综合伪距相位观测的实时电离层延迟格网改正算法研究

针对北斗广域差分系统实时电离层延迟格网改正信息是基于伪距观测计算,而相位观测值具有更高的观测精度,提出伪距数据结合相位历元间差分数据综合解算电离层延迟的算法。基于陆态网GPS实测数据对该伪距相位综合算法进行实验验证,结果表明,综合伪距相位算法相比单纯伪距法可以获得平滑、稳定、精度更高的站星斜路径方向电离层延迟值。在此基础上,全天所有实时电离层延迟格网的内符合精度平均提高30.2%,外符合精度平均提高27.8%。     

北斗广域差分分区综合改正数评估

介绍北斗广域差分服务新增的分区综合改正数的原理及使用方法,并采用共天线方式进行连续7 d的实际测试。结果显示,未升级过的单频终端伪距定位精度水平方向为2 m,高程方向为3 m,单频分区定位精度水平方向为0.55 m,高程方向为0.80 m;B1B2双频动态分区定位精度水平方向为0.30 m,高程方向为0.55 m。对观测数据进行事后解算,结果显示,在改正信息连续、稳定的情况下,双频动态定位精度水平方向为0.35 m,高程方向为0.50 m;静态模式定位精度水平方向为0.12 m,高程方向为0.22 m。不同分区改正信息取得的静态定位收敛结果之间存在微弱差异,但对定位结果的RMS影响不大。     

两种电离层延迟改正模型对星载单频GPS实时定轨精度的影响

采用单频星载GPS实测伪距和载波相位观测值,结合不同的电离层延迟改正模型进行模拟实时定轨实验,分析单频实时定轨的精度。不同轨道高度的低轨卫星实验结果表明,在卫星轨道较高(500 km以上)时,使用单频伪距观测值与改进的Klobuchar模型,实时定轨位置精度可达0.86 m(三维RMS),速度精度可达0.9 mm/s,接近甚至优于双频伪距实时定轨的轨道精度;使用单频码相无电离层组合观测值时,实时定轨位置精度可达0.54 m,速度精度可达0.55 mm/s。采用合适的电离层延迟改正模型,廉价的单频星载接收机可应用于微小卫星的实时定轨。     

地基GNSS区域电离层延迟实时格网算法研究

采用中国区域陆态网络跟踪站的GNSS数据,利用载波相位平滑后的组合伪距观测值提取电离层延迟,扣除由CODE产品确定的卫星硬件延迟,利用半变异函数确定VTEC的空间相关性以及由经验值确定的时间相关性,建立VTEC和接收机DCB的随机模型,实现区域电离层实时格网建模。结果表明,模型99.7%的残差分布在1 m以内,内符合精度约0.3 m。以IGS电离层GIM为参考,格网点VTEC周日变化特征与之符合较好。接收机硬件延迟比较稳定,日变化量在1.5 ns以内;利用IGS卫星硬件延迟和球谐系数,从原始观测信息中分离出区域测站接收机硬件延迟,以此为参考,周日均值较差在2 ns以内。     

用星载单频GPS数据实时定轨的电离层延迟改正

对"电离层比例因子法"进行改进,并利用CHAMP低轨卫星在不同太阳活动情况和不同轨道高度条件下的观测数据进行验算,计算结果表明改正后的"电离层比例因子法"具有很好的通用性和有效性.     

多遮挡环境下BDS/GPS组合动态差分处理算法及性能分析

研究BDS/GPS组合载波相位动态差分定位算法,讨论加入BDS后对模糊度固定的影响,针对部分区域有较严重信号遮挡的实测动态数据,分别进行单GPS和BDS/GPS组合解算。结果表明,相比单GPS,加入BDS后增加了共视卫星数目,改善了卫星几何结构,模糊度解算成功率和可靠性得到明显提高。多遮挡环境下测试数据显示,BDS/GPS组合的定位精度远高于单GPS,东向和北向精度优于8 mm、天向为16 mm,而单GPS东向仅为3 cm、北向和天向约8 cm。     

Kalman滤波在GPS/BDS组合伪距差分定位中的应用

随着各国卫星导航系统的蓬勃发展,单一的GPS系统时代正逐步转变为多系统并存且兼容的全球性卫星导航系统(GNSS)时代。相比于单一卫星导航系统,多系统组合将显著增加可视卫星数目、改善卫星空间几何结构,多系统组合导航定位将是必然的发展趋势。滤波算法是减小GNSS定位随机误差的重要方法,利用非线性滤波方法可消除多种随机误差,从而提高导航定位精度。该文实现了基于Kalman滤波的GPS/BDS组合的伪距差分定位,并将其与最小二乘方法进行比较。实验结果表明:基于Kalman滤波的GPS/BDS伪距差分的定位精度能达到分米级,在差分定位解算过程中,多卫星系统伪距差分精度明显优于单卫星系统伪距差分精度,Kalman滤波解算的精度明显优于最小二乘解算的精度。     

空间纬度对于差分系统电离层格网性能的影响

基于广域精密实时定位系统试算的电离层格网改正数据,使用两种加权方法对参考站上空信号穿刺点的电离层延迟进行了估算,并利用估算出的穿刺点电离层格网计算延迟和实际测量的穿刺点电离层延迟进行了比较。结果表明对于不同位置的测站,中高纬度格网改正较好,低纬度较差,这与电离层的特性有关,并不是加权内插校正方案造成的。     

GPS/Galileo实时天顶对流层延迟估计研究

采用14个MGEX测站观测数据,利用实时PPP估计方法计算得到Galileo、GPS和GPS/Galileo组合ZTD估值。14个测站的Galileo和GPS ZTD估值的相关系数绝大多数大于0.9,且Galileo-GPS ZTD差值的RMS为8～16 mm,RMS的平均值为12.3 mm,证明Galileo和GPS解的符合性良好,Galileo实时估计的ZTD精度满足要求。同时,IGS最终ZTD产品被用来评价各解算结果的精度,结果显示,GPS/Galileo联合解算时,相对于GPS单系统精度提高了5%~35%,相对于Galileo 单系统精度提高了25%~51%。     

基于BDS与GPS精密单点定位的天顶对流层延迟估计比较

在BDS与GPS现有星座条件下,针对若干IGS和MGEX跟踪站的实测数据,利用CODE事后GPS产品与WHIGG计算的BDS精密轨道和钟差,对GPS单系统、BDS单系统及两者组合系统进行精密单点定位（PPP）处理,估计出相应的天顶对流层总延迟量,并进行分析比较。实验表明,与IGS提供的对流层产品相比,利用GPS单系统处理,能较准确地反映出天顶对流层延迟量,其精度为mm级;BDS单系统结果较GPS单系统略差,其精度优于2cm;GPS与BDS组合系统的结果与GPS单系统结果相近。     

一种基于GPS/BDS观测值的抗多路径误差导航定位算法

提出一种抑制卫星导航定位中多路径误差的算法,采用双卫星系统GPS/BDS的伪距和多普勒观测值,增加了观测值数据的有效性,结合抗差自适应卡尔曼滤波模型,减弱了城市稠密建筑中卫星导航定位多路径误差对定位的影响。城市车载实验结果显示,与GPS单系统伪距定位相比,采用GPS/BDS伪距定位,点位精度由4.9 m提高到4.3 m;采用本文算法,点位精度进一步提高到3.4 m,验证了本文算法的有效性。     

一种改进的六星选星法在BDS/GPS组合RTK中的应用

提出一种利用卫星高度角阈值进行选星的改进六星选星法。通过解算不同长度基线的BDS/GPS观测数据,比较不同选星策略在定位精度和解算效率方面的差异。结果显示,与传统不选星策略相比,改进六星选星法平面定位精度相当,高程方向定位精度平均提升40%,解算效率平均提升70%。     

基于正则化的GPS/BDS单频单历元模糊度固定

针对单频单历元模糊度固定中的秩亏问题,给出一种基于双差载波系数阵奇异值分解的正则化方法。通过对坐标改正参数进行约束,改善法矩阵的病态性,并结合LAMBDA方法实现单历元模糊度固定。采用长度不同的两组GPS/BDS基线数据进行单频单历元模糊度解算,并与选权拟合法比较。结果表明,采用该方法,5.8 m基线BDS系统模糊度解算成功率提高17.61%,2.34 km基线GPS、BDS及GPS/BDS模糊度解算成功率分别提高4.67%、3.56%和3.63%。当截止高度角为10°时,E、N方向定位精度达到mm级,U方向达到mm至cm级。     

基于三维移动变形平台的GPS/BDS中长基线解算性能分析

针对中长基线解算测站间的大气误差无法通过双差完全消除、影响模糊度的固定与精度的问题,在得到宽巷模糊度后,利用Kalman滤波算法对L1、B1基频模糊度进行估计,并使用LAMBDA算法确定基频模糊度。以三维移动变形平台中长基线实测数据为例,解算GPS、BDS、GPS/BDS系统3种模式下的数条中长基线。总体而言,GPS/BDS组合系统较单GPS、BDS系统精度有所提升,GPS/BDS组合系统各基线固定率、正确率优于82.08%、81.53%,X、Y、Z、3D方向的精度可达15.4 mm、15.9 mm、20.1 mm、30.0 mm;20.8 km、46.6 km基线三维移动变形中误差分别优于18.8 mm、22.5 mm,相对中误差分别优于1/71.9、1/60.1。     

基于GPS TEC的尼泊尔MW7.8地震同震电离层扰动研究

基于GPS数据对2015年尼泊尔MW7.8地震引起的同震电离层扰动进行统计与FFT频谱分析,探究地震电离层TEC扰动传播的时空特性。结果表明,震后5 min起出现明显的TEC扰动异常现象,持续时间超过6 min,呈现增大-减小-增大的变化趋势;扰动由震中向东、东北等方向传播,速率分别为2 336.36 m/s和455.52~937.64 m/s;扰动的中心频率为3~7 mHz,符合瑞利波与声波引发的扰动频段。     

GPS约束下陇西地区断裂带现今滑动速率的非连续接触模拟研究

以中国地壳运动观测网络1999、2001、2004和2007年4期GPS观测数据为边界条件,使用非连续接触有限元技术构建陇西块体二维有限元模型,在摩擦系数不确定性分析基础上,计算区内主要断裂带滑动速率。结果表明,现今地壳形变运动状态下陇西块体的北东向运动在海原断裂附近受到鄂尔多斯块体、阿拉善块体阻碍,陇西块体周缘的海原断裂带、老虎山断裂、西秦岭北缘断裂呈现左旋走滑特征,滑动速率为3.5 mm/a、2.2 mm/a和1.9 mm/a,说明在青藏高原推挤作用下以上关键部位正在进行快速的构造应变积累。     

沿海GPS/GLONASS提取天顶对流层延迟方法研究

基于中国沿海GNSS观测网20个测站31 d的数据,从数据处理模式、系统组合和卫星截止高度角等方面研究沿海地区GPS/GLONASS数据提取天顶对流层延迟的方法,以CODE提供的对流层产品和探空数据资料作为标准值来评价对流层延迟的精度。结果表明,截止高度角为10°时,采用双差网解GPS/GLONASS组合系统提取的天顶对流层延迟精度略优于双差网解GPS单系统和精密单点定位GPS/GLONASS组合系统,各方法提取结果不存在明显的系统偏差;截止高度角设置对天顶对流层精度影响较大,截止高度角为30°时,采用双差网解GPS单系统提取的结果精度最优,但其精度较低截止高度角时明显降低。