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基于多变量约束的GNSS瞬时姿态确定方法

北京航空航天大学学报 2023年第6期49卷 1394-1401页

作者：陈佳佳袁洪徐颖袁超葛建宿迁学院信息工程学院宿迁223800 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

传统的直接定姿法或最小二乘法依赖于整周模糊度的成功固定。当卫星数目较少或存在干扰的情形下,模糊度固定成功率会大大降低,进而导致定姿结果不准确。因此,提出基于多变量约束的姿态确定方法,所提方法将整周模糊度和姿态确定视作联合... 详细信息

传统的直接定姿法或最小二乘法依赖于整周模糊度的成功固定。当卫星数目较少或存在干扰的情形下,模糊度固定成功率会大大降低,进而导致定姿结果不准确。因此,提出基于多变量约束的姿态确定方法,所提方法将整周模糊度和姿态确定视作联合问题进行解算且对基线长度没有限制。利用天线的几何信息和姿态矩阵的正交特性对观测模型进行多变量约束,能够有效提升模糊度固定成功率并实现瞬时定姿。仿真结果表明:即使在信号观测精度非常低的场景下,所提方法也能达到75.7%的模糊度固定成功率;即使只有4颗卫星,所提方法也能达到90%以上的成功率。且在使用超短基线的前提下,所提方法能够达到0.93°的定姿精度。

关键词：全球卫星导航系统多天线最小二乘整周模糊度载波相位

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基于载波相位的接收机群时延测量技术

系统工程与电子技术 2022年第4期44卷 1078-1084页

作者：王峰毅肖志斌李蓬蓬张可倪少杰国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

针对传统群时延测量方法无法达到皮秒级测量精度要求的问题,提出一种基于载波相位的接收机群时延测量技术。该方法在通道群时延特性为分段抛物线假设的前提下,利用窄带扩频信号的载波相位观测量对分段抛物线系数进行搜索固定,通过抛物... 详细信息

针对传统群时延测量方法无法达到皮秒级测量精度要求的问题,提出一种基于载波相位的接收机群时延测量技术。该方法在通道群时延特性为分段抛物线假设的前提下,利用窄带扩频信号的载波相位观测量对分段抛物线系数进行搜索固定,通过抛物线函数固定整周模糊度,结合载波相位反映各频点的群时延。仿真结果表明,该测量技术可以精确固定整周模糊度,群时延测量结果可达皮秒量级,对高精度导航接收机群时延特性具有良好的测量效果。

关键词：群时延测量窄带扩频信号整周模糊度载波相位

一种北斗非差非组合长距离基准站模糊度解算方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第4期48卷 593-603页

作者：李博程鹏飞秘金钟徐彦田祝会忠高猛谷守周辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 中国测绘科学研究院北京100830 自然资源部北京100812

为了充分利用各频率观测值信息,提出了一种非差非组合的北斗卫星导航系统长距离基准站间整周模糊度解算方法。首先,直接利用不同频率的观测值建立误差观测方程,并采用随机游走策略估计相对天顶对流层湿延迟误差和电离层延迟误差,增加历... 详细信息

为了充分利用各频率观测值信息,提出了一种非差非组合的北斗卫星导航系统长距离基准站间整周模糊度解算方法。首先,直接利用不同频率的观测值建立误差观测方程,并采用随机游走策略估计相对天顶对流层湿延迟误差和电离层延迟误差,增加历元间的约束;然后,采用一种非差整周模糊度实时线性计算方法,依次得到基准站网当前历元所有卫星的非差整周模糊度,解决了在基准星变换时,模糊度需要承接或者重新进行法方程叠加的问题;最后,使用实测数据进行方法验证,结果表明,各基准站模糊度平均固定速度为20个历元(采样间隔1 s),可快速实现基准站载波相位整周模糊度解算。由于所提方法充分利用了各频率观测值信息,避免了线性组合放大噪声对整周模糊度固定的影响,其模糊度固定成功率与无电离层组合法相比有较大的提高。

关键词：北斗非差非组合整周模糊度对流层延迟误差电离层延迟误差长距离基准站

面向5G NR的动态拓扑高精度载波相位定位方法

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北京邮电大学学报 2023年第5期46卷 41-46页

作者：树玉泉蔚保国彭梓翔范绍帅叶红军中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室石家庄050081 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876

为了在动态拓扑环境下实现高精度的定位,提出了一种适用于第5代移动通信新空口技术(5G NR)的载波相位定位方法。在动态拓扑环境中,接入点与终端的相对移动难以保证合理的几何布局,因此提出了一种基于几何精度因子的节点优选方法。考虑... 详细信息

为了在动态拓扑环境下实现高精度的定位,提出了一种适用于第5代移动通信新空口技术(5G NR)的载波相位定位方法。在动态拓扑环境中,接入点与终端的相对移动难以保证合理的几何布局,因此提出了一种基于几何精度因子的节点优选方法。考虑到动态拓扑的情况,建立了载波相位时域差分方程,以高精度估计位置的变化,并与到达时间差算法相结合,得到初步的位置估计。将这个初步估计作为泰勒展开的起点,使多个时刻上的方程组线性化,最终得出整周模糊度的解。仿真结果表明,基于节点优选的载波相位定位方法可在动态拓扑环境中实现高精度的整周模糊度解算和厘米级的定位精度。

关键词：第5代移动通信系统定位技术载波相位几何精度因子动态场景整周模糊度

改进的PSO与ACO混合搜索GNSS整周模糊度算法

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中国惯性技术学报 2021年第3期29卷 350-355,361页

作者：尚俊娜王民顿刘新华王奕腾杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 通信信息控制和安全技术重点实验室嘉兴314033 中国电子科技集团公司第三十六研究所嘉兴314033

针对蚁群传统算法在计算GNSS整周模糊度过程中由于缺少初始信息素而产生搜索效率低下问题,提出改进的粒子群(PSO)与蚁群(ACO)混合搜索GNSS整周模糊度算法。在搜索初期,由于改进粒子群算法具备收敛速度快的优势,进行粗搜索获取次优解,并... 详细信息

针对蚁群传统算法在计算GNSS整周模糊度过程中由于缺少初始信息素而产生搜索效率低下问题,提出改进的粒子群(PSO)与蚁群(ACO)混合搜索GNSS整周模糊度算法。在搜索初期,由于改进粒子群算法具备收敛速度快的优势,进行粗搜索获取次优解,并以此来初始化改进蚁群算法的信息素分布,最后完成整周模糊度的细搜索。基于经典算例和实测GPS/BDS数据进行了仿真对比实验,结果表明,改进的混合算法比单算法可以更快地收敛于最优解,搜索效率要明显优于LAMBDA算法,且解算的基线精度可以控制在3 mm以内(RMS),有效性和可靠性得到了较好的验证。

关键词：整周模糊度改进粒子群算法改进蚁群算法混合算法

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BDS中距离参考站三频整周模糊度确定方法

中国矿业大学学报 2021年第2期50卷 396-403页

作者：高猛徐爱功祝会忠葛茂荣唐龙江辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 德国地学研究中心波茨坦14473

针对北斗卫星导航系统(BDS)中距离参考站整周模糊度受电离层延迟误差和对流层延迟误差影响难以正确固定的问题,提出了一种BDS中距离参考站三频整周模糊度确定方法.首先利用B2,B3频率观测值确定B2-B3超宽巷整周模糊度;利用B2-B3超宽巷组... 详细信息

针对北斗卫星导航系统(BDS)中距离参考站整周模糊度受电离层延迟误差和对流层延迟误差影响难以正确固定的问题,提出了一种BDS中距离参考站三频整周模糊度确定方法.首先利用B2,B3频率观测值确定B2-B3超宽巷整周模糊度;利用B2-B3超宽巷组合观测值和B1-B3宽巷组合观测值所受电离层延迟误差较接近的特性,确定B1-B3宽巷整周模糊度,根据三频整周模糊度的线性关系确定B1-B2宽巷整周模糊度;进一步利用B1-B3和B1-B2消电离层组合观测值及对应的整周模糊度可分解的特点,解算窄巷整周模糊度和相对天顶对流层延迟误差,最后搜索确定窄巷整周模糊度.使用实测的连续运行参考站(CORS)网BDS三频观测数据进行算法验证.结果表明:该方法可正确有效的实现BDS中距离参考站间三频载波相位整周模糊度的快速解算.

关键词： BDS 参考站中距离三频整周模糊度电离层延迟误差

一种用于DGPS整周模糊度解算的混合策略麻雀搜索算法

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传感技术学报 2023年第10期36卷 1593-1601页

作者：霍刚尚俊娜杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018

针对麻雀搜索算法(SSA)在计算差分全球定位系统(DGPS)整周模糊度过程中出现的全局搜索能力弱、易陷入局部最优等问题,提出了混合策略麻雀搜索算法(HSSSA)。首先,通过引入Circle混沌映射初始化种群,提高初始种群的多样性,增强算法的全局... 详细信息

针对麻雀搜索算法(SSA)在计算差分全球定位系统(DGPS)整周模糊度过程中出现的全局搜索能力弱、易陷入局部最优等问题,提出了混合策略麻雀搜索算法(HSSSA)。首先,通过引入Circle混沌映射初始化种群,提高初始种群的多样性,增强算法的全局寻优能力;其次,将粒子群算法中各个粒子的速度策略引入发现者位置更新公式中,提升算法寻优能力;最后,使用高斯变异策略对最优麻雀位置进行扰动,增强了跳出局部最优的能力。将所提算法应用于9个不同特征的基准函数进行实验,结果表明,HSSSA算法有着良好的寻优精度和收敛速度。在GPS/BDS实测数据的3000个历元的解算中,相比传统LAMBDA算法和SSA算法,HSSSA算法有着更高的解算成功率,可达99.2%。

关键词：差分全球定位系统整周模糊度混合策略麻雀搜索算法混沌映射粒子群算法高斯变异

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基于时变钟差消除的室内载波相位定位算法

通信学报 2021年第9期42卷 165-172页

作者：范绍帅荣志强田辉李立华秦晓琦北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876

针对室内无线环境下传统定位算法定位精度不高以及系统时钟不同步影响定位精度等问题,提出一种基于三差分载波相位测量与到达时间差(TDoA)融合的三维定位算法。考虑到无线接入点之间存在的时变钟差会导致定位精度变低,所提算法结合参考... 详细信息

针对室内无线环境下传统定位算法定位精度不高以及系统时钟不同步影响定位精度等问题,提出一种基于三差分载波相位测量与到达时间差(TDoA)融合的三维定位算法。考虑到无线接入点之间存在的时变钟差会导致定位精度变低,所提算法结合参考终端测量来消除时变钟差的影响,基于三差分载波相位测量进行相对位置的精确估计,并将其与具有无偏性的差分TDoA定位结果进行融合粗估计。进一步通过泰勒展开方法对载波相位观测方程线性化,并通过解算整周模糊度实现更高精度的定位。仿真结果表明,所提算法可以克服时变钟差对定位性能的影响,并能在短时间内完成整周模糊度解算,最终可实现高精度定位。

关键词：无线定位载波相位时钟偏差融合定位整周模糊度

BDS/INS紧组合三频动对动模糊度解算方法

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国防科技大学学报 2020年第6期42卷 127-132页

作者：赵修斌朱楚江庞春雷张良高玉洁空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 中国人民解放军95140部队广东惠州516211

针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution,TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差... 详细信息

针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution,TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差几何距离值,并用其分别代替无几何和几何模式下的双差伪距观测值,显著降低了伪距双差观测噪声水平,有效提高了三频整周模糊度解算成功率。仿真实验结果表明,BDS/INS紧组合输出的高精度位置坐标使得伪距观测精度提高了60%以上,在短基线条件下,当伪距观测噪声达到2 m时,无几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为0.73%,几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为31.25%,而BDS/INS紧组合的TCAR算法在两种模式下的模糊度解算成功率达到99%以上,并且获得了厘米级的相对定位精度。

关键词： BDS/INS紧组合 TCAR法动对动整周模糊度短基线