北斗卫星导航系统单历元定向算法研究

首先对北斗定向中附有基线长度约束单频单历元模糊度确定方法和双频单历元模糊度确定方法进行了研究,并基于LAMBDA模糊度搜索方法,给出了相应的模糊度确定方案。然后利用多组实测数据,对北斗定向模糊度确定的成功率、定向精度进行了测试和分析,结果表明目前北斗在定向的性能和精度上略低于GPS,但是处于一个数量级,已经可以满足多种应用的需求。     

一种适用于大规模用户的非差网络rtk服务新方法

首先证明了 非 差 网 络 实 时 动 态 定 位（ realtimekinematic,rtk） 与 广 域 精 密 单 点 定 位（ p recisep ointp ositionin g,ppp）-rtk 用户模糊度解算结果的一致性,并利用前者的模 糊 度 可 快 速 固 定 而 后 者 无 需 用 户 与基准站间实时数据通讯的特性,提出了一套适用于大规模用户的非差网络 rtk 服务模式。按照新模式处理了湖北省连续运行参考站系统的一组实时数据,并与采用原有服务模式的解算结果进行比较,定量评估了新服务模式在实时应用中的 定 位 精 度 及 可 靠 性。结 果 表 明,对 于 基 准 站 间 平 均 距 离 约 为120km 的 区 域 增 强网,网内用户一般只需几个历元进行初始化,便可获得 平 面 方 向1～2cm、 高 程 方 向6.3cm 的 快 速 实 时 精 密定位服务;并且一旦用户完成模糊度初始化,区域增强系统可同时服务的用户数量将不再受限制;与采用原有非差网络 rtk 模式时94.274％的服务有效性相比,新模式的服务有效性高达99.914％,有效填充了原有服务模式下由于用户周边基准站区域增强信息中断引起的“ 服务空隙”。     

非差模糊度整数固定解PPP新方法及实验

研究了观测数据短时失锁或中断情况下的精密单点定位-模糊度解算（precise point positioning-ambiguity resolution,PPP-AR）模糊度快速重收敛方法,给出了合理的观测值精化信息外推时间阈值,从系统端和用户端分别论证了该方法对提升现有非差网络RTK（undifferenced network real time kinematic positioning,URTK）服务可靠性的重要意义,并设计了相应的实时测试方案进行验证分析。测试结果表明,观测值精化信息可有效外推至少30 s,采用PPP-AR模糊度快速重收敛技术后,即使在周跳频繁发生的恶劣观测条件下也能使URTK系统端和用户端保持较高的服务可靠性。用户无需区域增强系统支持即可独立实现模糊度快速重收敛,有效降低了用户从URTK系统端获取区域增强信息时的实时数据通讯负担。     

北斗/GPS组合伪距单点定位性能测试和分析

目的 讨论了北斗/GPS伪距单点定位联合解算的数学模型,并根据北京、武汉两地的北斗/GPS双系统实测数据,在多种模拟遮挡环境下将北斗/GPS联合解算结果与北斗、GPS单系统在可见卫星数、PDOP值、定位精度、定位可用性等方面进行了对比分析。结果表明,相对于单系统伪距单点定位,北斗/GPS组合定位大大增加了可见卫星数,减小了PDOP值,并在观测条件较差的环境下有效地改善了定位精度、显著提高系统定位可用性。     

北斗伪距码偏差对基线解算的影响分析

北斗二代系统伪距码中存在与高度角相关的系统性偏差,该偏差会影响高精度的数据处理。基于Melbourne-Wübbena（MW）组合,分别利用现有的伪距码偏差改正模型和实测基线的双差宽巷模糊度残差,分析了伪距码偏差对基线解算的影响。理论分析表明,随着基线长度的增加,伪距码偏差对MW组合确定双差宽巷模糊度的影响越来越大,对300 km基线的影响可达0.36周。实际算例表明,无论基线长短,地球同步轨道（geostationary earth orbit,GEO）卫星的双差宽巷模糊度残差中始终存在偏差;而对于倾斜地球同步轨道（inclined geostationary orbit,IGSO）和中轨（medium earth orbit,MEO）卫星而言,当基线小于300 km时,双差基本可以消除伪距码偏差,其双差宽巷模糊度固定率基本和GPS一致,但当基线超过300 km时,部分卫星的双差宽巷模糊度残差就会存在明显偏差,其双差宽巷模糊度固定率也较低,此时需考虑伪距码偏差的影响。     

基于非差观测的网络实时动态定位方法及其在连续运行基准站跨网服务中的应用

基于非差观测的网络实时动态定位(RTK)方法通过提供每颗卫星的误差改正量,使网内用户获得与网络RTK方法等价的快速精密单点定位服务。当用户跨越连续运行基准站(CORS)网内由不同参考站组成的子网(参考子网)甚至跨越不同CORS网时,都能有效避免因所选取的主参考站变化而引起的模糊度重新初始化,从而保持观测时段内用户定位结果的连续可靠和跨CORS网服务时算法上的无缝衔接。通过对海上实测动态数据处理结果的分析,验证该方法的定位精度、初始化时间与现有网络RTK方法在量级上的一致性,以及跨不同参考子网和CORS网时实现无缝衔接的有效性。     

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GPS长基线数据处理方法分析

对长基线数据处理理论及流程进行了简要介绍,并用Bernese软件对试验数据采用不同的处理策略进行了长基线解算(大于500km),系统分析了观测时间长度、截止高度角和固定IGS站的个数,对于长基线坐标解算结果的影响,得出了一些有益的结论。     

北斗卫星信号实时单站电离层估计算法及性能分析

在研究已有实时电离层估计方法的基础上,提出了顾及硬件延迟偏差的实时单站电离层总电子含量估计方法。利用该方法对位于湖北省内的8个测站C}PB和北斗实测数据进行模拟实时的处理,将估计结果与全球电离层格网模型进行对比分析,GPB和北斗的估计结果其量值及变化趋势与全球电离层格网模型插值结果都较为一致,其中GPB的误差保持在4 TECU (1 TECU= 1016 m-2` ) 之内,北斗的误差保持在4 TECU之内。实验表明,该方法可以很好地实现实时单站电离层估计,独立利用北斗卫星导航系统信号可以实现电离层活动监测。     

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。