INS位置精度对GPS整周模糊度解算影响分析

在基于载波相位观测值的DGPS/INS组合导航中,GPS失锁重捕获时,仅利用自身的观测信息很难快速恢复整周模糊度,使用INS位置信息辅助GPS模糊度解算的方法可以有效解决这个问题。以模糊度精度衰减因子(ADOP)作为指标,分别研究了松组合和紧组合两种模式下INS位置精度与GPS模糊度解算成功率之间的关系。结果表明:中低精度的惯导设备能够有效减小ADOP值,提高GPS模糊度解算的精度及可靠性。     

一种机载GNSS高精度定位算法

提出部分模糊度固定的加权电离层模型提高大范围全球卫星导航系统(GNSS)航空定位的精度、可靠性及连续性.该方法的主要思路包括:自适应调整大气扰动等误差影响以实现短基线与长基线两类解算模式之间的灵活切换;施加虚拟电离层观测约束信息,提高基线动态定位的浮点解精度;采用部分模糊度固定方法有效挖掘若干模糊度参数的整周约束.试验表明,提出的方法可提高模糊固定效率与定位精度,克服传统方法有效观测信息利用率不足、定位精度较差、可靠性不高以及连续性较差的问题.实验结果表明,部分模糊度固定算法可在2 min内固定95%以上宽巷模糊度解算与80%以上窄巷模糊度,约20 min后可固定所有模糊度.     

地基导航系统高性能快速定位算法

地基伪卫星的基站固定,其对于静态或者低动态的用户缺乏快速的几何变化,需要较长的观测历元来实现定位解算. 为了实现地基导航系统的精密单点定位的快速解算,针对该问题提出利用TIKHNOV正则化算法并与无人机搭载伪卫星平台来辅助地基伪卫星进行定位的方案. 通过仿真验证,TIKHNOV正则化的加入能够在一定程度上提高模糊度解算精度,而空中伪卫星搭载平台的加入不仅能够使得定位结果快速收敛,并且能够提高模糊度浮点解的定位精度,两者相结合能够使得定位算法达到最优化.      

基于短基线的北斗动动定位方法的几点探讨

针对北斗动动定位中接收机信号易受遮挡导致无法实时准确进行相对基线测量的问题,本文提出了一种利用惯性测量信息辅助动态模糊度的解算方法。通过载波相位差分观测方程与惯导观测方程组合的方式,讨论在共视卫星数目在不同观测条件下的模糊度求解方法。在此基础上,建立了基于惯导信息辅助的动动定位组合试验系统,利用车载试验进行了相关测试。结果表明,在可视卫星数目较少的情况下,BDS定位精度效果优于GPS;利用IMU信息辅助提高了定位连续性和精度。     

顾及基线先验信息的GPS模糊度快速解算

采用GPS相位观测值进行快速定位时,其解算模型严重病态,最小二乘解得的浮点模糊度精度差且相关性大,导致整周模糊度搜索空间过大,难以正确固定。本文提出一种顾及基线先验信息和模糊度线性约束的整数条件的GPS模糊度快速解算方法,先用顾及基线先验信息的正则化算法解得精度较高且相关性较小的浮点模糊度,以减小整周模糊度的搜索空间;再综合利用整周模糊度间的线性约束的整数条件和基线先验信息,进一步有效地减小模糊度搜索空间,提高搜索效率。算例表明:顾及基线先验信息的正则化算法有效地改善了模糊度浮点解,模糊度线性约束的整数条件有效地提高搜索效率和成功率。     

GNSS载波相位整数等变估计及其PPP性能提升算法

精密单点定位技术能够提供全球高精度定位结果,其主要技术瓶颈在于定位收敛时间长,载波相位模糊度固定技术是加快PPP收敛速度、改善定位精度的主要手段之一。模糊度固定的可靠性问题在PPP定位中尤为突出,因为模糊度浮点解质量取决于服务端产品质量、接收机噪声特性和观测环境等多种因素,所以高可靠PPP模糊度固定技术仍然充满巨大挑战。为了保障PPP定位的可靠性,本文将最优整数等变估计(best integer equivariant,BIE)引入PPP模糊度估计过程中。BIE法利用GNSS模糊度整数解加权融合以获得最优的浮点模糊度估计值,可有效降低模糊度错误固定风险,同时又利用了模糊度整数解信息来提升模糊度估值精度,从而提升PPP定位精度,缩短模糊度收敛时间。本文选取了105个全球分布的MGEX测站对BIE估计PPP模糊度的性能进行验证,试验结果表明,与模糊度固定解相比,采用BIE估计PPP模糊度能够进一步改善坐标三分量(东、北、垂向)定位性能,收敛时间分别减少了37%、28%与31%,收敛后定位精度分别提高了9%、8%和3%。此外,BIE估计PPP模糊度定位结果的毛刺和阶跃现象更少。     

小波分析在单频GPS快速精密定位中的应用研究

单频GPS快速定位方程是严重病态的,应用最小二乘原理得到的模糊度浮点解大大偏离其准确值,应用LAMBDA方法难以正确地固定模糊度。本文将GPS载波相位双差观测量在不同的小波空间和尺度空间进行分解和重构,去除高频测量噪声,可减小测量噪声对GPS快速定位中病态方程解的影响,提高模糊度浮点解的精度,缩小模糊度搜索空间。实验表明,对于GPS短基线,仅利用1min左右的单频载波观测数据,经过基于haar、db4、coif4和sym4小波的5尺度小波变换后,可获得较准确的模糊度浮点解,应用LAMBDA法可正确地固定模糊度,达到厘米级定位精度。     

因子图框架下里程计辅助GNSS/INS组合导航算法

在复杂观测环境下,GNSS/INS组合导航系统的GNSS信号易受干扰从而导致INS独立导航精度迅速下降。针对上述问题,本文基于因子图的里程计辅助GNSS/INS组合导航算法,利用里程计观测信息结合非完整性约束构建航向速度约束方程,同时采用能多次线性化计算和多次迭代的因子图优化方法进行参数估计。实际车载试验解算结果表明,在GNSS信号良好时,基于因子图方法比滤波方法具有更快的收敛时间,收敛速度提高了近10倍;在GNSS信号发生中断时,添加里程计辅助后组合导航系统在东向和北向分别提升了83%和89%。与传统的滤波融合手段相比,本文采用因子图优化后在东向和北向的定位精度分别有63%、70%的改善。     

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。      

星间单差精密单点定位部分模糊度固定方法

针对传统的精密单点定位(PPP)技术由于收敛速度慢、获取高精度位置信息所需时间较长而无法满足用户对于快速高精度定位的需求的问题,该文采用了单差小数周偏差(FCB)产品固定模糊度的方法,以及部分模糊度固定的固定策略,来达到最优化使用固定解的PPP.通过对测站的数据的静态和仿动态实验分析验证,结果表明,进行部分模糊度固定的固定解定位精度要优于使用模糊度浮点解进行PPP得到的实数解的定位精度,收敛速度也有提升;而且相比于全模糊度固定策略,部分模糊度固定策略可以提升模糊度的历元固定率,使更多的固定模糊度的卫星可以参与定位,提升了定位的精度和收敛速度.     

An integer ambiguity resolution procedure for GPS/pseudolite/INS integration

In order to achieve a precise positioning solution from GPS, the carrier-phase measurements with correctly resolved integer ambiguities must be used. Based on the integration of GPS with pseudolites and Inertial Navigation Systems (INS), this paper proposes an effective procedure for single-frequency carrier-phase integer ambiguity resolution. With the inclusion of pseudolites and INS measurements, the proposed procedure can speed up the ambiguity resolution process and increase the reliability of the resolved ambiguities. In addition, a recently developed ambiguity validation test, and a stochastic modelling scheme (based on-line covariance matrix estimation) are adapted to enhance the quality of ambiguity resolution. The results of simulation studies and field experiments indicate that the proposed procedure indeed improves the performance of single-frequency ambiguity resolution in terms of both reliability and time-to-fix-ambiguity.     

单频GPS动态定位中整周模糊度的一种快速解算方法

针对单频GPS动态定位中常用模糊度求解方法存在的问题,提出一种整周模糊度快速解算方法。首先通过对双差观测方程中坐标参数的系数阵进行QR分解变换以消除坐标参数,从而仅对模糊度参数建立Kalman滤波方程进行估计,然后利用排序和双Cholesky分解对滤波得到的模糊度进行降相关处理,并结合收缩模糊度搜索空间的思想来搜索固定整周模糊度。以实测的动态数据为例对该方法进行测试。分析结果表明,该方法不但可以改善模糊度浮点解精度,而且具有良好的模糊度降相关效果,可正确有效地实现整周模糊度的快速解算。     

Regional reference network augmented precise point positioning for instantaneous ambiguity resolution

Integer ambiguity fixing can significantly shorten the initialization time and improve the accuracy of precise point positioning (PPP), but it still takes approximate 15 min of time to achieve reliable integer ambiguity solutions. In this contribution, we present a new strategy to augment PPP estimation with a regional reference network, so that instantaneous ambiguity fixing is achievable for users within the network coverage. In the proposed method, precise zero-differenced atmospheric delays are derived from the PPP fixed solution of the reference stations, which are disseminated to, and interpolated at user stations to correct for L1, L2 phase observations or their combinations. With the corrected observations, instantaneous ambiguity resolution can be carried out within the user PPP software, thus achieving the position solutions equivalent to the network real-time kinematic positioning (NRTK). The strategy is validated experimentally. The derived atmospheric delays and the interpolated corrections are investigated. The ambiguity fixing performance and the resulted position accuracy are assessed. The validation confirms that the new strategy can provide comparable service with NRTK. Therefore, with this new processing strategy, it is possible to integrate PPP and NRTK into a seamless positioning service, which can provide an accuracy of about 10 cm anywhere, and upgrade to a few centimeters within a regional network.     

非差FCB估计及其在PPP模糊度固定中的应用

模糊度固定能够显著提高精密单点定位(PPP)的精度和收敛速度,是国内外卫星导航定位领域的研究热点．本文通过最小二乘法分离接收机端和卫星端小数周偏差(FCB),恢复非差模糊度的整数特性,将得到的卫星端FCB提供给用户,能够实现非差模糊度固定的PPP．采用全球IGS跟踪站的观测数据进行非差FCB解算,实验结果表明,宽巷FCB的稳定性较好,一周内变化小于0.1周,而窄巷FCB一天内变化较大．将获得的FCB用于模糊度固定PPP实验,E、N、U三个方向的定位精度分别为0.7 cm、0.8 cm和2.1 cm,与浮点解PPP相比,分别提高68％、51％和37％,验证了本文估计的FCB用于模糊度固定PPP的定位性能      

长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法

基于区域参考站网的网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)方法是实现全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)高精度定位的主要手段.研究了一种长距离GPS/BDS双...     

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。     

时频传递的改进整数相位钟方法

整数相位钟法是精密单点定位（PPP）中应用最广泛的模糊度固定方法之一。利用整数相位钟法进行频率传递的稳定度优于传统PPP,但该方法的钟差计算结果包含系统性偏差,影响时间传递精度。本文介绍了整数相位钟法基本原理,分析了钟差计算结果所包含的系统性偏差成因,提出一种基于星间单差模糊度固定与原子钟精化模型的改进整数相位钟法,并检验改进整数相位钟法的模糊度固定性能与时频传递性能。试验结果表明,改进算法能够有效消除该系统性偏差,利用改进整数相位钟法进行时间传递精度能够达到0.1~0.2 ns,频率传递稳定度达到1.1×10^-15/d。     

地基伪卫星单历元三频组合逐级模糊度解算方法

为解决地基定位系统因基站固定导致几何多样性差,难以使用LAMBDA求解整周模糊度的问题.利用自差分双向时间同步原理,将双向观测值构建出消除钟差的公式.消去了时间误差的特性,将其作为双差测量值的替代,与三频模糊度解算(TCAR)算法相结合求解整周模糊度.在伪卫星平台的实验结果表明,能够实现快速单历元整周模糊度解算.     

GNSS/INS组合车辆协同精密定位方法

自动驾驶和智能交通要求载体的高精度定位,更要求载体之间的高精度协同控制。当前依靠增加传感器来提升载体定位精度的研究思路依然无法有效解决卫星信号长时间失锁的复杂情况。本文提出了基于GNSS/INS组合的载体协同高精度定位方法,通过建立载体之间的相对位置关系来实现载体间观测值的共享,从而提升载体的定位精度和可信度。试验结果表明,GNSS/INS组合的协同定位模式相比于单独定位模式能显著改善载体恶劣环境下的定位精度。