段窄巷模糊度构建卡尔曼滤波新息向量,通过新息向量内积RMS值很容易分析出窄巷模糊度的误差对滤波性能的影响,并结合滤波发散条件进行相关卫星历元挑选,实验最终得到中长基线厘米级定位精度并有效缩短首次收敛时间和提高固定率,对促进北斗高精度定位有着现实意义。      

模糊度线性约束的消电离层多频模糊度解算

针对传统多频模糊度解算方法受到电离层延迟影响造成窄巷模糊度解算可靠性降低的问题,提出一种基于模糊度线性约束的消电离层MCAR方法。该方法通过模型等价性原理构建了基于几何相关-消电离层组合模型,并凭借能够可靠解算的超宽巷/宽巷模糊度值形成线性约束,进而构造窄巷模糊度解算模型,最终求解窄巷模糊度及精密定位结果。多组北斗三频实际数据测试结果表明,即使双差电离层延迟达到73.2 cm,所提出方法也可实现模糊度解算成功率高于96%,定位精度优于15 cm。     

基于北斗三频的BDS/GPS宽巷模糊度逐级单历元固定方法

利用北斗三频超宽巷模糊度波长较长易于固定的优势,提出一种基于北斗三频的BDS/GPS宽巷模糊度逐级单历元固定方法。首先利用载波和伪距组合固定BDS(0,-1,1)和(1,4,-5)两个超宽巷模糊度,根据固定后的超宽巷模糊度变换得到BDS宽巷模糊度(1,-1,0),然后将BDS宽巷模糊度作为约束条件与GPS宽巷观测方程联立得到GPS宽巷模糊度浮点解和其方差协方差阵,最后采用LAMBDA算法实现GPS宽巷模糊度的固定。实验结果表明,BDS超宽巷组合可实现100%固定,采用BDS约束GPS宽巷模糊度固定时ratio值均大于2,大于5的占97.8%以上,因此文中提出的方法可实现BDS/GPS双系统宽巷模糊度单历元固定,有效提升GNSS模糊度解算的时效性。     

BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法

北斗卫星导航系统是目前唯一一个全星座提供三频观测数据的卫星导航定位系统,三频观测值有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。本文提出了一种BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法。首先利用B2、B3频率的观测值及严格的模糊度固定标准确定超宽巷整周模糊度,将固定的超宽巷整周模糊度与其他宽巷整周模糊度的线性关系作为约束条件,然后估计宽巷整周模糊度、相对天顶对流层延迟误差和电离层延迟误差,并搜索确定宽巷整周模糊度。利用固定的宽巷整周模糊度与三频载波相位整周模糊度的整数线性关系,将线性关系加入载波相位整周模糊度参数估计观测模型中,然后确定载波相位整周模糊度。使用实测的CORS网BDS三频观测数据进行算法验证,结果表明,该方法可正确有效地实现参考站间三频载波相位整周模糊度的快速解算。     

北斗三频电离层延迟及码硬件延迟解算方法

准确固定非差模糊度是利用相位观测量获取高精度电离层延迟的关键。三频观测条件下常规的处理策略需依次固定超宽巷、宽巷以及窄巷模糊度,通常利用MW（melbourne-wubbena）组合解算宽巷模糊度时易受到码硬件延迟和观测噪声的影响而固定错误。利用北斗三频数据和GIM（grid ionosphenimap）产品,通过固定的超宽巷模糊度以及构造相位无几何组合解算宽巷模糊度,进而重构得到高精度电离层延迟,并且分离了码硬件延迟总量。结果表明,GIM模型辅助条件下宽巷模糊度固定成功率能达到100%,且消除了系统性偏差;电离层重构值与GIM模型改正值存在约1 m的差异,等效精度约6TECU;分离的码硬件延迟变化平稳,标准偏差不超过0.3 m。     

基于北斗三频宽巷组合的RTK单历元定位方法

为发挥北斗三频超宽巷或宽巷模糊度易于固定的优势,提出一种利用宽巷观测值的北斗单历元定位方法。首先使用载波伪距组合求解最容易固定的(0,-1,1)组合模糊度,其次基于模糊度已固定的(0,-1,1)组合观测值通过CIR方法单历元求解第二个宽巷模糊度(1,-1,0)组合模糊度。(1,-1,0)组合观测值噪声和电离层延迟综合影响最优,因此基于(1,-1,0)组合观测值进行单历元坐标解算。实验结果表明,文中提出的单历元定位方法,能够依据单历元数据最终成功解算出地面点坐标,统计精度为平面2.2cm,高程5.4cm,在满足部分领域应用要求的情况下提高效率和抗干扰能力。     

北斗系统短基线解算数据处理方法

北斗卫星导航系统基线解算和高精度定位中的关键问题是整周模糊度解算。针对北斗系统的相对定位问题,该文利用B1、B2载波相位观测值组成宽巷双差观测值,利用搜索算法固定宽巷双差整周模糊度,建立宽巷及B1、B2的双差观测方程,并利用搜索算法固定B1的整周模糊度,进而固定B2的整周模糊度。以武汉大学PANDA软件处理结果作为参考值处理16km以下的四段基线进行算法的试验检验,结果表明,四段基线在E方向、N方向、U方向的精度分别为1.5cm、2.0cm、5.0cm,验证了利用宽巷组合观测值进行北斗系统基线解算是可行的,其精度和GPS系统相当。