基于多普勒测速的GPS单历元动态定位算法

在传统的GPS单历元动态定位参数估计中,由于先验约束信息较少,模糊度求解和定位性能往往较低。据此,研究了多普勒测速在GPS单历元动态定位中的应用,提出了一种附有GPS多普勒测速信息约束的坐标更新方法,即利用移动载体先验坐标和多普勒测速信息预测当前历元坐标。考虑到该方法进行坐标更新的精度较高和传统单点定位坐标更新的稳健性较强等特点,在此基础上给出了相应的单历元整周模糊度参数求解策略,进一步提高了该方法的定位性能。试验结果表明,所提出的算法相对于传统的无速度信息坐标约束的GPS单历元动态定位算法,其模糊度浮点解精度、模糊度固定率和平均定位精度均有了进一步提高,尤其是在观测卫星数较少、卫星几何结构较差的情况下更为明显。     

BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法

针对我国地区观测数据的实验定位结果精度问题,该文提出BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法,研究了BDS/GPS单参考站非差实时动态定位算法模型,流动站使用非差误差改正数,不需要进行双差观测值的组合。参考站将非差误差改正数传递给流动站,对流动站的观测值进行误差改正,可以直接固定流动站的模糊度。实验表明:在我国南方地区BDS精度要优于GPS,而在北方地区,BDS/GPS定位精度和GPS定位精度明显优于BDS。并且与单系统相比,组合系统的可视卫星数明显增加,改善了卫星空间几何分布结构,从而提高了导航定位的可用性和精度。     

GPS/GALILEO多频组合差分定位研究

研究了多频多系统卫星导航定位的关键技术,比较了TCAR、CIA、LAMBDA3种多频观测值整周模糊度的单历元解算方法,给出了GPS/GALILEO多频组合定位模型,仿真GPS/GALILEO多频观测数据验证了所用方法的正确性。仿真数据处理结果表明,GPS/GALILEO组合定位能提高基线解算精度,其基线定位误差在2 cm范围内。     

北斗/GPS抗差移动窗口定权位移探测

蠕变状态下Kalman定位精度通常与观测值方差有极大关系,BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS组合观测值方差易受观测值权比精确度的影响。为了提高位移探测精度、缩短初始坐标收敛时间及降低监测成本,本文采用时钟同步双天线BDS/GPS接收机,在构建单频单差组合定位模型基础上,分别对GPS和BDS观测值等价权进行抗差处理,利用引入时间相关遗忘因子的Helmert方差估计,精确确定GPS与BDS观测值权比,最后通过实时更新观测值方差,实现扩展Kalman滤波的逐历元定位。试验结果表明,针对短基线(1km),BDS/GPS抗差精密定权Kalman方法可显著缩短初始坐标收敛时间,位移探测精度可达到亚毫米级,位移收敛速率与移动窗口参数基本成反比关系,适用于具有蠕变特征形变体的监测。     

GPS/GLONASS组合静态相位相对定位算法

论文介绍了GPS/GLONASS组合静态相位相对定位模型,将GLONASS双差观测方程的模糊度参数表示成参考卫星的单差模糊度和双差模糊度参数;用误差分析法证明了单差模糊度按实参数估计不影响基线解算精度,而GLONASS双差模糊度必须按整参数进行解算;用Helmert方差分量估计确定GPS和GLONASS观测值的合理权比。实际观测数据处理结果表明：GPS/GLONASS组合定位较单一系统解算的基线精度均有提高,尤其比GLONASS单系统的解算精度有显著提高,比GPS单系统的精度也有适当提高,其中单历元基线解算精度约提高了10%,当单一系统的可用卫星数少于4颗时,GPS/GLONASS组合定位更具有应用价值。     

GPS单站定位的误差改正模型研究

GPS单站定位的作业方式、外业组织观测和数据处理等比较简单,同时,由于采用观测值不同、观测时间长短不同、定位模式和数据处理方式不同,其精度可以从毫米级到米级不等,实际应用中以伪距单点定位和精密单点定位为主。GPS单站定位不能通过求差方式来消除或消弱各项误差,为提高其定位精度,必须研究各项误差的改正模型,以便对其进行精细改正。本文用2010年10月31日CHAN站24小时的观测数据,确定各项误差在一天中的影响大小和变化规律,研究结果对精密单点定位的误差研究和GPS定位误差的教学工作等都有参考意义。     

一种联合多历元观测信息的GPS/BDS组合单点定位方法

在GPS/BDS组合单点定位中,定位精度受观测信息量影响很大,但观测时段中不可避免地会有个别历元观测信息过少,导致这些历元的定位精度很差。基于此,本文提出了一种联合多历元观测信息的GPS/BDS组合单点定位方法,以弥补单历元方法中单个历元观测信息量不足的缺点。利用开阔环境和遮挡环境下的观测数据进行分析,结果表明,在GPS单系统、北斗单系统及GPS/BDS组合系统单点定位中,多历元方法的定位精度均优于单历元方法。     

利用窗口小波去噪的高精度动态单历元定位算法

为提高动态单历元定位的精度和实现实时处理,提出了一种利用窗口小波去噪的高精度动态单历元算法。该算法首先利用常规单历元方法获得观测值残差,在当前历元右侧通过数据延拓来改善端部效应的影响,然后利用窗口小波对当前历元观测值残差去噪,通过交叉证认实现小波去噪分解层数的自适应选取,最后利用去噪后得到的较为干净的观测值实现最终定位。实验结果表明,与常规单历元定位相比,在不同的运动情况下,该方法的定位精度均有较大的提高,与小波后处理结果一致。     

长距离单历元单频非差北斗网络差分方法

针对北斗卫星导航系统现有的网络差分方法多是基于GPS系统并采用双差定位模型,而双差定位模型的采用使得网络差分方法存在一些缺陷的问题,该文提出一种长距离单历元单频非差北斗网络差分方法;首先长距离北斗基准站网向覆盖区域内的北斗用户提供非差误差改正数;然后用户内插计算出自己所需的非差误差改正数,并改正北斗单频伪距观测值的误差;最后进行单历元单频网络差分定位。实验表明,该方法能够使用单历元单频伪距观测数据实现长距离北斗网络差分定位。     

卫星观测值精度分析及随机模型精化

通过MGEX观测网CUT0测站连续10天的观测数据,采用零基线单差模型方法求解单差残差序列,并推导出北斗GEO／IGSO／MEO卫星观测值噪声。统计观测值噪声随高度角变化的情况,采用最小二乘拟合的方法建立精化的高度角随机模型。结果表明:北斗三类卫星的观测精度略有差别,精度从高到低依次为MEO、IGSO、GEO;B1频率相位观测精度约为伪距的129倍,B2频率约为118倍;北斗卫星伪距观测值的精度要稍优于GPS,相位观测值的精度与GPS相当。最后,基线测试结果表明,精化后的随机模型提高了单历元动态定位的精度,平均点位精度提高了42.1％,N、E、U方向各分量RMS改善的百分比分别为:31.6％、15.3％、31.4％。      

附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法

传统精密单点定位(PPP)时间传递算法通常把接收机钟差当作相互独立的白噪声逐历元进行估计,而忽略了钟差参数历元间的相关性。针对这一问题,本文提出了一种附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法。该算法通过利用Kalman滤波对高稳定度的原子钟钟差进行建模,拓展传统PPP时间传递模型中的接收机钟差参数,并给出了Kalman滤波过程噪声协方差和初始状态向量的确定方法。试验结果表明:该算法可以有效避免传统算法时间传递结果需要一定收敛时间的问题,使解算结果更加符合原子钟的物理特性,能够显著提高时间传递结果的精度和稳定性,可将单站时间传递精度平均提高58%,站间时间传递精度平均提高51%。     

一种GPS测定姿态的新方法——具有坐标函数约束的单历元阻尼LAMBDA算法

在作者提出的GPS单历元阻尼LAMBDA算法的基础上,结合固定边长条件,给出了一种GPS姿态定位的新方法。该方法的特点在于:(1)仅利用当前一个历元的GPS观测数据;(2)在单历元法方程中添加阻尼矩阵,克服了LAMBDA方法的局限性,提高了模糊度搜索速度;(3)利用三台接收机的固定边长条件直接平差,可以提高模糊度解算的可靠性和定位精度。     

基于GPS技术的滑坡动态变形监测试验结果与分析

结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干监测点,并用GPS单历元定位技术和RTK技术对该滑坡体进行了连续实时监测。通过对该滑坡从开始滑动至产生破坏全过程监测数据的处理与分析,以及将GPS监测结果与全站仪三维监测结果的对比,发现在观测条件较好和基线较短时,基于Track模块GPS单历元定位技术监测滑坡变形的平面精度在5mm左右,高程精度约为9mm;RTK定位技术的平面精度在11mm左右,高程精度约为17mm;而用小波变换等方法进行滤波后的精度还会更高。     

FirCAR算法的OTF快速定位方法

根据GNSS不同频率间整周模糊度的约束关系,提出一种基于多频整周模糊度间关系约束的模糊度新算法(dual-frequency integer relationship constrained ambiguity resolution,FirCAR)。FirCAR可快速动态解算出高高度角卫星的整周模糊度,将已经固定的整周模糊度视为高精度的伪距观测值应用到下一步的浮点解重算中。结合模糊度搜索算法,如LAMBDA,在模糊度搜索方面的高效性,根据重算后的浮点解进一步解算其他未固定的模糊度解。模糊度固定成功后,即可实现OTF(on the fly)快速定位。实测数据表明,FirCAR算法在静态和动态观测条件下,模糊度初始化所用的平均观测历元数分别为1.04和1.10。与常规的模糊度搜索算法的对比试验表明,结合FirCAR算法模糊度固定所用的观测历元数分别减少了39%和18%。     

A new multipath mitigation method based on adaptive thresholding wavelet denoising and double reference shift strategy

Multipath disturbance is one of the major error sources in high-accuracy positioning for global navigation satellite system (GNSS). Although various methods based on software and hardware strategies have been developed to mitigate this error, they are still limited by different kinds of factors and the effect is not ideal. After analyzing the existing methods, a new single-difference sidereal filtering method, based on adaptive thresholding wavelet denoising and double reference shift strategy (ATDR), is proposed to mitigate multipath effects for static short-baseline GNSS applications. The key idea of the proposed method is the use of both the adaptive thresholding wavelet denoising to extract an accurate multipath correction model from the reference Day and the double reference shift strategy to mitigate multipath for subsequent Day 2 more accurately and efficiently. By applying the introduced adaptive thresholding method, the average improvement rate of the RMS values of the single-difference residuals can reach about 15.82% compared with the constant thresholding method. Moreover, after applying the proposed ATDR method, the 3D positioning precision is improved by about 37.73% for the single epoch mode with 30 s data sampling rate and about 31.22% for the continuous mode with 1 s high sampling rate compared with the original results. Even compared with the constant thresholding single orbital reference (CTSR) method, the improvement percentage is about 33.94% in single epoch mode and about 25.40% in continuous mode for 3D positioning precision, respectively. In conclusion, the results of the two experiments indicate that the proposed ATDR method performs much better than the CTSR method in mitigating multipath for different sampling rates and different processing modes in the measurement domain for GNSS static short-baseline postprocessing applications.     

GPS多路径误差分析及探测方法

多路径误差严重影响动态GPS测量精度,且很难将其彻底消除.介绍多路径效应的机理及特性,利用相同环境下、连续卫星周期间数据取差以及连续历元坐标序列的移动平均方法削弱多路径误差,提高定位精度.     

航空测量场景下的中长基线动态定位方法

单基站中长基线动态相对定位受到大气残余误差影响,无法快速固定整周模糊度,定位精度和可靠性不如短基线场景。在航空测量场景下,流动站与基准站之间的基线由短到长变化,利用短基线场景下固定的整周模糊度反算得到高精度的电离层延迟量,并对其进行建模预报。随着基线变长,利用预报的电离层延迟约束中长基线定位模型,实现快速模糊度固定。本文分析了动态长基线情形下的电离层延迟的时变特性,采用滑动窗口进行电离层建模预报,讨论了该方法在航空测量实际作业中的实施条件、定位精度及模糊度固定情况。实测机载数据的解算结果表明,使用该方法,当测量载体出发阶段处于短基线场景下,单基站相对定位结果就可以达到接近100%的模糊度固定率,且定位精度保持在厘米级,显著减小了航空测量任务的作业成本。     

一种提高单历元解算大高差短基线精度的方法

单历元基线解算可以避开传统基线解算中周跳探测等复杂的数据预处理过程。但是当两站高差较大时,即使是短基线,通过双差技术也不能充分消除对流层延迟,且残余对流层误差对单历元基线解算的影响较大,定位精度无法达到毫米级水平。针对以上问题,该文提出了采用半参数广义补偿最小二乘对大高差短基线进行单历元解算,削弱残余对流层误差影响的方法。实际算例表明,与常规的最小二乘法相比,该方法能很好地分离GPS残余对流层误差,各方向定位精度能达到毫米级水平。     

广州市CORS系统实时动态定位精度测试

分析了GZCORS试运行阶段的实时动态GPS定位数据,验证了其实时动态定位初始化时间、定位精度、时间可用性等都优于设计精度,表明了其具有很好的定位精度和稳定性.