电离层延迟变化自模型化的载波相位平滑伪距算法

传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响,容易出现平滑结果发散和精度下降的问题,而现有的解决方案对精度提高有限或需要外部精密电离层改正数据的支持。本文研究了电离层的变化规律并建立回归模型,在此基础上提出了一种自模型化电离层延迟变化的单频载波相位平滑伪距算法。此算法利用伪距和载波观测量中含有的电离层延迟信息进行电离层延迟建模,从平滑伪距中扣除了历元间电离层延迟变化值,有效避免了平滑伪距的发散问题。利用自编软件GNSSer实现了电离层自模型化的载波平滑伪距算法,并采用静态与动态实测观测数据进行了定位试验和精度分析。算例结果表明:①长时段常规Hatch滤波受电离层影响非常严重;②自模型化电离层延迟可达厘米级的精度,在30 min窗口内,使用线性移动开窗拟合法效果最佳;③自模型化电离层改正可以有效消除平滑伪距电离层影响,随着时段窗口的增加,精度没有降低;④利用本文提出的算法进行逐历元单频平滑伪距单点定位,在静态与动态的NEU方向都达到了亚分米级别的定位精度,其中,动态定位测试中水平和高程方向精度为6.25和10.4 cm,比原始伪距分别提高了5.4倍和3.3倍。     

基于GPS掩星的单频处理验证及精度分析

基于FY-3E卫星上的GPS掩星观测数据对单频掩星处理算法进行验证并分析其精度。首先由L₁频点的载波相位观测和伪距观测C₁计算出相对电离层TEC(relTEC);然后重构第二频点的载波相位观测L^*₂,并反演大气折射率产品;最后验证和分析单频相对电离层电子总含量relTEC、重构L^*₂附加相位和折射率产品的精度。结果表明：1)单频计算得到的relTEC和L^*₂附加多普勒与双频结果的相关性系数多数大于0.95;2)L^*₂附加多普勒的相对平均偏差多数小于0.2%,相对标准差多数小于0.4%;3)单、双频反演折射率相对ERA5数据的bias和RMS指标一致性良好,位势高度在25 km以上单频反演的折射率精度相比双频有微弱降低。     

北斗三号SBAS B1c格网电离层算法修正分析

开展北斗星基增强系统格网电离层算法实验,分析现阶段BDSBAS电离层改正模型的精度,并进一步研究格网电离层对单频定位的影响。结果表明,BDSBAS现阶段所播发的电离层改正数、变化趋势与IGS电离层产品总体一致,误差基本在5 TECu左右;经BDSBAS电离层模型改正后的定位精度相比GPS Klobuchar模型有较大提升,提升幅度达30%～50%。     

城市复杂环境下不同加权模型对动态SPP定位性能影响分析北大核心CSCD

城市复杂环境下,由于建筑物的遮挡,卫星定位严重受到非视距信号的影响。测量值随机误差加权模型是卫星定位的关键环节,它能够合理地分配各卫星在解算中所起作用的大小。因此,加权模型常用于缓解非视距信号对卫星定位的影响。本文针对目前主流的多种加权模型进行了系统总结和阐述,比较和分析了城市复杂环境下不同加权模型对卫星动态单点定位的影响。试验结果表明,各加权模型均能够在一定程度上提高定位精度,其中综合加权模型具有最优的性能表现。     

单站单频伪距实时动态差分定位精度及其可用性分析

虽然基于伪距的常规实时动态差分定位精度稍差,但观测成本低、效率高。对于不同精度需求的用户,若其定位精度能达到分米级,将有很大的应用空间。利用长江流域某连续运行参考站系统的7个基准站,分别进行了基于单基站的常规实时动态差分定位的精度和空间可用性测试,得到了利用单频接收机的常规实时动态定位精度可以达到分米级的结论,为其在内河船舶导航等方面的应用提供了理论和实践依据。     

北斗单频相位平滑伪距精度分析

利用北斗/GPS双系统接收机于2013年第144和145天采集两组北斗和GPS单频数据,分析对应时段的GDOP值,发现北斗卫星GDOP值在4-6之间,略大于GPS的GDOP。并利用单频相位平滑伪距,分别计算各个系统平滑前后NEU方向的单点定位误差,对比结果发现,北斗的伪距单点定位经过相位平滑后精度有明显的提高,但是需要一定的收敛时间;而GPS平滑后的误差收敛很快,但精度改进不大。     

基于单频走时敏感度核函数的三维波动方程初至层析

地震波走时层析是主要的近地表速度建模技术.对于变速模型,尤其是复杂近地表模型,波动方程能够更加精确地描述地震波的一阶绕射效应,理论上反演精度高于射线(束)类层析.然而,波动方程的数值求解的计算量较射线理论增加了几个数量级,严重制约了波动方程走时层析技术的三维实用化.为解决波动方程走时层析中遇到的计算和存储问题,本文通过引入随机边界条件以及离散Fourier积分,提出了基于单频梯度反演策略的实用化三维波动方程初至层析方法.本文方法的优势在于：在计算和存储方面,相比于基于波场重构算法(需要三次波传播)的梯度计算策略,本文提出的单频梯度计算方法对内存需求极低(相对于波动方程正演,仅需要增加两个单频波场以及一个成像体),且计算量至少减少1/3(仅需要两次波传播且无需处理数值吸收边界).此外,随机边界的引入使得正演算法大幅简化因而更适用于GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)加速.在理论层面,由于影响地震波一阶散射效应的主要区域集中在连接炮检的中心射线邻域的第一菲涅尔带内,随机边界条件的引入降低了随机边界内产生的散射波的空间相关性,使得第一菲涅尔带内的单频梯度相干加强;同时,地震观测系统的多次覆盖特性有助于第一菲涅尔带外的高波数振荡相互干涉.数值实验表明,光滑处理后的单频梯度仍然保留了非常可观的低波数成分,有助于实现背景速度反演.此外,三维复杂模型反演结果验证了本文方法能够较为准确地反演近地表速度结构.相对于传统的波动方程走时层析实现方案,本文方法在显著降低内存需求的同时进一步提高了计算效率,有望将波动方程初至层析技术推向三维实用化.

     

基于CORS网络的单频GPS实时精密单点定位新方法

利用单频接收机实现大范围、高精度快速实时定位是卫星大地测量研究的热点和难点问题之一.本文提出了一套基于连续运行参考站系统(CORS)的误差实时建模数据处理方法,设计并实现了一种新的GPS单频接收机实时精密单点定位服务方法.然后,利用山西省CORS网内一组实测动态数据,以及从湖北省CORS网和武汉市CORS网选取的一组实测静态数据进行测试,验证分析了所提出方法用于实时定位服务的可行性.结果表明:对于站间平均距离小于71 km的参考网,网内单频用户按照实时处理模式,在经过数秒钟的初始化后即可获得厘米级的动态精密单点定位结果.这为GPS单频接收机用户实现快速实时精密单点定位提供了一种可行的新方法.     

基于SEID模型的单频PPP双频解算方法研究

提出了利用区域内的双频观测值建立区域SEID模型,利用单频观测值反演得到双频观测值,进而组成双频无电离层组合观测值,实现了单频PPP双频解算。算例结果表明,本文提出的新方法大大缩短了定位收敛时间,显著地提高了单频PPP的定位精度。     

GPS单频精密单点定位软件实现与精度分析

建立了半和改正单频精密单点定位的数学模型,利用单频载波相位与C/A码伪距观测值,综合考虑各种误差改正模型,开发了单频精密单点定位解算模块TriP-SF,利用不同运动状态的实测数据进行了静态、静态模拟动态、车载动态及机载动态定位试验。试算结果表明,单天静态平面与高程定位精度均达到cm级,略低于当前双频精密单点定位的精度;动态定位平面位置精度为0.2~0.3 m,高程方向为0.5 m,能够满足dm级的定位要求。另外,动态定位精度与载体机动性的强弱有一定的相关性。