快速GPS定位算法探讨

本文对目前最流行的三种快速ＧＰＳ定位方法进行了阐述，讨论了它们在判断正确时所存在的困难。提出了用快速整周模糊度搜索法求解并用模糊度函数法判断正确解相结合的方法，采用这种方法，５分钟的短基线观测数据，计算精度达到４ｃｍ以内。     

整数模糊度参数的快速检索算法

ＧＰＳ快速定位中,由于模糊度参数之间的强相关性,模糊度参数置信区间定义的检索区域比相应的置信椭球大得多。本文通过模糊度参数向量的正交变换,定义出包含模糊度参数置信椭球的最小正交多面体,借助在其中构造的均匀正交网格点,找出置信椭球中的所有整数模糊度参数向量。该方法显著地减少了整数模糊度参数的检索范围,提高了计算效率。     

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。     

附加约束条件的模糊度函数法及其在GPS相位差分动态定位中的应用

在分析动态定位模式下的Ｋａｌｍａｎ滤波法和模糊度函法各自局限性的基础上，提出了一种充分利用所有观测值信息的新方法－附加约束条件的模糊度函数法，对法对ＧＰＳ动态定位实测数据的处理表明：在一般的地面车辆动态噪声水平上，只要有三颗卫星保持锁相，则可完全修复周跳并确定出运动天线的位置，实例验证了该法的有效性。     

短基线GPS定向系统及搜索模糊度优化算法的研究

GPS载波相位测量相对定位可以达到毫米级精度,利用GPS载波相位测量方向可以达到2密位的精度。研究了载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的算法,详细讨论快速解算整周模糊度的优化算法。实验结果表明,应用双GPS测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达2密位,解算时间小于0.3秒,并运用于产品中。     

GPS模糊度降相关LLL算法的一种改进

针对LLL(Lenstra,Lenstra,Lovasz algorithm)算法的不足,提出了具有自适应性的整数正交变换算法,并采用此算法和升序排序调整矩阵对LLL算法进行了改进。通过LLL算法和改进的LLL算法对随机模拟的600个对称正定矩阵的模糊度方差-协方差阵和30组实测数据进行处理分析,发现改进的LLL算法能够更有效地降低协方差阵的条件数,减小备选模糊度组合数,更有利于整周模糊度的搜索和解算。     

GPS相位观测值的模糊度函数法与最小二乘法的等价性及模糊度函数法的改进

本文主要讨论了ＧＰＳ相位观测工函数法处理与最小二乘法处理（如双闪差分相位观测值的最小二乘处理方法）的等价性，并提出了一种改进的模糊度函数模型，该模型具有更好的求解特性，在此基础上，给出了模糊度函数法及改进的模糊度函数法的精度评定方法。最后通过对实测数据的处理，证明了理论和方法的有效性。     

用LAMBDA改进算法固定GPS整周模糊度

介绍了LAMBDA算法原理,结合国土资源调查的工程实践,对常规的LAMBDA方法作了两点改进,即扩大超椭球的体积En和以点位的先验信息检验坐标解算结果。实测数据分析表明,两点改进均能有效地提高基线解算的可靠性,具有一定的理论价值。     

GPS载波相位模糊度的解算方法及其存在的问题

载波相位观测量是ＧＰＳ精度定位的重要观测量，如何快速而准确地求解相位模糊度，是提高ＧＰＳ定位精度和作业效率的关键，本文对目前存在的各种解算方法进行了系统整理和分析比较，并提出了模糊度解算中存在的问题所采取的对策。     

附加约束条件的模糊度函数法及其在GPS相位差分动态定位中的应用

在分析动态定位模式下的Kalman滤波法和模糊度函数法各自局限性的基础上,提出了一种充分利用所有观测值信息的新方法——附加约束条件的模糊度函数法。该法对GPS动态定位实测数据的处理表明:在一般的地面车辆动态噪声水平上,只要有三颗卫星保持锁相,则可完全修复周跳并确定出运动天线的位置。实例验证了该法的有效性。     

GPS动态定位中相位模糊度的解算方法

本文提出一种联合利用载波相观测量和伪距测量，采用适当的搜索算法来求解正确相位模糊度的模型。初步结果表明，对于短基线（＜１０ｋｍ），采用本算法只需约２分钟的动态观测即可得正确的相位模糊度，且动态接收机的定位精度达１－２ｃｍ。     

GPS双天线定向系统及优化模糊度搜索算法

研究了GPS载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的方法;提出了快速解算整周模糊度的优化算法.实验表明,采用基线长度作为约束条件,应用GPS双天线测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达0.12°,解算时间小于0.3s.     

GPS整周模糊度确认中残差二次型次小与最小之差的分布问题

根据残差二次型次小与最小之差进行整周模糊角度确认的关键是差值的分布，只有得到了合理的差值分布才可确定合理的界值。文中基于原有的两种方法及这两方法的不足，从理论上导出了满足条件的差值分布，并作了一定的说明。     

基于LAMBDA和DC算法的GPS单历元整周模糊度的快速确定

仅利用LAMBDA方法求解GPS单历元整周模糊度成功率不高,并且当接收卫星数较多时搜索空间较大。为此,采用TIKHONOV正则化方法削弱单历元模型法方程的病态性,并且基于协方差矩阵选择部分宽巷模糊度,先采用LAMBDA方法进行搜索,再利用高解算效率的DC算法解算剩余宽巷模糊度,最后通过两组不同线性组合的逆变换直接求取原始观测值L1和L2的整周模糊度。实验和计算表明,方法显著提高整周模糊度的搜索效率,并且提高模糊度搜索成功率。     

利用迭代加权模糊度函数法的单历元模糊度固定

为提高全球导航卫星系统GNSS在复杂环境下的定向成功率,将迭代加权的思想与模糊度函数法（AFM）相结合,提出迭代加权模糊度函数法（IWAFW）。基于AFM算法,通过设计新的适应度函数,利用残差计算权重,实现对不同卫星信号权重的自动调节,并结合惯性传感器给出的姿态信息,压缩搜索空间,降低计算量。通过实测试验验证,在复杂环境中,相比于AFM和带基线长度约束的最小二乘模糊度去相关算法（CLAMBDA）,该算法能够有效提高模糊度固定成功率。     

微弱信号下基于模糊度搜索的辅助式GPS定位算法研究

针对微弱信号下GPS接收机无法测量得到完整信号发射时刻的问题,提出了一种基于模糊度搜索的辅助式GPS定位算法。基于该算法接收机不需要位同步、帧同步和解调导航电文,仅对GPS信号进行伪码相位测量,在获取卫星星历、卫星钟差参数等辅助信息的基础上完成定位解算。论文从数学上严格推导了消除信号发射时刻模糊度的条件,并对五颗以上的观测卫星建立了定位解算方程,给出了算法流程。利用实测数据仿真验证了该算法的有效性。比较表明,该算法的定位精度与常规GPS定位算法(信号发射时刻不存在模糊度)相当。     

GPS快速定位定向系统的研制及实现

介绍了GPS快速定位定向系统的软、硬件设计方案。对开发该系统的关键技术,包括投影变换、数据通讯和求解整周模糊度,进行了较深入的研究。通过系统实际测试,得出部分有益的结论,表明该系统的研制是成功的,在GPS测姿领域具有广阔的应用前景。     

一种新的GPS整周模糊度单历元求解算法

针对不存在先验信息时常规GPS单历元数据处理中存在的问题,提出了一种新的GPS整周模糊度单历元算法。该算法先采用一个历元的码观测值进行最小二乘定位,求取初始模糊度,并根据解的中误差来构造模糊度原始搜索空间,再采用两种不同线性组合的扩波方法进行模糊度变换,使原模糊度的搜索空间变小。在模糊度的新搜索空间确定后,通过线性组合的逆变换求取模糊度N₁及N₂,并以模糊度函数法进行真值的搜索,实现单历元解算。采用基线长度不同的两组数据测试,结果表明了本文方法的可行性和可靠性。