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。     

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。     

两种周跳探测方法在北斗三频中的应用比较研究

以多频组合观测值理论为基础,利用北斗三频实测数据,对比分析多频伪距/载波相位组合法和MW & Geometry-free组合法对北斗三频载波相位周跳的探测情况.结果表明,两种方法不但探测精度较高,而且对大小周跳都可以快速准确地探测出来,都可以应用于三频载波相位的周跳探测中.     

北斗三频组合数据在周跳探测和修复上的应用

随着新一代卫星导航定位系统中多个频率观测数据的应用,利用多频载波相位数据的组合特性将会使周跳的探测和修复变得更加快速准确.本文利用多频组合观测值理论,选出适合北斗数据的组合系数,并结合伪距/载波相位组合方法,对北斗三频实测载波数据进行了周跳的探测与修复研究,试验结果表明无论是小周跳、大周跳以及各种粗差,该方法都可以快速...     

北斗IGSO卫星频率间卫星钟偏差分析

北斗卫星均提供三频信号,联合使用三频信号有诸多优势。然而三频载波相位观测值间存在频率间卫星钟偏差(IFSCB),限制了三频卫星信号的联合使用。本文利用41个测站连续7天的数据对北斗IGSO卫星IFSCB进行分析,结果表明:IFSCB时间序列随时间变化,其振幅最大可达0.03m;通过对IFSCB时间序列自相关分析,得出IFSCB的周期为86,160s;在考虑240s延迟后,C06、C09和C10卫星连续两天IFSCB时间序列的平均互相关在0.89以上,而C07与C08卫星小于0.4;IFSCB的预测精度为0.003m。     

使用抛物面定向天线分析北斗三号星上伪距和载波测距偏差

对于全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS),观测值测距性能会影响系统基本服务能力。大口径抛物面天线能够较好地削弱地面设备和环境对信号采集的影响。基于抛物面天线数据分析北斗三号全球卫星导航系统(BeiDou-3 global navigation satellite system, BDS-3)的观测值特性和测距性能。结果显示,B1I、B3I、B1C、B2a和B2b 5个频点上均未发现与北斗二号卫星类似的相同量级卫星星上伪距偏差,部分频点伪距多路径存在波动,但与高度角的相关性不强,所有卫星测距偏差变化的平均量级为0.1 m。使用载波三频组合分析北斗三号卫星各个频率载波观测值的多路径变化和噪声水平,载波三频组合存在毫米量级的变化波动,但这种变化并未显示出与时间或者高度角的密切相关性,基于抛物面天线数据的载波三频组合均方根误差绝大部分小于0.6 mm。以上结果表明北斗三号卫星的伪距和载波观测值未出现系统性偏差,具有良好的测距性能。     

北斗三频数据周跳的探测方法

介绍了利用北斗三频伪距和相位组合探测周跳的原理,给出了一种周跳探测的新方法.研究了多频载波相位组合观测量的选取标准,并利用北斗卫星实测数据进行了仿真试验.结果表明:三频观测量可构造出更多组合特性良好的周跳探测检验量,对于单一频点或多个频点同时发生周跳的情况均可有效探测.     

北斗三频周跳探测方法研究

三频观测量能形成更多优良组合,有利于提高周跳探测和修复的成功率。针对目前北斗已经实现三频观测数据播发,为周跳探测与修复提供了新方法和新途径的现状,该文基于多频伪距相位组合法对北斗三频实测数据进行了数据预处理。结合北斗三频载波相位组合的特性,给出了组合观测量的选取标准,并且利用一组实测数据进行了验证。实验结果表明,在数据采样率较高、历元间电离层延迟变化可忽略时,根据该方法选取的最优伪距相位组合可探测和修复观测数据中的所有周跳。     

北斗三号新三频相位模糊度固定方法

针对北斗三号新的三频观测值,通过分析BDS-3三频线性组合观测值特性,选取高质量组合观测值,采用无几何相关GF(Geometry-Free)模型和无几何无电离层相关GIF(Geometry-Ionospheric-Free)模型分别对实测BDS-3卫星数据进行单历元三频相位模糊度解算TCAR(Triple-freque...     

基于BDS三频信号的大变形提取算法研究

提出了一种利用北斗卫星导航系统(BDS)三频载波相位信号提取大变形量的单历元算法.该算法基于监测点变形前坐标,采用BDS三频信号构建的超宽巷组合利用无整周问题的数据处理策略求取变形粗略值,通过宽巷及L1原始观测值逐步精化求得精确的变形信息.采用变形监测试验平台的一组实测变形数据进行测试,验证了本文算法的可行性.     

北斗系统周跳探测与修复方法探究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后第3个成熟的卫星导航系统。进行GNSS相位数据处理的过程中,由于某种原因,载波相位观测值突然出现整周数的跳变的现象称为周跳。周跳现象的发生将会严重影响后续的数据处理,因此,有必要在解算前完成周跳探测与修复工作。本文就北斗系统周跳探测与修复课题进行了较为全面的探究,先后介绍了高次差法、多普勒法、伪距载波相位组合法、电离层残差法、三频数据组合探测法等一系列周跳探测与修复方法,可分别应用于不同频段接收机、不同观测环境、不同数据处理模式。     

无频间钟偏差改正的BDS-2三频非组合PPP随机模型优化

针对北斗二号卫星导航系统(BDS-2)频间钟偏差(IFCB)导致多频精密单点定位(PPP)解算结果产生系统性偏差的问题,本文提出了一种适用于BDS-2无IFCB改正的三频非组合PPP随机模型优化方案,通过亚太地区分布的30个监测站数据客观评估和分析了最优随机模型建立方法。结果表明,当无IFCB改正时,BDS-2第三频率载波相位观测值方差应被放大为原始方差的2.0～4.0倍。为了进一步验证该随机模型的可用性,以放大3.0倍为例,实施了额外6个连续测站BDS-2三频观测数据非组合PPP静态和动态解。定位精度和收敛时间方面均表明,当将第三频频率载波相位观测值方差放大3.0倍后与采用真实IFCB改正具有同等性能改善效果,且均优于未顾及IFCB影响的BDS-2三频非组合PPP。     

基于北斗系统三频特性的观测质量分析

本项研究在双频消除电离层技术的基础上,根据北斗的三频特性,消除观测值中的几何观测量,得到消电离层消几何观测量的组合值,并且对同一地区两个测站同步观测数据的组合值站间单差处理,在伪距观测和载波观测两个方面,分析各类卫星观测值的噪声和多路径误差的相关特征,预估和评定北斗系统的观测质量.结果表明:地球静止轨道卫星观测值主要影...     

北斗系统载波相位动态差分定位方法

针对北斗系统高精度动态差分定位解算不够快速准确等问题,该文介绍北斗导航卫星系统载波相位动态差分定位方法:利用B1、B2载波相位观测值组成双差宽巷载波相位观测值,进行双差宽巷组合观测值整周模糊度的确定,然后解算双差载波相位观测值的整周模糊度,利用载波相位观测值进行动态定位解算;并通过BDS实测数据进行算法验证,证明本文解算的方法可以实现BDS高精度差分定位的整周模糊度动态解算,得到测站的厘米级差分定位结果。     

基于多观测量组合的北斗系统伪距方差自适应估计方法

北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统,具有地球静止轨道、倾斜地球同步轨道及中圆轨道三种卫星的混合星座,同时播发B1、B2和B3三个频点观测值,传统确定观测值向量权矩阵的方法已无法满足北斗卫星导航系统定位的需求,需要探索研究确定北斗卫星导航系统观测值向量方差-协方差矩阵的新方法,以合理使用北斗卫星导航系统观测量,提高系统服务性能。为此,提出了一种基于伪距和相位线性组合的北斗卫星导航系统伪距方差实时自适应估计方法:首先,基于北斗卫星导航系统载波相位和伪距观测值,利用观测值线性组合,构造伪距方差统计量模型;其次,充分考虑北斗卫星导航系统卫星星座特点和多路径影响,引入渐消因子,分别统计伪距均值和方差;最后,基于伪距方差统计值,构造观测值向量权矩阵。新方法克服了传统确定方差-协方差矩阵方法的局限性,能够较真实地反映北斗卫星导航系统伪距观测值向量的随机特性,可有效提高伪距单点定位精度和载波相位模糊度固定效率。北斗卫星导航系统用户机实测数据计算结果表明,基于伪距方差自适应估计的北斗卫星导航系统单点定位精度可提高约3m,模糊度成功固定时间缩短至18个历元。     

顾及GEO卫星约束的长距离BDS三频整周模糊度解算

长距离BDS三频载波相位整周模糊度解算受大气误差残余的影响较大,GEO卫星相对于地球静止也非常不利于载波相位整周模糊度的解算。利用GEO卫星的信号传播路径相对较稳定、大气延迟误差的影响不随卫星空间位置变化的特点,对GEO卫星进行更符合实际情况的大气延迟误差约束研究。利用GEO卫星B2和B3载波相位整周模糊度线性关系,降低测站差分电离层延迟误差残余对模糊度备选值的影响,进行B2和B3载波相位整周模糊度备选值的选择。通过三频载波相位整周模糊度间不包含观测误差影响的线性关系对模糊度备选值组合进行检测,并对模糊度搜索空间进行约束。利用历元间GEO卫星的模糊度备选值判断历元间电离层延迟误差残余的变化,对GEO卫星的参数估计进行更符合实际情况的约束。研究了顾及GEO卫星实际大气延迟变化和整周模糊度约束的长距离BDS三频载波相位整周模糊度解算方法。提出了利用历元间模糊度备选值确定电离层延迟约束值的方法,对GEO卫星历元间随机游走的约束值进行符合实际情况的调整。试验结果表明,本文的方法能够提高三频载波相位整周模糊度解算的效率和测站位置的精度。     

北斗三频消电离层组合周跳探测方法研究

为了实现在电离层活跃期对北斗三频观测值的周跳探测,在分析北斗三频观测值特性的基础上,推导并提出一种无几何无电离层组合周跳探测新方法,针对该方法存在不敏感周跳的问题,结合二次历元间差分的无几何相位组合法,对北斗三频观测数据进行周跳探测。并利用电离层高度活跃时期的观测数据对该方法进行验证,实验结果表明,该方法可以在强电离层影响下探测0~4周的小周跳,可考虑将其应用到北斗三频实时导航定位的周跳处理中。     

北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性分析

高精度的卫星定位测量中,由于卫星在测站上空的重复周期性运动,周期性误差是影响测量精度的重要误差源。恒星日滤波利用周期性误差的特点,提取前一天的周期性误差来改正后一天的定位结果,可滤波处理诸如多路径误差。本文从北斗GEO卫星载波相位观测值站间单差的角度来探讨其周期性特点,通过前后两天站间相位单差观测值进行对比,采用相关性分析方法,验证北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性特征。     

BDS三频模糊度解算及精度检验

北斗卫星提供3种频率载波信号,极大地推动了利用载波对用户位置和速度信息进行高精度计算方法研究。本文重点研究基于北斗卫星三频信号的载波相位模糊度解算CIR方法,通过使用函数极限的原理推导载波组合,为算法提供了理论基础;分析每一步的误差传递,选取优秀的伪距组合、相位组合,并处理数据验证算法的可行性。在短基线向量前提下,双差中忽略大气延迟的影响,验证了本文提出的几种载波组合的计算模糊度的可行性。     

基于北斗三号三频数据的周跳探测与修复

针对载波相位观测值中出现周跳的问题及北斗三号系统(BDS-3)将至少有B_(1I),B_(1C),B_(2a)和B_(3I) 4个信号提供全球公开服务的现状,研究北斗三号系统的周跳探测与修复。提出优化三频相位电离层残差二阶历元差分组合和三频无几何无电离层相位组合的信号排列顺序,可进一步削弱组合观测量的电离层延迟影响和噪声影响,并基于北斗三号的实测数据,联合STPIR法、MW法和无几何无电离层相位组合法进行周跳探测与修复实验。实验结果表明,组合观测量信号的优化排列,削弱组合观测量的电离层延迟影响和噪声影响,且所选的3个组合观测量可以准确探测所有周跳,并有效地修复。