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一种基于智能手机相位的多维周跳探测算法

长江信息通信 2024年第1期37卷 146-148页

作者：郭磊罗琳中移(上海)信息通信科技有限公司上海200120 武汉烽火信息集成技术有限公司湖北武汉430076

受智能手机内置低成本线性极化天线性能的约束,其原始GNSS载波相位观测值存在极高比例的周跳观测值,这给智能手机的精密定位带来挑战。为有效利用相位观测值,文章在传统TDCP周跳探测算法的基础上,提出一种附加验前、验后约束的智能手机... 详细信息

受智能手机内置低成本线性极化天线性能的约束,其原始GNSS载波相位观测值存在极高比例的周跳观测值,这给智能手机的精密定位带来挑战。为有效利用相位观测值,文章在传统TDCP周跳探测算法的基础上,提出一种附加验前、验后约束的智能手机原始相位观测值多维周跳探测方法。实验结果表明,该方法可以有效标记相位观测值的周跳信息,在城市综合路况下智能手机实时PPP解算平面误差RMS在2.5m以内,充分验证该文周跳探测算法的有效性。

关键词：智能手机 TDCP 周跳探测验前标记验后检验

一种基于卡尔曼滤波的RTK定位周跳探测方法

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测绘地理信息 2023年第4期48卷 65-69页

作者：范晓曼黄劲松武汉大学测绘学院湖北武汉430079

针对载波观测值的周跳问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的周跳探测方法。该方法在逐历元递推的时候对模糊度进行实时估计,当载体的位置和速度能够比较准确地估计时,倘若出现周跳,对应模糊度的值会出现相应的变化,通过对前后历元模糊度做... 详细信息

针对载波观测值的周跳问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的周跳探测方法。该方法在逐历元递推的时候对模糊度进行实时估计,当载体的位置和速度能够比较准确地估计时,倘若出现周跳,对应模糊度的值会出现相应的变化,通过对前后历元模糊度做差即可获得周跳值及其方差值;之后使用LAMBDA方法对周跳进行固定。实验结果表明,该方法具有良好的周跳探测能力,对于静态数据在99%的情况下能正确确定周跳值,对于动态数据在80%的情况下能正确确定周跳值,且该方法的效果不受频率和周跳卫星数量影响。

关键词： GNSS RTK(real-time kinematic) 周跳探测卡尔曼滤波

GNSS+INS组合在周跳探测中的技术研究

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测绘通报 2022年第S2期 48-53页

作者：李兆哲廖胤齐重庆市勘测院高新技术研究院重庆401329

在一些复杂多变的环境下,单频GNSS没有办法完成较健全的实时动态周跳探测,从而使得GNSS无法保持正确的模糊度固定结果,影响定位的稳定性和准确性。为了提升GNSS+INS组合的导航定位精度,本文提出加强GNSS模糊度固定解,将双差的GNSS+INS... 详细信息

在一些复杂多变的环境下,单频GNSS没有办法完成较健全的实时动态周跳探测,从而使得GNSS无法保持正确的模糊度固定结果,影响定位的稳定性和准确性。为了提升GNSS+INS组合的导航定位精度,本文提出加强GNSS模糊度固定解,将双差的GNSS+INS组合单频周跳探测检测量的偏差特点作为研究重点。研究结果表明,其偏差产生的原因不仅与INS增量存在密切关系,而且还与矢量角大小相关,通过确定探测检测量的措施,减少矢量角影响,从而促进周跳探测性能提高。经过周跳探测临界值在滑动窗口估算,约束INS偏差受GNSS偏差覆盖部分的进一步放大,提升GNSS+INS组合的周跳探测精度。

关键词： GNSS+INS组合周跳探测 GNSS模糊度固定

一种“北斗”卫星导航系统三频周跳探测与修复方法

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电讯技术 2023年第8期63卷 1173-1179页

作者：王靖君熊泽凯劳源基覃团发广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西大学广西多媒体通信与网络技术重点实验室南宁530004

针对传统伪距-相位组合中伪距噪声过大的问题引入了多普勒观测值进行辅助,同时再联合无几何相位组合构成一种新的周跳探测与修复方法。在信号方面,选择B2a代替B2I,与B1I、B3I组成了“北斗”卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite Sy... 详细信息

针对传统伪距-相位组合中伪距噪声过大的问题引入了多普勒观测值进行辅助,同时再联合无几何相位组合构成一种新的周跳探测与修复方法。在信号方面,选择B2a代替B2I,与B1I、B3I组成了“北斗”卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System, BDS)中定位性能更好的“北斗”三频观测组合。在选频方面,选用无几何相位系数[-1,1,0]、多普勒辅助伪距-相位系数[1,0,-1],[1,3,-4]组合进行周跳的探测。在修复方面,使用搜索法进行周跳的修复,并根据1-范数原则确保修复值的准确性。在1 s的采样率、电离层延迟稳定情况下,所提方法不仅能探测与修复出所有加入的1周在内的周跳,而且相比传统伪距-相位方法在小周跳探测方面性能更佳。

关键词： “北斗”卫星导航系统(BDS) 周跳探测伪距-相位法多普勒观测值无几何相位法

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多普勒积分辅助BDS三频周跳探测

导航定位学报 2023年第3期11卷 80-89页

作者：王建敏王清旺黄佳鹏辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

针对单频多普勒积分对低采样率数据周跳探测精度较低的问题,提出一种基于北斗卫星导航系统(BDS)三频观测数据的多普勒积分辅助伪距相位组合的周跳探测方法:利用多普勒积分计算历元间伪距变化量,大大减弱多路径效应的影响;并通过选择最... 详细信息

针对单频多普勒积分对低采样率数据周跳探测精度较低的问题,提出一种基于北斗卫星导航系统(BDS)三频观测数据的多普勒积分辅助伪距相位组合的周跳探测方法:利用多普勒积分计算历元间伪距变化量,大大减弱多路径效应的影响;并通过选择最优的三频组合系数构造宽巷相位和窄巷伪距组合周跳检测量,提高多普勒积分对低采样率数据的周跳探测精度。实验结果表明,提出的组合方法可以弥补各自的周跳探测盲点,对于不同采样率数据,不仅能有效探测和修复大小周跳、连续周跳和不敏感周跳,还可以准确地辨别1个周期以上的周跳和粗差,具有良好的周跳探测性能。

关键词：周跳探测北斗卫星导航系统(BDS) 多普勒积分伪距相位组合

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小波去噪与北斗三频信号周跳探测与修复

全球定位系统 2023年第2期48卷 88-94页

作者：蔡巍陈明剑周舒涵中国人民解放军战略支援部队信息工程大学郑州450001

传统的三频伪距相位组合方法易受到伪距观测噪声的影响,难以检测不敏感的小周跳.三个频率的载波相位观测数据组成的无几何距离组合(GF)方法具有检测敏感小周跳的能力,但存在病态方程组的问题.鉴于此,提出了一种利用小波去噪的无几何伪... 详细信息

传统的三频伪距相位组合方法易受到伪距观测噪声的影响,难以检测不敏感的小周跳.三个频率的载波相位观测数据组成的无几何距离组合(GF)方法具有检测敏感小周跳的能力,但存在病态方程组的问题.鉴于此,提出了一种利用小波去噪的无几何伪距相位组合与GF组合建立组合模型的方法,即利用小波变换对伪距观测值进行去噪,通过选择最优组合系数,构建优化的组合模型.该方法通过小波去噪保证了源数据的质量,采用无几何伪距相位组合与GF组合模型提高了周跳检测和修复的准确性,同时病态方程组问题得到解决.最后利用最小二乘方法结合正交三角(QR)分解算法,以及用空间搜索和L1范数最小原理固定周跳的最优整数并修复周跳,采集北斗卫星导航系统(BDS)三频测量数据用于实验验证.实验结果表明:小波变换去噪的优化组合模型可以检测和修复各种周跳,尤其是对不敏感的小周跳.

关键词：周跳探测伪距相位组合无几何距离组合(GF) 小波去噪北斗卫星导航系统(BDS)

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全变分MW组合去噪的BDS周跳探测算法

导航定位学报 2023年第2期11卷 176-185页

作者：景鑫李建文李林阳周舒涵信息工程大学郑州450001 西安测绘总站西安710054

针对高精度全球卫星导航系统(GNSS)数据预处理中,最常用的非差周跳探测方法之一墨尔本-维贝纳(MW)组合受伪距噪声影响等原因存在小周跳探测不准和周跳探测失败后阈值扩散的问题,提出一种北斗卫星导航系统(BDS)周跳探测算法:为降低伪距... 详细信息

针对高精度全球卫星导航系统(GNSS)数据预处理中,最常用的非差周跳探测方法之一墨尔本-维贝纳(MW)组合受伪距噪声影响等原因存在小周跳探测不准和周跳探测失败后阈值扩散的问题,提出一种北斗卫星导航系统(BDS)周跳探测算法:为降低伪距噪声的影响,提高探测成功率,引入全变分去噪算法对MW组合探测值进行去噪处理;再利用去噪后的MW组合探测值的历元差值进行周跳探测;然后分析全变分去噪算法正则化参数和周跳探测阈值的选取,当正则化参数取5和阈值设定为0.45时,即可探测出大于或等于1个周期的周跳。实验结果表明,选取的正则化参数和周跳探测阈值较为合理,能够在去噪后的MW组合探测值中通过相邻历元作差方式探测出小周跳,成功率为100%,无错探和漏探发生,能够弥补MW组合探测值对不敏感周跳探测的不足。

关键词：北斗卫星导航系统(BDS) 墨尔本-维贝纳(MW)组合全变分去噪周跳探测双频数据

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基于深度学习的卫星信号周跳探测方法研究

基于深度学习的卫星信号周跳探测方法研究

作者：王振举合肥工业大学

学位级别：硕士

随着北斗卫星导航系统的全面建成,相关产品和服务的应用范围也越来越广,人们对于卫星导航定位的精度要求也越来越严格,为了获得高精度的导航定位结果,必须准确的探测到卫星信号的周跳。现有的周跳探测方法有很多,但是存在不适用于单频数... 详细信息

随着北斗卫星导航系统的全面建成,相关产品和服务的应用范围也越来越广,人们对于卫星导航定位的精度要求也越来越严格,为了获得高精度的导航定位结果,必须准确的探测到卫星信号的周跳。现有的周跳探测方法有很多,但是存在不适用于单频数据,难以探测小周跳,周跳探测精度不高,没有考虑载波相位数据时序特征的问题。根据载波相位数据的时序特征和长短期记忆网络的特点,本文提出了一种基于深度学习的卫星信号周跳探测方法,并通过实验验证该方法的有效性和优越性。本文主要研究内容和创新点如下:(1)提出了一种基于深度学习的卫星信号周跳探测方法。首先对载波相位原始观测数据进行预处理,包括特征值的提取和数据的归一化;其次构建基于长短期记忆网络的神经网络模型;然后确定周跳的判定阈值,将预测值和实际值比较的方式来探测载波相位中存在的周跳;最后通过实验设备采集载波相位原始观测数据进行实验。(2)将本文提出的方法与现有的主流方法进行了充分的比较实验,论证了本文方法的有效性和优越性。分析了不同的采样间隔对两种常用周跳探测方法的影响;针对本文提出的方法,通过采用不同的激活函数,讨论了不同激活函数对周跳探测效果的影响;通过采用不同的隐含层节点个数,讨论了不同隐含层节点个数对周跳探测效果的影响;然后分析了不同采样间隔对本文提出的探测方法的影响;最后,综合比较这三种方法在不同采样间隔下的周跳探测效果,验证了本文提出的方法在周跳探测精度方面得到了提高。本文提出的基于深度学习的卫星信号周跳探测方法,不仅能够有效的探测到小周跳,而且与主流的周跳探测方法相比提高了周跳探测的精度,为该领域的发展提供了参考。

关键词：北斗卫星导航系统载波相位周跳探测深度学习长短期记忆网络

同方学位论文库评论

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BDS-3多频周跳探测与修复方法研究

BDS-3多频周跳探测与修复方法研究

作者：朱云鹏安徽理工大学

学位级别：硕士

随着我国BDS-3卫星导航的快速发展,BDS-3多频高精度定位受到广泛关注。在BDS-3卫星精密定位中产生的周跳将会直接影响到定位精度,因此,对周跳的探测与修复就显得非常重要。本文主要针对BDS-3多频(四频/五频)周跳的探测与修复方法展开研... 详细信息

随着我国BDS-3卫星导航的快速发展,BDS-3多频高精度定位受到广泛关注。在BDS-3卫星精密定位中产生的周跳将会直接影响到定位精度,因此,对周跳的探测与修复就显得非常重要。本文主要针对BDS-3多频(四频/五频)周跳的探测与修复方法展开研究,主要研究内容涉及BDS-3基本观测量和观测误差、BDS-3多频组合观测值理论、BDS-3多频观测组合方法对周跳的探测与修复、软件设计等相关问题。本文主要工作和成果概括如下:(1)介绍了BDS-3导航定位系统的发展历程和重要意义,BDS-3定位的基本观测量和定位原理,分析了四种观测误差对导航定位的影响,并提出了对这四种观测误差的解决方案。(2)针对BDS-3多频(四频/五频)观测值的周跳探测与修复效果不理想问题,在BDS-3多频(四频/五频)相位无几何组合和伪距/相位无几何无电离层组合的基础上,提出了k-1(k=4或5)个相位无几何组合和1个伪距/相位无几何无电离层组合,进行k频BDS-3数据的周跳探测与修复。为了能够更好地提高多频观测值组合选取效率,在多频组合观测值理论的基础上,根据长波长、弱电离层和观测值噪声小等特性对多频组合观测值最优组合的选取进行了分析,结果表明:在多频伪距/相位无几何无电离层组合中,BDS-3四频最优组合为[0,0,-1,1],BDS-3五频最优组合为[-3,-1,-1,2,3];在多频相位无几何组合中,BDS-3四频组合[-1,6,0,5]效果最好,BDS-3五频组合[0,-3,2,0,1]效果最好。(3)针对BDS-3卫星在观测过程易受到噪声影响的问题,本文采用三种不同方案,对周跳进行探测与修复。方案一:采用最小二乘法;方案二:采用最小二乘法和LAMBDA算法相结合;方案三:采用最小二乘法、LAMBDA算法和载波相位平滑伪距法相结合。试验采用IGS数据库中1s和30s不同采样率、不同频率的数据进行试验,结果表明:在BDS-3四频组合中,方案一修复率为91.47%,方案二修复率为91.47%,方案三修复率为:99.95%,其中,方案三修复效果最好。在BDS-3五频组合中,方案一修复率为95.91%,方案二修复率为95.91%,方案三修复率为:100%,对比可知,三种方案中BDS-3五频组合对周跳的修复率整体优于BDS-3四频组合对周跳的修复率。(4)基于Python平台设计了周跳探测与修复软件,具有计算方便、视觉直观和容易操作等特点,能够更好地对BDS-3观测数据进行更深的数据分析和处理,达到减小工作量的目的。

关键词： BDS-3多频周跳探测周跳修复组合观测值载波相位平滑伪距法