考虑随机模型精化的精密GPS动态定位新方法

GPS动态定位要求建立函数模型和随机模型。函数模型描述的是观测值和待估参数之间的物理和几何关系，随机模型描述了GPS观测值的统计特征，并通过观测值的方差协方差给定了每个观测值对最后的定位结果的贡献。正确给定函数模型和随机模型对于GPS定位结果的估计和观测值的粗差探测均至关重要。由于有各种误差存在于伪距和载波相位观测值中，一般GPS动态定位模型均采用双差观测值来构建函数模型。有时候，仔细地使用单差观测值，较之双差观测值有更多的优点，给出了选用单差观测值的理由。但是单差观测值给函数模型带来了接收机钟差，如果直接使用单差观测方程，设计矩阵是奇异的。为了解决这个问题，将伪距观测值中接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数。至于载波相位观测值，首先选定一个参考卫星，然后在观测方程的右端同时增加一正一负的参考卫星单差整周模糊度，将正项与接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数，将负项和原观测方程中的单差整周模糊度项合并为双差整周模糊度，而参考卫星观测方程的模糊度项则为零，这样无须组建双差观测值，软件实现较容易，也可以直接使用LAMBDA法求整周模糊度，最终也解决了观测方程奇异的问题。准确理解观测值的统计特征是建立GPS随机模型的基础，长期以来GPS商业软件均采用简化模型。关于GPS随机模型的研究远没有函数模型那样受到广泛关注，静态GPS定位可以采用方差协方差分量估计等严密的方法，而动态定位无法承担方差协方差分量估计的计算负担。GPS观测值的信噪比(SNR)是GPS接收机观测过程中的副产品，影响SNR值的因素，如大气层、多路径、接收机内部电路等，也正好是GPS观测值的误差源，因此GPS观测值的方差与SNR存在一定的对应关系。利用这个对应关系来精化GPS随机模型。为了验证本文采用的函数模型的正确性和随机模型的有效性，我们对1999年的一次实测数据(包括零基线和短基线)进行了试算。与零基线的真值和GPSurvey 2．35处理的短基线静态结果比较，表明使用的函数模型是正确的。简化随机模型和精化随机模型处理的结果比较说明精化模型提高了基线处理的精度，同时说明了研究GPS随机模型精化的必要性。     

RFID辅助INS/里程计的人员定位在数字矿山中的应用

井下人员定位是实现数字矿山的重要组成部分。INS/里程计组合系统用于井下定位已经无法满足高精度的需求,且两类传感器均存在累积误差,因此,提出一种利用射频识别(RFID)辅助的INS/里程计的人员定位算法。首先介绍了INS/里程计组合定位的系统状态模型和观测值模型,给出了RFID辅助模型的观测值,为提高传感器组合稳定性,引入联邦滤波器,给出基于RFID辅助INS/里程计的人员定位系统具体流程,最后进行模拟实验,验证了算法的有效性。结果表明,通过RFID提供的高精度位置观测值能有效提高INS/里程计井下人员定位效果,联邦滤波器提高了滤波的收敛速度和精度,平面精度提高了1/3左右,确保了井下人员长时间定位的精度要求。     

谈GPS-RTK测量技术的应用与体会

一、前言 实时动态测量RTK（Real Time Kinematic）定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。     

基于加权的伪距和历元间相位差分模型GPS单点定位方法

在星载GPS精密定轨或单点定位中,尤其单频接收机的情况下,仅利用相位观测值,由于需要解算模糊度方程通常奇异,仅利用伪距观测资料,由于伪距观测值的噪声影响使得难以实现高精度定位要求。鉴于此,本文讨论了基于加权的伪距和历元间相位差分模型的GPS单点定位方法,该方法既能改善方程奇异性,又无需考虑模糊度因素,能确保观测值的精度。本文分别探讨了伪距观测方程和历元间差分相位观测方程,并给出了联合误差模型,推导了权值的计算公式和参数解算公式,最后基于动态单点定位考虑,探讨了基于加权的伪距和历元间相位差分模型的序贯最小二乘参数解算一般表达式。     

抗差卡尔曼滤波在GPS动态定位中的应用

基于Kalman滤波的GPS动态定位中，动态观测量及其相应的动态模型可能存在异常，若数据处理不考虑对这些异常的特别处理，则模糊度的估值及其所提供的动态信息将极不可靠，按抗差估计原理，文中构造了状态向量和观测值对模糊度的影响函数，并由此建立了动态GPS定位的抗差Kalman滤波解法，实际计算验证了该方法的实用性和可靠性。     

单历元GPS非差相对定位模型的研究

相对于双差模型来说，GPS非差模型也有其自身的优势，但是非差模型存在秩亏和非差模糊度非整数特征等问题，提出几个参数重整的原则解决了上述问题，并详细地给出不同类观测值的参数重整方案，构建单历元非差相对定位函数模型，同时给出其简化的随机模型，最后通过处理零基线和短基线的实测数据验证本文定位模型的正确性。     

BDS实时精密动态定位最优观测值弹性选取方法

传统的BDS精密动态定位的处理方法通常是根据基线长度的经验阈值来确定采用原始观测值或无电离层(IF)组合观测值，而不同区域、不同时间的电离层延迟是不同的，在基线长度阈值固定的情况下很难得到最优解，尤其是在基线长度连续变化的动态定位中。本文提出了一种最优观测值弹性选取(FOS)方法用于动态基线的BDS实时定位，新方法基于不同观测值的测量噪声和双差观测值电离层残差的关系确定基线解的最优观测值。当电离层残差大于IF观测值测量噪声时，IF方法将优于原始B1观测值，反之，B1观测值将更优。静态测试结果表明，FOS方法的定位结果相对于B1方法在E、N、U方向上分别提高了约9.6%、7.5%和11.4%,相对于IF方法，精度分别提高了8.6%、9.9%和12.2%;相对于B1和IF方法，FOS方法在动态测试E、N、U方向上分别提高了11.1%、13.7%、17.0%和8.3%、10.7%、13.8%,模糊度固定率分别提高了16.9%和10.2%。     

GPS/GLONASS单频伪距单点定位的权比分析

GPS和GLONASS存在系统差异,组合定位时,采用方差分量估计可得到更加准确的结果。由于Helmert方差分量估计算法效率较低,难以满足动态定位的需要。因此,GPS/GLONASS组合定位时要求对两类观测值先验定权。GDOP是GPS单系统定位中的精度指标。提出基于加权GDOP公式得到GPS观测数据的GDOP阈值自适应确定两类观测值的权比值,并用实测数据验证其可行性。     

GPS＆Galileo相位组合观测值模型研究

在保持组合模糊度整周特性的前提下，探讨了不同卫星间的相位观测值组合问题，包括系统内和系统间卫星的相位观测值组合。重点研究了GPS与Galileo卫星的相位组合观测值模型，对组合观测值的误差影响进行了详细分析。最后通过大量的计算得出了若干具有良好特性的相位组合观测值，并给出了一种新的组合观测值选取标准。     

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。     

无电离层组合、Uofc和非组合精密单点定位观测模型比较

GNSS精密单点定位技术因其只采用单台接收机就能获得高精度的定位结果而成为近年来的研究热点。精密单点定位通常采用3种模型:无电离层组合模型、Uofc模型与非组合模型。本文从模糊度固定的角度详细论述了这3种模型的相互关系,公式推导证明了非组合模型与Uofc模型等价,且都优于无电离层组合模型;与采用等价性原理消去电离层延迟的Uofc模型相比,非组合模型将电离层延迟作为参数求解,能为用户提供附加电离层先验约束的条件,从而方便地转换为电离层加权模型。在固定宽巷模糊度的情况下,采用模糊度精度因子(ADOP)对模糊度的固定效率进行了分析,验证了Uofc模型相对于无电离层组合模型具有噪声小、不损失原始观测信息等优点。而附电离层约束的非组合模型在高精度先验电离层信息约束下能有效提高模糊度固定效率。     

Android智能手机GNSS定位性能分析

随着全球卫星导航系统(GNSS)的发展和移动通信技术的进步,用户对位置服务(LBS)提出了更高的要求. 本文采用市面上常见的两部Android智能手机采集GNSS数据,对Android智能手机伪距单点定位(SPP)和单频精密单点定位(PPP)算法进行研究,分析了在不同条件下智能手机的SPP、单频PPP定位性能. 结果表明:在使用多普勒平滑伪距和信噪比随机模型的基础上,Android智能手机GPS单系统的SPP定位精度可达3 m,GPS、Galileo、GLONASS、北斗卫星导航系统(BDS)四系统定位精度可达亚米级. 在单频PPP静态定位中,在GPS单系统下,定位精度仅能达到米级,且收敛时间较长;在GPS、Galileo、GLONASS、BDS四系统下,定位精度可达亚米级,且平面方向可在40 min内收敛. 在单频PPP动态定位中,手机的定位精度仅能达到米级.      

Android智能终端GNSS定位精度分析

目前,普通智能终端的平面定位精度在5 m左右。2016年,Google公司推出Android系统7.0版本,开始支持输出GNSS（global navigation satellite system）原始观测值。通过改正和计算,可以获得Android智能终端的伪码和载波相位观测值,从而实现较高精度的GNSS定位。研究采用华为P9手机进行,在观测条件良好的情况下,采集静态的GNSS原始观测数据,并采用多种方式分别进行定位解算,并分析其定位精度。同时,在相邻观测点放置NovAtel DL-V3-L1型接收机进行对比。实验表明通过静态下精密单点定位或者载波相位差分定位的方式,可以显著提升智能终端的定位精度,达到分米级水平。     

Analysis of long-range network RTK during a severe ionospheric storm

The network-based GPS technique provides a broad spectrum of corrections to support RTK (real-time kinematic) surveying and geodetic applications. The most important among them are the ionospheric corrections generated in the reference network. The accuracy of these corrections depends upon the ionospheric conditions and may not always be sufficient to support ambiguity resolution (AR), and hence accurate GPS positioning. This paper presents the analyses of the network-derived ionospheric correction accuracy under extremely varying – quiet and stormy – geomagnetic and ionospheric conditions. In addition, the influence of the correction accuracy on the instantaneous (single-epoch) and on-the-fly (OTF) AR in long-range RTK GPS positioning is investigated, and the results, based on post-processed GPS data, are provided. The network used here to generate the ionospheric corrections consists of three permanent stations selected from the Ohio Continuously Operating Reference Stations (CORS) network. The average separation between the reference stations was ∼200 km and the test baseline was 121 km long. The results show that, during the severe ionospheric storm, the correction accuracy deteriorates to the point when the instantaneous AR is no longer possible, and the OTF AR requires much more time to fix the integers. The analyses presented here also outline the importance of the correct selection of the stochastic constraints in the rover solution applied to the network-derived ionospheric corrections.     

基于手机定位方法的研究与精度分析

对手机定位方法进行研究,通过实验采集数据,对手机定位的精度和导航的准确度进行检验。仅从GPS这种方式进行实验检测可知,手机GPS方式定位的精度在50m以内,无论是在市区还是郊区变化不大。手机以目前的精度足以满足大家出行需要。     

GPS动态定位技术及其应用

分析GPS动态点定位、伪距差分定位和综合伪距与载波相位定位的理论与方法,重点讨论了广域差分(WADGPS)和运动中确定整周模糊度的相位测量技术(OTF),最后探讨了这些方法在海洋测量中应用的有关问题。     

单频北斗手持终端PPP定位与精度分析

传统的无电离层组合精密单点定位技术(PPP)只适用于双频观测值,无法充分利用多频观测值的观测信息,限制了PPP技术的发展。对于GPS、GLONASS的PPP静态、动态事后解算研究已比较成熟,但实时北斗PPP还处于研究阶段。鉴于此,对单频北斗实时PPP进行了研究;基于BDS系统,建立了单频北斗PPP模型;利用定制手机进行了测试实验,以验证模型的正确性,并分析了单频北斗手持终端实时PPP的定位精度。     

静态精密单点定位的精度和收敛性分析

精密单点定位(PPP)是当前GPS界研究的热点之一。为讨论其精度及收敛性,应用TriP软件处理分析5 min、30 min、2 h、24 h不同时段长度的单站GPS观测值。结果表明,随着观测时间的增加,定位精度不断提高,30 min内即可稳定在厘米级,最终实现毫米级精密定位。与此同时定位结果不断收敛,且收敛速度由快变慢,前15 min收敛较快,此后随观测时间的增加收敛速度逐步变慢且逐渐趋于缓和。     

VLBI技术测月的数学模型探讨

近年各国已纷纷制定测月计划,采用何种技术对月球进行定位,变得尤为重要。本文通过对VLBI技术特点进行分析,VLBI是目前大地测量中精度最高的技术手段,但只适用于深空探测,因为深空射电信号到达地面时,可看作平行信号。本文针对VLBI技术特点及数学模型,对存在不可忽略视差的VLBI测月模型,通过级数展开,解决月面射电信号到达地球时的视差问题,并顾及地球自转得出最终数学模型,通过站间一次差分消除钟差等影响,得出VLBI对近轨天体(月球)表面射电源定位的数学模型。     

The probability distribution of the GPS baseline for a class of integer ambiguity estimators

In current global positioning system (GPS) ambiguity resolution practice there is not yet a rigorous procedure in place to diagnose its expected performance and to evaluate the probabilistic properties of the computed baseline. The necessary theory to bridge this gap is presented. Probabilistic statements about the `fixed' GPS baseline can be made once its probability distribution is known. This distribution is derived for a class of integer ambiguity estimators. Members from this class are the ambiguity estimators that follow from `integer rounding', `integer bootstrapping' and `integer least squares' respectively. It is also shown how this distribution differs from the one which is usually used in practice. The approximations involved are identified and ways of evaluating them are given. In this comparison the precise role of GPS ambiguity resolution is clarified. Received: 3 August 1998 / Accepted: 4 March 1999