非差非组合精密单点定位提取区域电离层延迟及精度评定

电离层延迟是GNSS定位中最难处理,也是很重要的的误差来源之一,目前常用线性组合的方式处理电离层延迟,这些方法都会引入多余噪声,在不同程度上影响了模糊度的整数特性,同时也造成了某些有用数据丢失。本文提出了一种基于非差非组合精密单点定位的方式提取区域参考站电离层延迟的方法,再将提取得到的区域电离层延迟内插至仿用户站,在仿用户站实施单频PPP,最后检验得到定位的精度。实验结果表明:仿用户站单频PPP的定位精度平面方向约为4—5 cm,在高程方向低于1 dm,与全球电离层格网模型和半和改正等模型相比,采用非差非组合的方法提取电离层延迟后的定位精度更高。     

单频精密单点定位电离层改正方法和定位精度研究

分析了单频精密单点定位的难点——电离层延迟改正和周跳探测,讨论了单频观测模式下电离层延迟的模型改正和半合改正两种解决方法。在此基础上,利用自主研发的单频精密单点定位软件同时处理多组数据,比较使用不同的电离层改正方法的影响。结果表明,半合改正计算结果优于格网模型改正法。利用全球不同地区多天的数据进行单频精密单点定位,单频精密单点定位可以达到dm级的精度。     

精密单点定位的高阶电离层误差改正研究

描述了高阶电离层误差对精密单点定位(precise point positioning,PPP)的影响公式,并通过实验分析了该误差对PPP静动态定位的影响。数值结果表明,改正电离层高阶项误差可以mm级提高PPP静动态定位精度和缩短动态定位的收敛时间。     

顾及电离层延迟高阶项改正的精密单点定位

给出了顾及电离层二阶项和三阶项延迟改正的非差精密单点定位(precise point positioning,PPP)模型。利用全球均匀分布的38个IGS跟踪站,对比分析了不同纬度、不同电离层环境下电离层高阶项延迟对GNSS观测值以及静态PPP解算的影响。实验结果表明,电离层高阶项延迟对低纬度地区的静态PPP的定位结果影响最为显著,可达3～5mm;而对高、中纬度的影响则较小,分别为亚mm和mm级水平;且其影响主要体现在南北(N)方向,呈向南偏移的趋势,尤其是在低纬度地区,该分量可达3mm以上,是E方向和U方向的2～3倍。此外,电离层活跃程度对定位结果也有一定影响,其活跃期影响值相对于平静期影响...     

利用非组合精密单点定位提取区域电离层延迟及其精度评定

提出了一种利用非组合精密单点定位(PPP)提取区域电离层延迟的方法,并将区域电离层延迟内插至用户站实施单频仿动态PPP,以检验电离层延迟的提取精度。结果表明,电离层延迟内插精度受电离层活动变化影响较小,2 d内均能保证优于1 dm;单频仿动态PPP的定位精度在平面方向约为4~5 cm,高程方向优于1 dm;为便于比较分析,在仿用户站分别采用半和改正模型和全球电离层格网模型实施单频仿动态PPP,其定位精度分别为平面4~7 dm,高程1 m左右。     

高阶电离层延迟改正对精密单点定位的影响

利用BJFS和SHAO两个测站2016—2017年的观测数据,研究了高阶电离层延迟改正对静态精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)的影响。实验结果表明:高阶电离层延迟改正对静态PPP的收敛时间没有影响;高阶电离层延迟改正对PPP定位在N-S方向影响最为显著,出现向南偏移的趋势,对BJFS测站的影响值为0.5～1.5 mm,对SHAO测站的影响值为0.5～3.0 mm;在U-D方向次之,出现垂直方向向上的偏移趋势,对BJFS测站的影响值为-0.5～0.0 mm,对SHAO测站的影响值为-0.5～1.0 mm;在东西(E-W)方向影响最小,对两个测站的影响值都在-0.2～0.2 mm,可以忽略不计;而且随着纬度的增加,对E、N、U这3个方向分量的影响越来越小。     

不同函数模型的精密单点定位性能分析

针对精密单点定位常用的无电离层组合模型、非组合模型和Uofc函数模型的静态和仿动态精密单点定位定位性能问题,该文利用2015年10月27日MGEX 94个跟踪站点的静态观测数据,分别从观测残差、收敛时间和定位精度3个方面对其进行了对比分析。实验结果表明:(1)非组合的观测残差最小,内符合精度最高,收敛时间最长;(2)无电离层组合观测残差最大,内符合精度最差,收敛时间最短。3种函数模型无论是静态还是仿动态精密单点定位,都具有相当的定位精度,静态精密单点定位在水平方向的定位精度优于1cm,高程方向的偏差优于3cm;仿动态精密单点定位在水平方向的定位精度优于1.5cm,高程方向优于4cm。     

格网电离层模型在单频精密单点定位中的应用

基于四点内插方法建立了选点内插模型,讨论了内插过程中的两种定权方法;利用4个IGS跟踪站连续3 d的实测数据,采用单频精密单点定位方法,以坐标外符合误差为标准比较分析了两种内插模型和两种定权方法的效果.实验结果表明:两种内插模型和两种定权方法都是有效的,应用于单频精密单点定位时能够使点坐标外符合精度达到厘米级.最后,针对单频精密单点定位中电离层延迟误差的处理问题提出了具有参考性的建议.     

精密单点定位关键误差源及其改正方法研究

介绍了IGS分析中心最新发布的5s采样间隔精密卫星钟差产品,以及利用地磁场数据消除电离层高阶项影响的方法;比较了最新提出的几种对流层延迟投影函数,并得出参数格网化的VMF1模型比传统的Niell投影模型性能更优异的结论。     

顾及电离层改正精度信息的高精度单频单点定位方法研究

提出了将电离层改正量作为虚拟观测值,参数估计随机模型顾及电离层改正量先验信息的高精度单频单点定位新方法,并推导出该方法的数学模型。实测数据解算定位结果表明,新方法能够实现中国高、中、低纬区域的无初始化高精度单频单点定位,其平面精度为0.1~0.2 m,高程精度为0.3~0.5 m。     

GNSS卫星中DCB的使用方法

分析了GPS码间偏差的由来及使用方法。针对BDS自身的特点,推导了一种适用于BDS卫星码间偏差的归算方法,即伪距无电离层组合方法。通过此方法,可以将广播星历发布的B3频点天线电子相位中心归到B1+B2、B1+B3双频和B1+B2+B3三频天线电子相位中心,使双频和三频用户能够更好地利用钟差参数进行高精度定位研究。本文研究对于正确理解导航电文中的钟差参数具有重要的参考意义。     

GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获方法

随着我国北斗导航系统“全球组网”序幕的拉开,设计实现接收机的兼容互操作功能已变成接收机设计领域的一个研究热点。文中针对GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获环节设计中遇到的处理时间长、捕获精度低、硬件资源消耗大、兼容性差等问题,设计一种基于频域处理的信号捕获算法。该算法在传统频域捕获的基础上,优化频域转换资源利用与遍历方式,在能量累加方面加入相干与非相干累加方式,达到微弱信号捕获。借助Xilinx软件Vivado及其仿真工具,对整个捕获系统进行了仿真实现,验证了算法设计的准确性,本算法可以捕获信号功率-135 dB以上的信号,可捕获的载波多普勒频率范围满足实际工程需求。在实际工程验证中,本算法能较好地满足工程应用性能要求。      

GNSS接收机DCB短期时变特征分析和估计方法

提出一种使用非差非组合精密单点定位(PPP)估计和分析接收机DCB短时时变特征的方法。首先利用非差非组合PPP得到包含接收机DCB的重构电离层参数估值;然后通过IGS电离层GIMs格网模型内插剥离各历元站星斜向电离层距离延迟;最后通过最小二乘约束得到各历元接收机DCB解。由于格网本身精度(2~8 TECU)和插值精度限制,解算出来的接收机DCB并不能真实反映其短期时变特征。为此,提出利用站间单差或者历元间差分的方法还原其真实的变化态势。实验结果表明,所提出的方法能够正确估计接收机DCB,并能真实还原其短期时变特征,具有良好的适用性。     

GNSS软件接收机中信号捕获新算法

利用频域圆周移位与时域载波剥离等价的原理,提出了一种新的捕获算法。通过对输入信号频谱序列的圆周移位操作,代替在不同载波Doppler搜索单元下对输入信号的重复性的载波剥离和FFT操作,在码相位和多普勒单元的二维搜索过程中,只需对输入信号进行一次FFT操作。新算法有效地缩短了捕获时间,且不影响捕获概率和捕获精度。实验结果证明,该算法可以正确地完成信号捕获,并节省了近50%的捕获时间。     

用“预测-校正”法快速解算接收机码间偏差

为了提高接收机码间偏差的计算效率和精度,利用CODE中心发布的全球VTEC地图和卫星码间偏差,通过内"预测-校正"法快速解算接收机码间偏差,并结合VTEC多项式对内插结果进行误差项改正。新算法解算的码间偏差与IGS发布的数据差值基本维持在0.2 ns以内,表明该算法计算精度较高,且效率明显高于传统方法。     

GNSS模拟器中频源D/A设计与实现

为了满足GNSS卫星信号模拟器高速数模转换需求,设计了一种基于AD9779A的高速数模转换电路.利用FPGA控制AD9779A实现了具有上变频功能的中频源数模转换,将10 MHz基带数字导航信号上变频到210 MHz的中频模拟输出.本设计在满足射频模块的输入要求同时对通常采用的在内插基础上进行数模转换的方法进行了改进,使电路更加简单、易于集成和模块化.     

GNSS反射信号处理装置中延迟C／A码发生器的设计

针对GNSS—R延迟映射接收机的硬件相关器设计,提出了一种在反射信号处理中延迟C／A码产生的新方案,并对硬件的实现方法进行了详细的叙述。该方案基于相位查询方式可产生不同码相位的延迟C／A码,延迟的码相位可以根据设定值任意产生。仿真验证结果表明了方案设计的正确性和有效性。     

一种精确估计区域北斗接收机硬件延迟的方法

提出了一种精确估计区域北斗接收机硬件延迟(DCB)的方法。该方法不需要传统复杂的电离层模型,在已知一个参考站接收机硬件延迟的条件下,利用正常情况下电离层延迟量和卫星-接收机几何距离强相关这一特点,采用站间单差法来精确估计区域内BDS接收机的硬件延迟。试验结果表明,该方法单站估计的单站北斗接收机连续30d的硬件延迟RMS在0.3ns左右。通过GEO卫星双频观测值扣除已知卫星DCB和本文方法估计的接收机DCB,计算对应穿刺点一天的VTEC并和GIM格网内插结果并进行比对分析,二者大小和变化趋势均符合较好,进一步验证了本文提出的方法具有可靠性。     

利用数字中频信号模拟器和软件接收机对MBOC信号进行精度测试评估

在对MBOC信号的码跟踪噪声和多径误差进行理论分析的基础上,借助于所开发的数字中频信号模拟器和软件接收机进行了闭环测试评估。通过将数字中频闭环测试结果与理论预期值和模拟器仿真值进行对比分析,从多个层次有效验证了MBOC(6,1,1/11)相对于BOC(1,1)和BPSK-R(1)的测距精度改善。