GPS／GLONASS组合点定位模型及其精度分析

GPS与GLONASS系统的联合应用有利于提高单点定位的精度及稳定性。文中简要介绍GPS／GLONASS等导航系统,讨论GPS／GLONASS组合单点定位算法,并采用拉萨IGS站的观测数据计算分析GPS与GLONASS伪距单系统以及组合系统单点定位精度。结果表明组合定位精度优于单系统定位。     

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。     

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/BDS/GLONASS多系统组合定位分析

可见卫星数是评价导航系统定位性能的一个重要指标,也是系统可用性的基本要求。均方根差(亦称中误差)是观测精度的数据标准。本文通过实验分析了不同环境下的多系统组合的可见星数以及中误差,进而研究了多系统组合在不同环境中的可用性及定位精度。实验结果表明:在相同环境下,系统组合的可用性大幅提高,精度高于单GPS系统的精度,其中GPS/BDS/GLONASS三系统组合测量精度最高,GPS/BDS组合精度次之,GPS/GLONASS组合精度略低于GPS/BDS组合。     

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。     

BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量性能对比分析

相比于单一卫星导航系统,多卫星导航系统组合具有显著增加可用卫星数目、改善卫星空间几何结构等优点,因而多卫星导航系统组合应用成为近年来关注的热点。在复杂观测条件下,利用BDS/GPS/GLONASS组合进行载体姿态测量具有单系统无法比拟的优势。首先阐述了BDS/GPS/GLONASS组合超短基线解算的双差模型以及姿态测量基本原理;然后分析了BDS/GPS/GLONASS组合多频单历元姿态测量性能。通过实测静态数据设置不同高度截止角进行分析表明:相比于单系统及双系统组合的姿态测量,BDS/GPS/GLONASS组合能够有效地提高姿态测量的精度、稳定性和可用性。当运动载体处于高楼、峡谷等受遮挡严重的复杂环境时,BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量更具有应用价值。     

Helmert验后方差估计在GPS/GLONASS组合单点定位中的应用

在给出组合GPS/GLONASS单点定位原理后,提出了利用Helmert验后方差估计法对GPS/GLONASS观测值定权的方法,并结合应用实例,通过对比分析说明该方法的可行性,实践表明该方法定权比采用固定权或经验定权更具有合理性。     

SZBDCORS实时定位精度研究

深圳北斗地基增强系统(SZBDCORS)是兼容北斗卫星导航系统、GPS和GLONASS卫星导航系统的多模的连续运行卫星定位服务系统。掌握不同卫星系统组合的网络RTK实时定位精度,对提高SZBDCORS定位性能具有重要作用。本文对GPS/GLONASS、GPS/BDS、BDS、GPS四种不同差分信号的定位精度进行研究分析。     

GPS/GLONASS组合定位的性能分析

本文采用欧洲范围内部分可以同时接收GPS和GLONASS观测数据的IGS跟踪站,分别用CODE和IGS分析中心的轨道对GPS和GPS+GLONASS组合定位结果进行了比较分析,结果表明采用CODE分析中心完全一致的轨道产品和IGS综合轨道产品得到的定位结果在3个方向上的差异保持在0.5mm以内。GPS+GLONASS组合定位结果在N方向和U方向上比单一GPS系统稍差,但是在E方向上内符合精度相当,外符合精度比GPS结果好。GPS定位结果和GPS+GLONASS组合定位结果的差异在3mm内。     

基于GPS/GLONASS组合系统的单点定位研究

介绍了GPS/GLONASS定位系统发展状况,在分析GPS单点定位数学模型的基础上,研究了GPS/GLONASS组合系统伪距单点定位的数学模型,编程实现了GPS/GLONASS组合系统伪距单点定位程序。分别比较GPS单系统、GLONASS单系统与GPS/GLONASS组合系统单天6 h伪距单点定位精度,结果表明,组合系统单点定位精度优于GPS单系统与GLONASS单系统结果。     

GPS/GLONASS组合单点定位及精度分析

介绍了基于广播星历的GPS/GLONASS组合导航单点定位的数学模型,分析了组合导航的技术难点。在GPS伪距法单点定位的基础上进行组合导航定位,其中GLONASS卫星坐标运用四阶龙格—库塔(Runge-Kutta)数值积分方法求得,利用一种新的不需要进行轨道拟合的编程方法来进行计算。以IGS跟踪站提供的观测数据为例,分别采用GPS、GLO-NASS和GPS/GLONASS三种方式组合进行伪距法单点定位,同时比较分析了不同权重选择对组合定位精度的影响。     

北斗系统及GNSS多星座组合导航性能研究

针对北斗、GPS、GLONASS和GALILEO等单星座系统定位中存在的定位精度不足、可见星不多、定位可靠性不强等问题,研究了一种利用北斗、GPS、GLONASS和GALI—LEO多星座信息在统一坐标系中采用最小二乘法进行组合导航定位的方法。仿真结果表明：北斗与GPS双系统的定位精度优于单纯的北斗系统精度,而采用北斗／GPS／GLONASS／GALILEO多星座组合导航定位能够有效提高用户的定位精度和可靠性,研究成果对北斗系统的精度验证和多星座接收机的实现具有参考意义。     

组合GNSS系统定位数据质量与精度比较分析

本文对组合GNSS系统进行静态相对定位测量与RTK测量试验,研究结果表明:在静态相对定位测量中,BDS的数据利用率、多路径效应误差优于GPS与GLONASS,BDS的定位精度优于GLONASS略低于GPS;组合系统中GPS/BDS与GPS/BDS/GLONASS的定位精度较优,引入GLONASS对定位精度改善的作用不明显。在RTK测量中,当观测条件理想时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP值低,中误差小。当观测条件较差时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP平均值低,中误差小,限差内固定解获得时间减少76.1%;GPS/BDS/GLONASS较GPS/BDS在中误差、水平精度和垂直精度上更优,限差内固定解获得时间更稳定可靠。     

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.     

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.     

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。     

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

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。