单历元模糊度解算问题

通常GPS单历元算法存在的问题是成功率低、可靠性差及可区分度弱。从平差本质出发论证解算失败的原因；同时也证明单纯利用观测值不能搜索到可靠的模糊度真值。     

一种单频单历元BDS／GPS组合整周模糊度解算方法

针对单频单历元组合载波相位差分技术(RTK)定位过程中存在的秩亏及模糊度解算病态等问题,提出了一种模糊度降相关的新方法。该方法引入伪距观测值进行辅助解算。首先采用经验分权法对伪距与载波相位观测值分配权重,并通过加权最小二乘法获得整周模糊度浮点解及协方差。然后通过对整周模糊度浮点解的方差-协方差矩阵进行降序排列和剔除病态模糊度。最后利用修正后的浮点解迭代搜索模糊度的整数解。试验结果表明而且可以起到良好的模糊度降相关的效果定位。      

长距离网络RTK参考站间双差模糊度快速解算算法

提出了一种长距离网络RTK参考站间双差整周模糊度快速解算方法,该方法利用双频载波相位模糊度间的线性关系确定宽巷模糊度,然后选取双频载波相位的备选模糊度组合,通过计算参考站间对流层误差和轨道误差等非色散误差,对双频载波相位整周模糊度进行搜索。实验结果表明,此方法能够快速、可靠地解算长距离参考站间的双差整周模糊度。     

一种GPS整周模糊度单历元解算方法

仅利用单历元的载波相位观测值进行整周模糊度解算,观测方程秩亏,给单历元模糊度解算带来很大困难.因此,本文提出一种单历元确定GPS整周模糊度的方法.利用单历元测码伪距观测值和双频载波相位观测值组成双差观测方程,根据方差矩阵对宽巷模糊度进行分组,采用基于LABMDA方法的逐步解算方法来确定双差相位观测值的宽巷模糊度.确定宽...     

网络RTK参考站间模糊度动态解算的卡尔曼滤波算法研究

提出一种适用于参考站网络的站间模糊度解算方法,该方法使用CA码与相位的电离层无关组合解算宽巷模糊度,利用多路径效应的周期性削弱CA码多路径效应。在宽巷模糊度得到固定后,利用卡尔曼滤波对L1模糊度进行估计,并使用模糊度失相关搜索算法,动态地确定模糊度。这种方法已经应用在自主开发的网络RTK软件上,并以四川GPS综合服务网络SIGN(Sichuan Integrated GPS Network)作为试验网络,进行了试验和分析。     

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。     

一种基于多频模糊度快速解算方法的BDS/GPS中长基线RTK定位模型

随着全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）进入多系统时代,空中导航卫星的可见卫星数不断增加,中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）已开始面向用户提供三频导航信号,这都有利于改善单历元实时动态定位（real-time kinematic,RTK）的精度和可靠性。中长基线单历元RTK通常采用电离层无关组合算法,但是该方法将观测噪声进行了放大,模糊度固定成功率随着基线长度的增加而明显降低。提出一种BDS/GPS（global positioning system）中长基线单历元多频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,然后将其辅助提高GPS宽巷模糊度固定成功率,最后采用将电离层延迟误差参数化的策略以提高BDS/GPS窄巷模糊度固定成功率。结合实测数据进行验证分析,结果表明本文算法是可行的。     

北斗三号多频相位模糊度无几何单历元固定方法

北斗三号全球卫星导航系统目前已提供5个频率的观测数据,因此理论上可进行多频相位模糊度解算（MCAR）。本文系统研究了MCAR的基本理论和方法,包括三频（TCAR）、四频（FCAR）和五频（FiCAR）相位模糊度固定。首先,从线性组合角度出发,给出了TCAR、FCAR和FiCAR方法在内的基本数学模型。其次,探讨了高质量信号及在不同基线长度条件下的最优线性组合。此外,分析了利用无几何模型单历元模糊度固定的常用方法。最后,利用实测北斗三号五频观测数据进行了试验。结果表明,MCAR可有效进行单历元模糊度固定,同时频率数增加可显著提高模糊度固定成功率。     

BDS-3四频短基线单历元定位方法

为了充分利用北斗三号B1I、B3I、B1C和B2a四频观测数据,该文提出了一种基于北斗三号四频组合的短基线单历元定位方法。采用无几何模型和几何模型相结合的方法依次求解两个超宽巷、三个宽巷和一个窄巷模糊度,并利用LAMBDA方法搜索固定窄巷模糊度,最后使用模糊度固定的窄巷进行单历元定位。利用北斗三号短基线实测数据进行验证分析,结果表明,该方法可以有效进行超宽巷和宽巷模糊度的单历元固定,窄巷模糊度固定率高于99%,基本可以实现短基线单历元定位,并获得厘米级定位精度。     

网络RTK参考站间模糊度固定新方法

针对当前网络RTK参考站间模糊度解算时模糊度检验的Ratio值较小、固定时间较长的局限性,提出了一种新的模糊度解算方法用于网络RTK参考站间模糊度的固定.首先在模糊度区域内对原始的模糊度通过整数变换,形成宽巷与L2模糊度及其对应的方差协方差阵,然后采用LAMBDA方法对转换后的模糊度分块序贯固定.实验结果表明,与现有的模糊度解算方法相比,本文方法不但可以快速可靠地固定宽巷整周模糊度,而且提高了L2模糊度正确固定时的Ratio值,便于模糊度的正确检验,减少了模糊度的初始化时间,提高了模糊度解算的成功率.     

信噪比的GNSS宽巷模糊度单历元固定算法

针对常规GNSS解算模糊度存在的问题,该文提出了一种新的GNSS宽巷模糊度单历元求解算法。利用单历元双频码伪距观测值和载波相位观测值得到双差宽巷模糊度浮点解,将所有浮点宽巷模糊度分别向上、向下取整建立模糊度搜索空间;将模糊度空间中的所有备选组合代入双差宽巷观测方程中进行最小二乘解算,其中单位权中误差最小的组合就是最优的宽巷模糊度组合;然后对最优组合进行正确性检验以确定宽巷模糊度。确定宽巷模糊度后,可以利用宽巷观测值和载波观测值求出基础模糊度整周解。实验表明,该文提出的模糊度固定方法具有较高的成功率和可靠性,静态数据中模糊度固定成功率达到98.84%,动态数据中模糊度固定成功率达到了99.60%。     

长距离网络RTK基准站间整周模糊度的快速解算

由于电离层延迟、对流层延迟等系统误差具有随测站间距离增加而相关性降低的特性,长距离情况下准确快速得到载波相位整周模糊度十分困难.因此文章提出了一种长距离网络RTK基准站间双差整周模糊度的快速解算方法,该方法利用M-W组合观测值进行双差宽巷整周模糊度的计算,结合无电离层组合观测值进行基准站间双差载波相位整周模糊度的确定,且不需线性化、不需解求方程组,各双差整周模糊度之间相互独立.最后通过实测数据进行算法验证,证明了该方法能够快速、可靠地解算长距离基准站间的双差整周模糊度.     

BDS参考站三频整周模糊度单历元确定方法

参考站载波相位整周模糊度的准确确定是实现BDS网络RTK定位的关键。本文研究了BDS参考站三频载波相位整周模糊度单历元确定方法。首先推导了参考站三频载波相位整周模糊度之间的多个整数线性关系,根据双频载波相位整周模糊度的整数线性关系,以及B1载波相位整周模糊度备选值,确定B1/B2和B1/B3载波相位整周模糊度的备选组合。然后利用不受误差影响的三频载波相位整周模糊度间整数线性关系,对整周模糊度备选值进行约束和确定。根据大气误差的空间相关性,采用以卫星高度角和方位角为依据的基准卫星选择方法,降低了对流层延迟误差残差对多频载波相位整周模糊度之间线性关系约束能力的影响。试验结果表明,本文方法能够实现参考站三频载波相位整周模糊度的单历元准确确定,且计算效率高,算法简单。     

BDS-3精密单点定位模糊度解算及性能评估

基于国际GNSS服务(IGS)提供的MGEX (Multi-GNSS Experiment)的观测数据,对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)相位小数偏差(UPD)进行估计,进一步开展基于精密单点定位(PPP)的浮点/固定解试验,分析评估其定位性能. 结果表明:北斗卫星导航系统(BDS)定位精度与GPS大致相当; BDS-3 PPP在东(E)、北(N)、天顶(U)三个方向上浮点解的平均均方根(RMS)分别为1.4 cm、1.0 cm、1.6 cm;通过模糊度固定算法,可将三个方向的定位精度提升至0.9 cm、0.7 cm、1.4 cm.      

长距离GPS/BDS参考站网多频载波相位整周模糊度解算方法

长距离网络RTK是实现GPS/BDS高精度实时定位的主要手段之一,其核心是长距离参考站网GPS/BDS整周模糊度的快速准确确定。本文提出了一种长距离GPS/BDS参考站网载波相位整周模糊度解算方法,首先利用GPS双频观测数据计算和确定宽巷整周模糊度,同时利用BDS的B2、B3频率观测值确定超宽巷整周模糊度。然后建立GPS载波相位整周模糊度和大气延迟误差的参数估计模型,附加双差宽巷整周模糊度的约束,解算双差载波相位整周模糊度,并建立参考站网大气延迟误差的空间相关模型。根据B2、B3频率的超宽巷整周模糊度建立包含大气误差参数的载波相位整周模糊度解算模型,利用大气延迟误差空间相关模型约束BDS双差载波相位整周模糊度的解算。克服了传统的使用无电离层组合值解算整周模糊度的不利影响。采用实测长距离CORS网GPS、BDS多频观测数据进行算法验证,试验结果证明该方法可实现长距离参考站网GPS/BDS载波相位整周模糊度的准确固定。     

Network-based triple-frequency carrier phase ambiguity resolution between reference stations using BDS data for long baselines

Network-based ambiguity resolution (AR) between reference stations is the prerequisite to realize a precise real-time kinematic positioning service. With the help of BDS triple-frequency signals, we can efficiently deal with the ionospheric delay and tropospheric delay, and achieve rapid and reliable AR. To overcome the inaccurate ionospheric delay estimated by the geometry-free three carrier ambiguity resolution (GF TCAR) technique, which leads to failure in the original ambiguity resolution, we propose an ionospheric-free (IF) TCAR method to resolve the ambiguity between the reference stations over long baselines. Taking full advantage of the known positions of the reference stations, the easily resolved extra-wide-lane (EWL) ambiguity, and the IF phase combinations, we can reliably fix the wide-lane (WL) ambiguity. A Kalman filter is applied to estimate precise IF ambiguities and the original ambiguity is resolved with the fixed WL ambiguity. A numerical analysis with triple-frequency BDS data from three long baselines of a CORS network is provided to compare the AR performance of GF TCAR with that of IF TCAR. The results show that both methods can reliably resolve the WL ambiguity with a remarkable correctly-fixed rate of higher than 99%, and the reliably-fixed rates of the IF TCAR slightly increase from 92.19, 94.67 and 94.61–98.26, 99.54 and 97.51% for the three baselines. Herein “correctly-fixed” and “reliably-fixed” mean the difference between the float ambiguity and the true one are less than ± 0.5 and ± 0.25 cycles, respectively. On the other hand, the AR performance of the original signals with the IF TCAR method is much better than that with the GF TCAR method attaining a 100% correctly-fixed rate, while the GF TCAR method can hardly fix the original ambiguity with the largest bias being as much as 4 cycles because of the amplified systematic bias.     

An approach for instantaneous ambiguity resolution for medium- to long-range multiple reference station networks

Integer ambiguity resolution (AR) is a prerequisite for all high-precision (centimetre level) GPS applications that utilise multiple reference station (MRS) networks. However, due to the presence of distance-dependent GPS errors, notably atmospheric refraction, AR across the network is difficult on an epoch-by-epoch basis, especially for medium- to long-range (typically 30–130 km as used here) MRS networks. This paper presents an approach for medium- to long-range instantaneous AR for MRS networks, based on an ionosphere-weighted observation model and network geometry constraints, along with a multiple ambiguity validation test procedure. The performance of the proposed method was demonstrated through two case-study examples from Australia and Norway. Our test results show that the instantaneous AR success rate varied from 93% (131 km baseline) to 98% (35 km baseline). It is also shown that the adopted high-precision prediction models for the double-difference (DD) ionospheric delay and residual tropospheric zenith delay (RTZD) are of benefit to the high success rate of the network AR. Due to its epoch-by-epoch nature, the proposed approach is insensitive to cycle-slips, rising or setting satellites, or loss-of-lock.     

Grid point search algorithm for fast integer ambiguity resolution

A Grid Point Search Algorithm (GRIPSA) for fast integer ambiguity resolution is presented. In the proposed algorithm, after the orthogonal transformation of the original ambiguity parameters, the confidence ellipsoid of the new parameters is represented by a rectangular polyhedron with its edges parallel to the corresponding axes. A cubic grid covering the whole polyhedron is then identified and transformed back to the original coordinate system. The integer values of the corresponding transformed grid points are obtained by rounding off the transformed values to their nearest integer values. These values are then tested as to whether they are located inside the polyhedron. Since the identification of the grid points in the transformed coordinate system greatly reduces the search region of the integer ambiguities, marked improvements are obtained in the computational effort. Received: 13 October 1997 / Accepted: 9 June 1998     

Fast ambiguity resolution for long-range reference station networks with ionospheric model constraint method

GPS Solutions - Ambiguity resolution (AR) speed is one of the most important performance indicators of a network RTK (real-time kinematics) system. Given the low correlation between the error...