三频载波相位伪距平滑算法分析与比较

针对现代化卫星导航系统的三频新特点,本文推导了利用多频载波相位平滑单频伪距及组合伪距的一般算法,提出通用的计算方程和解析表达式,比对了三频GNSS系统中的3种平滑算法,并进行实测数据验证和分析。理论分析表明三频二阶伪距平滑算法噪声方差性能最差,三频一阶伪距平滑算法噪声方差性能与双频伪距平滑算法相当。     

载波相位平滑伪距单点定位精度分析

介绍了载波相位平滑伪距单点定位原理,分析了在用GPS接收机导航解误差因素。通过对静态和动态条件下实测数据的检测与分析,检验了观测噪声、飞行速度和高度等因素与GPS导航解精度的关系。     

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。     

单频载波相位移动开窗平滑伪距算法及精度分析

传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响,容易出现平滑结果发散的问题。提出采用移动开窗法减弱未模型化的电离层延迟影响,并建立了数学模型。通过公式推导发现:移动开窗法可以消除电离层延迟趋势项的影响。在静态定位实验中,所提出的算法在E、N、U三方向精度分别达到9.5 cm、18.0 cm和13.7 cm,比原始伪距定位结果分别提高了2.4、1.5和3.6倍。结果表明,所提出的算法可以显著减弱电离层影响,大幅提高伪距定位精度,且同时适用于静态和动态定位,其最优结果精度与加权Hatch滤波相当,但是窗口选择性更广,结果更为平滑。在各种应用场景下,推荐统一的平滑窗口为7 min。     

电离层延迟变化自模型化的载波相位平滑伪距算法

传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响,容易出现平滑结果发散和精度下降的问题,而现有的解决方案对精度提高有限或需要外部精密电离层改正数据的支持。本文研究了电离层的变化规律并建立回归模型,在此基础上提出了一种自模型化电离层延迟变化的单频载波相位平滑伪距算法。此算法利用伪距和载波观测量中含有的电离层延迟信息进行电离层延迟建模,从平滑伪距中扣除了历元间电离层延迟变化值,有效避免了平滑伪距的发散问题。利用自编软件GNSSer实现了电离层自模型化的载波平滑伪距算法,并采用静态与动态实测观测数据进行了定位试验和精度分析。算例结果表明:①长时段常规Hatch滤波受电离层影响非常严重;②自模型化电离层延迟可达厘米级的精度,在30 min窗口内,使用线性移动开窗拟合法效果最佳;③自模型化电离层改正可以有效消除平滑伪距电离层影响,随着时段窗口的增加,精度没有降低;④利用本文提出的算法进行逐历元单频平滑伪距单点定位,在静态与动态的NEU方向都达到了亚分米级别的定位精度,其中,动态定位测试中水平和高程方向精度为6.25和10.4 cm,比原始伪距分别提高了5.4倍和3.3倍。     

利用载波相位平滑伪距分析深圳市电离层变化规律

如何削弱电离层延迟误差是GNSS精密定位中的关键技术之一。基于深圳市连续运行参考站2009年的观测数据,利用载波相位平滑伪距计算天顶方向的电离层延迟,采用曲面拟合模型,对电离层模型系数以及硬件延迟进行估计,得到电离层总电子含量,分析深圳市电离层的季节性变化及其周日变化,并得出一些有益结论。     

利用载波相位平滑伪距分析深圳市电离层变化规律

如何削弱电离层延迟误差是GNSS精密定位中的关键技术之一。基于深圳市连续运行参考站2009年的观测数据,利用载波相位平滑伪距计算天顶方向的电离层延迟,采用曲面拟合模型,对电离层模型系数以及硬件延迟进行估计,得到电离层总电子含量,分析深圳市电离层的季节性变化及其周日变化,并得出一些有益结论。     

顾及有色噪声影响的位置域双频载波相位平滑伪距算法

载波平滑伪距技术是一种有效的GNSS数据处理技术,在很多高精度实时定位场合得到了广泛的应用。本文在随机模型中考虑载波相位时间差分观测量中有限冲激响应有色观测噪声的影响,推导出采用递归最小二乘方法的距离域和位置域双频载波相位平滑伪距算法,并利用实测数据验证了新算法的有效性。试验表明,相位平滑伪距能够减小伪距观测值的误差,提高伪距观测量的精度,从而提高定位精度;相对于传统的算法,距离域与位置域滤波的伪距平滑精度均有提高,三维定位误差精度均得到改善;同时表明,载波相位时间差分的有色噪声对平滑效果和定位精度有一定的影响。     

GPS载波相位平滑伪距精度分析与应用探讨

分析了载波相位平滑伪距在动态短基线解算、精密单点定位、动态长基线解算的精度,提出了载波相位平滑伪距在多种高精度定位中的应用。     

单点定位中一种载波相位平滑伪距方法

针对伪距单点定位精度低,定位结果发散等问题,该文提出一种基于卫星高度角的卡尔曼滤波相位平滑伪距方法。基于该方法利用载波相位信息对C/A码伪距进行平滑,并用最小二乘法求解用户位置。通过实测的静态和动态数据验证了该方法的可行性。结果表明:和最小二乘法比,该方法定位结果更加平滑,一定程度上提高了伪距单点定位精度。其中,静态定位水平精度提升了20.7%,垂直精度提升了15.7%,三维精度提升了16.8%;动态定位水平精度提升了27.8%,垂直精度提升了20.8%,三维精度提升了21.2%。     

单站GPS载波平滑伪距精密授时研究

给出了单站GPS载波相位平滑伪距授时的原理和数学模型,详细分析了单站GPS载波相位平滑伪距授时的技术难点和授时精度评定的表征量,并编程对IGS站观测数据进行处理。实验结果表明,单站GPS载波相位平滑伪距精密授时的绝对钟差精度可达到ns级。     

相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合算法

针对在导航实践中低成本MEMS使用传统紧耦合方法计算精度受到限制的问题,提出了一种采用载波相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合的算法。实验表明,使用相位平滑伪距的GNSS PPP/INS紧耦合方法后低精度的MEMS和GPS组合位置精度为dm级,速度精度为cm/s甚至mm/s,比传统C/A码紧耦合定位精度高,有较好的收敛性;其次当增加相位平滑的历元数后精度也相应提高。当出现GPS信号中断时,该方法能够加速中断以后滤波收敛的速度,将导航精度控制在中高精度惯导作业要求范围内。该方法节约了导航作业的设备成本,具有一定实际意义。     

利用相位平滑伪距进行GPS动态定位

本文叙述了载波相位平滑伪距差分定位的原理和方法，分析了采用这种方法的优点，并通过事例说明了用这种定位方法所能达到的精度。     

北斗单频相位平滑伪距精度分析

利用北斗/GPS双系统接收机于2013年第144和145天采集两组北斗和GPS单频数据,分析对应时段的GDOP值,发现北斗卫星GDOP值在4-6之间,略大于GPS的GDOP。并利用单频相位平滑伪距,分别计算各个系统平滑前后NEU方向的单点定位误差,对比结果发现,北斗的伪距单点定位经过相位平滑后精度有明显的提高,但是需要一定的收敛时间;而GPS平滑后的误差收敛很快,但精度改进不大。     

双向相位平滑伪距的硬件延迟解算研究

针对利用GPS观测数据提取TEC过程中最主要的误差来源硬件延迟问题,该文为了获取高精度TEC,在对双频观测数据处理时,改进了基于Hatch滤波的相位平滑伪距算法的使用方法,即双向平滑,取得较好的效果。研究采用了VTEC多项式和球冠谐分析模型来进行区域电离层建模及硬件延迟解算,经比较模型解算的硬件延迟与IGS发布值最大差异不超过1ns,其中VTEC多项式模型解80%差异值小于0.5ns,球冠谐函数模型解所有差异值均小于0.5ns。     

GPS单频伪距相位平滑的离散性分析

基于Hatch滤波方法进行伪距相位平滑的研究,对GPS单频伪距相位平滑的离散性进行理论分析,给出移动窗口分段平滑方法的处理方案.采用自编软件,利用IGS跟踪站数据,对单频伪距相位平滑的离散性进行数据验证;对基于Hatch滤波的移动窗口分段平滑方法的可行性和效果进行分析,结果表明:移动窗口分段平滑方法可以较好地控制单频伪...     

BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位研究

为提高卫星实时定位的精度,利用载波相位测距精度高,伪距测距可实时解算的优势,并兼顾多卫星可有效提高定位几何精度。本文采用BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位理论,应用于导航系统实时位置解算,试验表明BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位可有效改善伪距差分定位的精度,满足了高精度动态实时定位的需求。     

GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度研究

讨论了利用Hatch滤波对双频消电离层组合伪距观测值进行相位平滑,对原Hatch滤波公式中的定权方法进行了改进.在此基础上,采用JPL提供的间隔为30 s的sp3事后精密星历和卫星钟差,对GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度进行了研究.采用自编软件,利用IGS跟踪站观测数据进行了实际计算,并得出结论.     

推导GPS 3个频率相位平滑伪距方法

伪距观测值不含模糊度，在GPS定位中起着重要作用。为降低伪距误差的影响，需采用相位平滑伪距观测值。单频、双频相位平滑伪距公式在各种参考书中都有，当有3个频率数据时，这些公式有些可以引用，有些不行，因此推导3个频率时的相位平滑伪距公式。     

双自适应因子滤波算法

抗差自适应滤波算法先求解状态参数抗差解,然后根据抗差解求出的自适应因子来调节动力学模型误差对状态估计的影响。本文针对模型信息不精确和存在观测粗差的情况,提出双自适应因子滤波的思想,采用两个自适应因子分别调节动力学模型信息不精确和观测模型误差对滤波估计的影响,推导出双自适应因子滤波公式,并参考单因子计算方法给出双因子计算公式,最后通过仿真试验比较了双自适应因子滤波算法和抗差自适应滤波算法。仿真结果表明,针对观测粗差,此算法基本能够达到正常观测所得到的状态估值。对于动力学模型短时间内出现的小范围异常误差,此算法可在一定程度上削弱模型不精确对估值的影响。