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BDS-3三频周跳探测及整周模糊度解算研究

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BDS-3三频周跳探测及整周模糊度解算研究

作者：胡军军南昌大学

学位级别：硕士

近些年来,北斗三号卫星系统的正式投入使用标志着我国北斗卫星导航系统BDS的全面建成。在BDS定位领域中,周跳探测及整周模糊度解算是高精度载波相位数据处理的关键与难点,而BDS-3卫星能提供多频观测值形成更多特性较优的组合观测值,为... 详细信息

近些年来,北斗三号卫星系统的正式投入使用标志着我国北斗卫星导航系统BDS的全面建成。在BDS定位领域中,周跳探测及整周模糊度解算是高精度载波相位数据处理的关键与难点,而BDS-3卫星能提供多频观测值形成更多特性较优的组合观测值,为其提供了有效的解决思路。为此本文围绕BDS-3三频周跳探测与修复及整周模糊度解算展开深入研究,分析了BDS-3多频组合观测值理论,并研究讨论了几种北斗周跳探测与修复方法和三频整周模糊度解算方法,主要研究内容如下:1、研究了BDS-3多频组合观测值的基本理论,推导了组合观测值相关参数的计算公式;分析了组合观测值的三种误差特性并给出了不同形式的计算方法;讨论了BDS-3三频线性组合的相关参数特性,分析了处理短基线和中长基线的三个最优线性组合选取方案。2、阐述了周跳的基本理论,逐步推导了几种周跳探测方法的工作原理;通过实验分析BDS-2和BDS-3不同卫星的MW组合观测值特性,针对MW组合法对BDS-2卫星进行周跳探测的不足,引入高度角权重系数和滑动窗口进行改进,并通过实验验证了改进后方法提高了小周跳的探测性能;针对BDS-3三频数据的组合特性,联合特性最优的MW组合、GF组合和载波伪距组合进行周跳探测,并通过实验验证了该方法的不敏感周跳和随机周跳探测与修复性能良好。3、研究了无几何TCAR算法的模糊度解算原理,通过实验分析了该方法处理短基线和中长基线的模糊度解算性能;针对无几何TCAR算法处理中长基线的缺陷,利用噪声影响因子最优的超宽巷组合组修正电离层延迟,提高宽巷模糊度固定成功率,引入原始伪距观测值和载波相位观测值进行约束,提高窄巷模糊度固定成功率;通过对比实验表明,改进后方法对宽巷和窄巷固定成功率均有所提高,对于25km基线分别提高了3.24%和8.13%,对于60km基线分别提高了5.74%和13.88%。

关键词： BDS-3 组合观测值周跳探测与修复电离层延迟整周模糊度解算

GPS整周模糊度解算的LAMBDA法及程序实现

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工程地球物理学报 2006年第3期3卷 225-229页

作者：林丹郭敏江华蒋旭惠中国地质大学工程学院武汉430074

对目前GPS模糊度解算方法中搜索效率和成功率较好的LAMBDA的理论进行深入探讨的同时,结合实例对LAMBDA的解算流程进行了研究。利用C#编程语言实现了卫星位置、导航位置、基线向量的浮点解和固定解,以及整周模糊度等未知量的可视化输出,... 详细信息

对目前GPS模糊度解算方法中搜索效率和成功率较好的LAMBDA的理论进行深入探讨的同时,结合实例对LAMBDA的解算流程进行了研究。利用C#编程语言实现了卫星位置、导航位置、基线向量的浮点解和固定解,以及整周模糊度等未知量的可视化输出,为GPS其它研究工作提供了研究基础。

关键词： GPS 整周模糊度解算 LAMBDA 整数最小二乘

GPS/陀螺组合测姿中整周模糊度的快速解算

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武汉大学学报（信息科学版） 2015年第1期40卷 128-133页

作者：王冰隋立芬王威马成 61081部队信息工程大学地理空间信息学院 61741部队 61206部队

采用方向余弦矩阵描述姿态,建立GPS/陀螺组合姿态确定系统模型,由矩阵Kalman滤波方法解算整周模糊度的浮点解,然后再利用MC-Lambda方法得到整周模糊度固定解。仿真实验结果表明,附加方向余弦矩阵约束的Kalman滤波方法可以有效地提高整... 详细信息

采用方向余弦矩阵描述姿态,建立GPS/陀螺组合姿态确定系统模型,由矩阵Kalman滤波方法解算整周模糊度的浮点解,然后再利用MC-Lambda方法得到整周模糊度固定解。仿真实验结果表明,附加方向余弦矩阵约束的Kalman滤波方法可以有效地提高整周模糊度浮点解的精度,使得整周模糊度的固定成功率和效率均得到提高,尤其是在GPS观测条件较差的情况下。

关键词：全球定位系统姿态确定整周模糊度解算 MC-Lambda方法方向余弦矩阵 Kalman滤波陀螺

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双星姿态测量中确定整周模糊度的新方法

测绘科学技术学报 2011年第2期28卷 101-104页

作者：何海波郭海荣王爱兵张永超北京市5136信箱北京100094 陆军航空兵学院北京101123

针对双星姿态测量中整周模糊度解算这一关键问题,提出了一种新的双星整周模糊度解算方法——天线反转法。其基本思想是,在静态初始化过程中将副天线绕主天线反转了180°。模拟算例表明,该方法能够快速可靠地解算出双星整周模糊度。

关键词：双星姿态测量整周模糊度解算天线反转法成功率

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BDS中/长基线的整周模糊度固定算法研究

BDS中/长基线的整周模糊度固定算法研究

作者：史萌太原理工大学

学位级别：硕士

随着北斗导航卫星系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)的快速推广和不断完善,人们对BDS精密定位的可靠性、连续性,特别是实时性方面的需求日益提高。采用卫星产生的伪距观测值仅能达到米级的定位精度,已经不能满足人们的生产... 详细信息

随着北斗导航卫星系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)的快速推广和不断完善,人们对BDS精密定位的可靠性、连续性,特别是实时性方面的需求日益提高。采用卫星产生的伪距观测值仅能达到米级的定位精度,已经不能满足人们的生产和生活需求;而载波相位观测值因其波长短定位精度高逐渐受到研究者的青睐,成为高精度定位的重点研究方面。整周模糊度的解算是实现高精度载波相位定位的关键技术,模糊度能否正确解算直接影响定位精度。目前,对于短基线的研究,模糊度解算的成功率已达到较高水平;而对于中/长基线的研究,模糊度解算速度和成功率还有待提高,因此快速准确解算中/长基线的整周模糊度在BDS精密定位技术实现中具有非常重要的地位。本文主要研究内容如下:(1)BDS静态定位中/长基线模糊度解算研究。中/长基线因受电离层延迟和测量噪声等误差影响,无法使用传统三频模糊度解算方法进行求解。针对此问题,对传统三频模糊度解算方法在宽巷和窄巷模糊度固定中的缺陷进行改进。首先,利用自适应因子平衡测量噪声影响,提高宽巷模糊度固定成功率;其次,加入电离层延迟先验标准差降低电离层延迟的影响,提高窄巷模糊度固定成功率。通过采集静态数据对算法进行了分析,实验表明相比传统三频模糊度解算方法,所提算法在模糊度解算成功率和定位精度方面均有改善。(2)BDS动态定位中/长基线模糊度解算研究。动态环境中信号频繁失锁会造成中/长基线模糊度难以有效快速恢复,针对此问题,设计了基于惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)辅助的BDS中/长基线部分模糊度固定方法。首先,采用INS对信号失锁时的导航信息进行预测,提供初始信息辅助模糊度固定;其次,对大气延迟进行约束,以减小中/长基线下大气延迟误差的影响;最后,根据现有基于单一标准部分模糊度固定方法的优势及不足之处,改进部分模糊度固定算法,缩短模糊度首次固定时间,提高组合系统的稳定性。通过车载实验表明,所提算法能够在卫星信号短暂失锁时快速固定中/长基线整周模糊度,改善中/长基线在动态环境中的定位效果。

关键词：整周模糊度解算中/长基线大气延迟惯性导航系统

多基准站相对定位算法及先验基线向量偏差影响分析

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国防科技大学学报 2023年第6期45卷 143-149页

作者：伍劭实范波钟季龙侯振伟张良军事科学院国防科技创新研究院北京100071 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

为提高单基准站短基线相对定位解算的可靠性,研究了多基准站约束的相对定位算法。将基准站间可提前测量的先验基线信息融入观测模型中,给出了多基准站相对定位的函数模型和随机模型,在此基础上推导了模糊度精度因子的解析表达式,揭示了... 详细信息

为提高单基准站短基线相对定位解算的可靠性,研究了多基准站约束的相对定位算法。将基准站间可提前测量的先验基线信息融入观测模型中,给出了多基准站相对定位的函数模型和随机模型,在此基础上推导了模糊度精度因子的解析表达式,揭示了基准站数量的增加对模糊度浮点解精度提升的作用;从理论上分析了基准站间先验基线信息中的偏差对模糊度解算的影响,分析表明,当先验基线各分量偏差的绝对值之和小于5 cm时,模糊度解算几乎不受影响;通过仿真和实测数据进行了验证。试验结果表明,增加基准站数量不仅能有效提升模糊度解算成功率和收敛速度,并且对先验基线信息中的偏差具有较好的抑制作用,当基线各分量偏差均增加到4 cm时,实测数据模糊度解算成功率仍能达到92%以上。研究结论为特殊场景下多基准站间的快速非精确标定提供了理论依据。

关键词：全球导航卫星系统相对定位多基准站整周模糊度解算成功率

基于几何相关的GPS观测量随机误差模型的研究

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通信学报 2019年第9期40卷 74-85页

作者：周桃云廉保旺杨冬冬张怡蔡成林西北工业大学电子信息学院陕西西安710129 湖南人文科技学院信息学院湖南娄底417000 湘潭大学信息工程学院湖南湘潭411105

针对传统方法考虑随机误差影响因素不够全面的问题,建立了一种更加真实的GPS观测量随机误差模型。该方法在几何相关功能模型中引入了误差修正项,采用了一种以空间换时间的改进LS-VCE算法对模型进行求解,采集了2组真实的GPS实测数据对模... 详细信息

针对传统方法考虑随机误差影响因素不够全面的问题,建立了一种更加真实的GPS观测量随机误差模型。该方法在几何相关功能模型中引入了误差修正项,采用了一种以空间换时间的改进LS-VCE算法对模型进行求解,采集了2组真实的GPS实测数据对模型进行性能评估,并利用该模型解算了载波相位整周模糊度。实验结果表明,所提方法在模型精度、模型求解复杂度及整周相位模糊度解算成功率等方面均优于传统方法。

关键词：最小二乘方差分量估计随机误差模型几何相关模型整周模糊度解算

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GNSS双频整周关系约束模糊度算法研究

武汉大学学报（信息科学版） 2012年第8期37卷 945-948页

作者：冯威黄丁发严丽李萌西南交通大学测量工程系成都市二环路北一段111号610031

根据GNSS双频载波相位观测值间的特定关系,提出了一种基于双频整周关系约束的模糊度解算方法(FirCAR)。该方法在局部整数范围内可将载波相位的等效波长增长,以利于整周模糊度的快速解算。不同长度的基线数据实验证明了该算法的正确性和... 详细信息

根据GNSS双频载波相位观测值间的特定关系,提出了一种基于双频整周关系约束的模糊度解算方法(FirCAR)。该方法在局部整数范围内可将载波相位的等效波长增长,以利于整周模糊度的快速解算。不同长度的基线数据实验证明了该算法的正确性和有效性,并分析了卫星截止高度角对解算结果的影响。

关键词： GNSS 整周模糊度解算双频整周关系约束

基于CORS网络的单频GPS实时精密单点定位新方法

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地球物理学报 2012年第5期55卷 1549-1556页

作者：姜卫平邹璇唐卫明武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉430079

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,... 详细信息

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71km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.

关键词：单频实时 PPP 基于非差观测的网络RTK方法整周模糊度解算