COMBINED GPS/GLONASS PRECISE POSITIONING FOR LONG-DISTANCE BASELINES

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄＧＰＳ/ＧＬＯＮＡＳＳｏｆｆｅｒｓｍａｎｙａｄ ｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＧＰＳ＿ｏｎｌｙｕｓｅｆｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎａｒｅａｓｗｈｅｒｅｔｈｅｎｕｍ ｂｅｒｏｆｖｉｓｉｂｌｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｓｌｉｍｉｔｅｄ .ＴｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅＧＬＯＮＡＳＳｓｉｇｎａｌｓｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｖａｉｌａｂ…     

GPS/GLONASS组合精密单点定位性能分析

本文利用IGS 5个站的观测数据分7个时段进行了GPS/GLONASS组合精密单点定位计算,与单独GPS精密单点定位的结果在精度和收敛时间方面进行了性能比较。结果表明,在当前GPS卫星数量充足的情况下,增加少量的GLONASS卫星对定位精度的提高帮助不大,但能显著改善滤波收敛的时间。     

组合GPS／GLONASS精密定位的观测值随机模型

为了获得组合GPS／GLONASS精密定位结果，该文从理论和数值实例两方面分析了研究组合GPS／GLONASS观测值随机模型的重要性，提出了两种利用观测值的误差残差估计随机模型的方法，即验后估计法和方差－协方差迭代法。理论和数值结果表明，这两种随机模型估计方法与采用经验随机模型相比，可以提高整周模糊度解算的可靠性和定位精度，所提出的观测值随机模型估计方法理论上更严格，实践上可行，并建议采用方差－协方差迭代法估计组合GPS／GLONASS精密定位的观测值随机模型。     

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。     

基于单差模糊度的 GPS／GLONASS 组合相对定位模型研究

采用频分多址技术(FDMA),GLONASS系统双差模糊度固定存在两个问题:不同卫星波长不一致,双差后不能保持模糊度整数特性;共视卫星频率不同,不同卫星之间存在大小不同的频间偏差(IFB)。传统的双差不能很好处理GLONASS相对定位模糊度固定问题。文中考虑将双差所涉及的两颗卫星的站间单差模糊度分别求解,不受共视卫星波长不一致的影响。同时采用参数估计法消除不同厂商接收机的频间偏差影响。试验结果表明采用文中方法可以正确固定GLONASS模糊度,并且达到与GPS相当的解算精度,GPS/GLONASS组合定位精度和可靠性也比GPS单系统有所提高。     

Combined GPS/GLONASS data processing

To obtain the GLONASS satellite position at an epoch other than reference time, the satellite's equation of motion has to be integrated with broadcasting ephemerides. The iterative detecting and repairing method of cycle slips based on triple difference residuals for combined GPS/GLONASS positioning and the iterative ambiguity resolution approach suitable for combined post processing positioning are discussed systematically. Experiments show that millimeter accuracy can be achieved in short baselines with a few hours' dual frequency or even single frequency GPS/GLONASS carrier phase observations, and the precision of dual frequency observations is distinctly higher than that of single frequency observations.     

Combined GPS/GLONASS data processing

To obtain the GLONASS satellite position at an epoch other than reference time,the satellite‘s equation of motion has to be integrated with broadcasting ephemerides.The iterative detecting and repairing method of cycle slips based on triple difference residuals for combined GPS/GLONASS positioning and the iterative ambiguity resolution approach suitable for combined post processing positioning are discussed systematically.Experiments show that millimter accuracy can be achieved in short baselines with a few hours‘ dual frequency or even single frequency GPS/GLONASS carrier phase observation,and the precision of dual frequency observations is distinctly higher than that of single frequency observations.     

GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及结果分析

在GPS和GLONASS观测方程中考虑硬件延迟偏差的基础上,推导了GPS/GLONASS双系统组合精密单点定位的数学模型,并分析了硬件延迟偏差对估计的未知参数的影响。利用IGS跟踪站的观测数据和动态实验数据,对组合GPS/GLONASS精密单点定位模型进行了试算,并与GPS单系统精密单点定位的结果进行了比较。     

Performance analysis of integrated GPS/GLONASS carrier phase-based positioning

Due to the different signal frequencies for the GLONASS satellites, the commonly-used double-differencing procedure for carrier phase data processing can not be implemented in its straightforward form, as in the case of GPS. In this paper a novel data processing strategy, involving a three-step procedure, for integrated GPS/GLONASS positioning is proposed. The first is pseudo-range-based positioning, that uses double-differenced (DD) GPS pseudo-range and single-differenced (SD) GLONASS pseudo-range measurements to derive the initial position and receiver clock bias. The second is forming DD measurements (expressed in cycles) in order to estimate the ambiguities, by using the receiver clock bias estimated in the above step. The third is to form DD measurements (expressed in metric units) with the unknown SD integer ambiguity for the GLONASS reference satellite as the only parameter (which is constant before a cycle slip occurs for this satellite). A real-time stochastic model estimated by residual series over previous epochs is proposed for integrated GPS/GLONASS carrier phase and pseudo-range data processing. Other associated issues, such as cycle slip detection, validation criteria and adaptive procedure(s) for ambiguity resolution, is also discussed. The performance of this data processing strategy will be demonstrated through case study examples of rapid static positioning and kinematic positioning. From four experiments carried out to date, the results indicate that rapid static positioning requires 1 minute of single frequency GPS/GLONASS data for 100% positioning success rate. The single epoch positioning solution for kinematic positioning can achieve 94.6% success rate over short baselines (<6 km).     

PERFORMANCE ANALYSIS OF INTEGRATED GPS/GLONASS CARRIER PHASE-BASED POSITIONING

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅａｌ＿ｔｉｍｅｋｉｎｅｍａｔｉｃＧＰＳｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｐｌａｙｉｎｇａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒｏｌｅｉｎｂｏｔｈｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ,ａｎｄｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏｏｌｆｏｒｐｒｅｃｉｓｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｃｏｒｒｅｃｔａｍｂｉｇｕｉｔｙｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｄｅｐｅｎｄｓｏｎｏｂｓｅｒｖａ ｔｉｏｎｓｕｐｏｎａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅ…     

GPS／GLONASS组合定位中模糊度的处理

在对GPS／GLONASS组合定位的周跳探测和修复方法进行深入研究的基础上，论述了适合于两种数据联合解算的GPS／GLONASS模糊度迭代处理方法及相应的基于FARA方法的整周模糊度固定方法。在现有BERNESE Ver4.0GSP数据处理软件的基础上，增加及改进了其中的若干模块，从而研制出组合定位系统高精度数据处理软件，并进行了试验计算。结果表明，所开发的组合定位系统数据处理软件内、外符合精度均达到mm级，证明了这种高精度相对定位理论、方法、软件的正确性和可行性。     

GPS/BDS/GLONASS双频RTK定位算法研究

针对GLONASS采用频分多址技术导致双差观测方程中双差模糊度失去整周特性的问题,提出了一种基于站间单差模糊度分别求解的方法,并结合附加模糊度参数的卡尔曼滤波模型,实现了GPS/BDS/GLONASS组合RTK定位。通过自编RTK程序对GPS、BDS与GLONASS双频实测短基线数据进行测试,并对比分析其他RTK模式下的稳定性与定位精度。结果表明,GLONASS单频和双频定位的模糊度固定率分别为99.8%、99.7%,其定位精度与BDS、GPS相差不大。在单频或双频RTK定位中,双系统、三系统组合定位的稳定性和定位精度明显高于单系统,其中三系统组合定位的稳定性最好,精度最高。随着频率增加,初始化时间明显减少,为实现单历元获得固定解提供了可能性。     

GPS/GLONASS组合标准单点定位性能分析

利用广播星历及伪距进行单历元单点定位,通过精度比较分析,得出GPS定位精度优于GLONASS,组合系统优于单系统;同时给出了初步的定权方案。     

基于方差分量估计的GPS/GLONASS组合点定位

介绍GPS/GLONASS组合定位模型,采用Helmert方差分量估计确定GPS与GLONASS两类观测值的精度,合理确定两类观测值的权。通过GPS/GLONASS的方差分量估计实测,GPS与GLONASS伪距观测值的精度分别为±4.560 7 m与±9.928 9 m,相应的权比约为5∶1,采用此权比进行定权,能够提高定位精度。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位研究

讨论了GPS/GLONASS组合精密单点定位的数学模型,并以IRKJ跟踪站的观测数据为例,分别利用GPS和GPS/GLONASS组合两种方式进行精密单点定位解算。计算结果表明,当GPS观测卫星数较多(9~10颗)时,组合GPS/GLONASS较单系统GPS的精密单点定位精度及收敛速度有一定改善,但效果不明显。当GPS卫星数较少(4~5颗)时,引入GLONASS卫星进行GPS/GLONASS组合精密单点定位,其定位精度及收敛速度较单系统GPS精密单点均有显著改善。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位研究

与模糊度为浮点解的精密单点定位（precise point positioning,PPP）相比,PPP模糊度固定技术具有更快的收敛速度和更好的定位精度。但当GPS卫星数目少或几何构形不好时,需要较长时间实现GPS PPP模糊度的首次固定,通过加入GLONASS卫星可以有效缩短首次固定时间。推导了基于整数相位钟法的GPS/GLONASS组合PPP模型并进行了大量实验解算。40组静态模拟动态实验表明,GPS PPP模糊度首次固定平均需要50.2 min,但在GLONASS辅助下只需25.7 min,减少了48.8%,而且定位精度也有提高。车载动态实验表明,由于受观测条件限制,GPS PPP模糊度难以固定,但在GLONASS辅助下仍能实现GPS PPP模糊度固定。     

GPS与GLONASS最新发展

主要讨论GPS和GLONASS的最新发展动态，简要介绍了GPS与GLONASS的应用特点，对多星系统的组合定位进行了，重点论述了卫星定位技术的现代化计划和精度提高情况。     

Helmert方差分量估计在GPS/GLONASS组合定位中的应用

介绍了GPS/GLONASS组合定位模型,探讨了组合定位解算中的时间系统转化和坐标系统转化的问题,研究了利用Helmert分差分量估计进行验后定权的方法及其步骤,对IGS基准站nano某一天的观测数据进行组合定位解算与分析,认为在GPS/GLONASS组合定位解算中选择1∶0.210 6的权比,能够提高单点定位的精度。     

利用UofC消电离层组合的GPS/GLONASS精密单点定位研究

利用码和载波相位观测值半和线性组合可以消除电离层一阶误差的特性,讨论了基于UofC消电离层组合的GPS/GLONASS精密单点定位的数学模型。UofC模型对两个频率上的模糊度参数分别进行估计,为进一步获得模糊度参数的整数解提供了便利。利用IGS跟踪站的GPS/GLONASS观测数据对UofC模型和传统的在两个频率码观测值间进行消电离层组合的模型进行了比较,统计结果表明,UofC模型与传统模型相比在平面位置定位精度上略有提高,但总体上差别不大。     

基于相位差分的GPS/GLONASS组合定位算法研究

针对短基线详细研究GPS/GLONASS组合定位函数模型,引入一种简单易行的模糊度求解方法以正确固定GLONASS模糊度,最后笔者自编软件实现基于相位差分的GPS/GLONASS高精度组合定位,并采用实际数据验证其正确性和有效性。结果表明：GPS/GLONASS组合系统优于单系统,采用相位观测值可获得高精度定位结果。