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无电离层影响的精密单点定位模型研究

无电离层影响的精密单点定位模型研究

作者：吴世明兰州交通大学

学位级别：硕士

GPS精密单点定位技术是利用IGS提供的精密星历和卫星钟差,以单台GPS接收机采集的载波相位和伪距数据为观测值,利用距离交会法来确定测站位置,GPS精密单点定位也分为静态定位和实时定位,其定位精度有分米级、厘米级和毫米级。本文对无电... 详细信息

GPS精密单点定位技术是利用IGS提供的精密星历和卫星钟差,以单台GPS接收机采集的载波相位和伪距数据为观测值,利用距离交会法来确定测站位置,GPS精密单点定位也分为静态定位和实时定位,其定位精度有分米级、厘米级和毫米级。本文对无电离层影响的精密单点定位模型和误差改正模型进行了研究,并且借助MATLAB编写了相应的数据处理程序,利用采集的数据对模型的定位精度进行了验证和分析,所做的主要工作有:利用滑动式拉格朗日插值法和切比雪夫拟合法来求解对应历元时刻卫星坐标和卫星钟差,详细分析了不同阶数的滑动式拉格朗日插值法的插值精度和不同阶数的切比雪夫拟合精度,从而选择出适合无电离层影响的精密单点定位模型的插值方法。分析了利用M-W组合法和电离层残差法进行周跳探测和修复的优缺点,为了弥补两种方法在周跳探测时的不足,本文提出了采用联合M-W组合和电离层残差法进行周跳的探测和修复,并通过编写的程序验证了该方法的可行性和可靠性。针对对流层延迟误差,本文比较了应用Hopfield模型、Black模型以及Saastamoinen模型进行对流层延迟误差改正的情况,通过比较本文最终选用Saastamoinen模型和Niell投影函数进行对流层延迟误差改正。本文将接收机钟差当作白噪声进行处理,并且通过实际算例验证了此方法的有效性。本文详细推导了无电离层影响的精密单点定位模型的误差方程,并且在对无电离层影响的精密单点定位模型理论研究的基础上,借助MATLAB平台编写了适用于静态无电离层影响的精密单点定位数据处理的程序,通过采集的数据对程序进行了测试,最终得到了分米级的定位结果。

关键词： GPS精密单点定位误差改正模型无电离层钟差

连续运行参考站无电离层组合周跳探测与修复算法

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科学技术与工程 2021年第6期21卷 2350-2355页

作者：汪晓龙杜石崔立鲁安家春南宁市勘察测绘地理信息院南宁530022 长安大学地质工程与测绘学院西安710054 成都大学建筑与土木工程学院成都610106 武汉大学测绘学院武汉430079 武汉大学中国南极测绘研究中心武汉430079

根据线性无关原理构造了两组无电离层组合系数,以保证两组组合系数没有共同的不敏感周跳项。采用数理统计和假设检验的原理得到了较为精确的两个组合周跳探测阈值,并验证了由此两个组合构成的周跳检验量对不敏感周跳的全覆盖。最后利用... 详细信息

根据线性无关原理构造了两组无电离层组合系数,以保证两组组合系数没有共同的不敏感周跳项。采用数理统计和假设检验的原理得到了较为精确的两个组合周跳探测阈值,并验证了由此两个组合构成的周跳检验量对不敏感周跳的全覆盖。最后利用日本连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)网中两个测站的实测观测数据对本文算法的精确性和实用性进行了验证计算。结果表明:算法能够有效地消除不敏感周跳对探测结果的影响,并能够实现对所有周跳的探测与修复。

关键词：连续运行参考站(CORS) 周跳探测假设检验不敏感周跳无电离层

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基于无电离层模型的动态精密单点定位

四川兵工学报 2009年第1期30卷 47-50页

作者：李黎苏强叶和军中南大学测绘与国土信息工程系长沙410083 总装备部重庆军代局驻重庆北碚区军代室重庆北碚400700 总装备部重庆军代局驻成都地区军代室成都610036

首先综述了10多年来动态精密单点定位(PPP)技术的研究现状,最后基于一个动态PPP定位实例,分析了基于非差观测值的单历元动态PPP定位精度.实验结果表明,如果数据质量较好,卫星数量充足(>5颗),动态PPP定位结果可以在1 h左右收敛到20 cm以... 详细信息

首先综述了10多年来动态精密单点定位(PPP)技术的研究现状,最后基于一个动态PPP定位实例,分析了基于非差观测值的单历元动态PPP定位精度.实验结果表明,如果数据质量较好,卫星数量充足(>5颗),动态PPP定位结果可以在1 h左右收敛到20 cm以内;研究还发现,动态单点定位与GDOP有很强的相关性,当卫星数少于等于5颗,且GDOP值较大时,定位精度会大为降低,很难获得较高精度的定位结果.

关键词： GPS 动态精密单点定位无电离层非差

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顾及强电离层活动的三频周跳探测与修复算法

科学技术与工程 2020年第36期20卷 14796-14803页

作者：崔立鲁许文超邹正波杜安李盼安家春成都大学建筑与土木工程学院成都610106 武汉大学测绘学院武汉430079 中国地震局地震研究所中国地震局地震大地测量重点实验室武汉430071 武汉大学中国南极测绘研究中心武汉430079

高效精确的周跳探测与修复算法是实现高精度导航定位的前提条件。鉴于常规算法易受到电离层影响,利用一个三频无几何无电离层码相组合和两个无几何相位组合构建周跳检验量,该周跳检验量能够有效地减弱电离层活动对周跳探测的影响。通过... 详细信息

高效精确的周跳探测与修复算法是实现高精度导航定位的前提条件。鉴于常规算法易受到电离层影响,利用一个三频无几何无电离层码相组合和两个无几何相位组合构建周跳检验量,该周跳检验量能够有效地减弱电离层活动对周跳探测的影响。通过三频全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)实测数据对研究结果的正确性和有效性进行验证,计算结果表明研究结果能够在强电离层活动下正确地实现周跳的探测与修复。

关键词：强电离层活动全球导航卫星系统(GNSS) 无几何无电离层周跳探测与修复

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北斗三频整系数线性组合优化模型

测绘科学 2019年第8期44卷 1-5,60页

作者：孟凡军李树军潘宗鹏李忠盼孙亦成海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 信息工程大学地理空间信息学院郑州450001

针对北斗三频观测量的应用需求,该文在对北斗三频载波相位线性组合观测模型进行误差分析的基础上,从几何的角度对削弱或消除误差的实系数无电离层组合、无对流层组合和最小噪声组合进行空间分析,更为直观地描述了无电离层平面、无对流... 详细信息

针对北斗三频观测量的应用需求,该文在对北斗三频载波相位线性组合观测模型进行误差分析的基础上,从几何的角度对削弱或消除误差的实系数无电离层组合、无对流层组合和最小噪声组合进行空间分析,更为直观地描述了无电离层平面、无对流层平面和最小噪声线的关系。在此基础之上,引出北斗整系数线性组合,并对长波长组合、弱电离层组合和弱观测噪声组合进行分析,以巷数、电离层延迟系数和噪声放大系数作为三频最优整系数线性组合的判断指标,得到了以(-1,-5,6)、(0,-1,1)和(1,4,-5)为代表的几组具有不同特性的最优三频整系数线性组合,并得出三频整系数优选线性组合模型的系数之和一般为S=0或者S=±1。

关键词：北斗三频整系数线性组合无电离层无对流层最小噪声长波长

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BDS-3多频精密单点定位模型及性能分析

测绘科学 2023年第2期48卷 36-44页

作者：阴冠澎徐爱功高猛王顺顺辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

针对北斗三号(BDS-3)精密单点定位(PPP)在不同模型不同频率组合中的定位精度问题,选取14个MGEX测站连续7 d观测数据,综合分析了双频非组合UC12、双频无电离层组合IF12、三频非组合UC123、三频无电离层两两组合IF1213这4种模型下BDS-3精... 详细信息

针对北斗三号(BDS-3)精密单点定位(PPP)在不同模型不同频率组合中的定位精度问题,选取14个MGEX测站连续7 d观测数据,综合分析了双频非组合UC12、双频无电离层组合IF12、三频非组合UC123、三频无电离层两两组合IF1213这4种模型下BDS-3精密单点定位的静态和动态定位性能。实验结果表明:BDS-3静态IF-PPP、UC-PPP收敛后在E、N、U方向上的平均定位精度分别优于0.86、0.66、1.70 cm和1.01、0.68、1.78 cm,平均收敛时间分别为29和36 min。BDS-3动态IF-PPP、UC-PPP收敛后在E、N、U方向上的平均定位精度分别优于1.86、1.57、2.92 cm和2.1、1.78、3.08 cm,平均收敛时间分别为56和74 min。BDS-3双频解算模式下,B1CB3I、B1IB3I两种频率组合定位精度较好,三频解算模式下,B1CB2aB3I和B1IB2aB3I精度较为接近,三频与双频精密单点定位的定位性能和收敛时间基本相当。

关键词： BDS 精密单点定位多频非组合无电离层

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GNSS单历元模糊度固定方法研究

GNSS单历元模糊度固定方法研究

作者：徐跃安徽理工大学

学位级别：硕士

高精度GNSS导航服务中关键技术是确定载波相位的整周模糊度,但因受观测环境影响卫星会发生失锁,卫星失锁后要重新初始化,这在一定层面上限制了定位的连续性和实时性。GNSS单历元解算方法可以通过构造先验条件来约束固定整周模糊度并且... 详细信息

高精度GNSS导航服务中关键技术是确定载波相位的整周模糊度,但因受观测环境影响卫星会发生失锁,卫星失锁后要重新初始化,这在一定层面上限制了定位的连续性和实时性。GNSS单历元解算方法可以通过构造先验条件来约束固定整周模糊度并且可忽略周跳的影响,因此研究GNSS单历元算法具有重要意义。针对单历元模糊度固定本文主要进行了以下几方面的研究:(1)适用于变形监测的单历元模糊度固定算法。根据测站间的相关性,利用首期观测值解算初始双差模糊,而接收机钟差和一些其它未知量作为参数,进而能够直接提取出变形信息。通过长时间观测计算将变形信息取平均值,短基线误差在N和E方向为1mm左右,在U方向为4mm左右,随着基线的增长解算结果的误差逐渐增大,故此方法仅适用于短基线变形监测。(2)短基线单历元模糊度固定。针对短基线单历元解算考虑到GEO卫星模糊度较难固定问题,本文采用的思路是:首先固定宽巷模糊度,在宽巷模糊度固定的基础上约束固定出IGSO和MEO卫星的模糊度;然后再用IGSO和MEO卫星模糊度约束固定出GEO卫星模糊度,而固定宽巷模糊度时法方程的病态性则通过基于奇异值分解的正则化法来解决。采用长度分别为4.4m和2.32km的两组基线进行算法验证,结果表明:BDS系统、GPS系统和BDS/GPS组合系统单历元宽巷模糊度固定成功率均为100%,原始载波模糊度成功率90%以上,北斗卫星模糊度固定成功率较常规方法有所改善,并且在N、E、U方向定位精度达到了厘米至毫米级。(3)中长基线单历元模糊度固定。针对中长基线单历元模糊度固定提出两次使用正则化法来改善单历元观测方程的病态性,而正则化矩阵的构造是将双差观测方程的系数矩阵进行奇异值分解求得。采用长度分别为56.225km和170.176km的两组GPS/BDS数据验证,结果表明:对一次正则化法后固定的宽巷模糊度两条基线固定成功率均达到100%,而宽巷模糊度回代求得原始载波模糊度成功率极低。故在宽巷模糊度成功固定的基础上结合无电离层组合再次使用正则化法,对56.225km基线而言,两次正则化后在N、E方向定位精度达到mm级,在U方向为cm级;对170.176km基线,两次正则化后在N、E、U方向定位精度达到cm级。

关键词：单历元整周模糊度固定宽巷无电离层

BDS/GNSS精密单点定位数据处理关键技术研究

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BDS/GNSS精密单点定位数据处理关键技术研究

作者：阴冠澎辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

目前北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)存在BDS-2、BDS-3并存的情况,对于BDS-3新增频点和顾及BDS-3的多系统组合定位性能分析问题急待解决。本文研究了BDS-3多频精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)函数模型,综合分析双频非组合UC12、双频无电离层组合IF12、三频非组合UC123、三频无电离层两两组合IF1213四种模型下BDS-3静态和仿动态精密单点定位性能。针对BDS单频、BDS-2/BDS-3组合定位、BDS不同星座下的定位性能差异、BDS不同截止高度角下的实际定位精度、BDS组合多系统定位性能提升等多个方面展开研究,本文主要研究内容和结果如下:(1)研究GPS、BDS、Galileo和GLONASS所有频点数据完整率、多路径、信噪比、卫星可见性及位置精度因子的数据质量情况。实验结果表明:GPS中L1、L2频点数据平均完整率均值超过83%,L3频点数值仅为46.2%;BDS中B1I、B3I频点数据平均完整率均值超过87%,B2a、B2b频点数据平均完整率不足50%;Galileo所有频点数据完整率均较为稳定;GLONASS频点中G1频点数据平均完整率达到86.4%,G3频点均值仅为7.4%。GPS和Galileo所受多路径影响较小。各系统所有频点信噪比均超过30 d B·HZ,均有较高的信号强度。BDS和GPS的可见卫星数和PDOP值优于Galileo和GLONASS,部分测站情况下,BDS的PDOP值优于GPS。(2)研究BDS-3多频精密单点定位函数模型,探究单频/双频/三频多种频点组合下的实际定位性能。实验结果表明:BDS-3静态单频PPP模式下,定位精度较为稳定且优质,均能维持在厘米级,仿动态PPP模式下,定位精度仅达到分米级,其中B3I和B1C两个频点精度较高。BDS-3双频解算模式下,B1CB3I和B1IB3I两种频率组合定位精度较好。三频解算模式下,B1CB2a B3I和B1IB2a B3I精度较为接近,三频与双频精密单点定位的定位性能和收敛时间基本相当。(3)研究BDS-2/BDS-3组合定位性能提升问题。分析GEO/IGSO/MEO各星座不同轨道卫星对BDS及多系统组合定位精度的影响。通过11种多系统组合形态,验证不同截止高度角对BDS PPP的最终结果影响。实验结果表明:BDS-2/BDS-3组合定位精度明显优于BDS单代系统处理策略,BDS-3定位性能优于BDS-2。GEO/IGSO/MEO三种卫星星座的加入会对BDS单系统及BDS组合多系统PPP定位精度产生不同程度提高。随着卫星截止高度角不断增大,各组合系统定位性能逐渐变差,仿动态模式下最为明显,多系统组合相比于单系统,具有明显提升精度的优势,四系统组合一直是定位性能最优解。该论文有图73幅,表15个,参考文献93篇。

关键词：精密单点定位多频非组合无电离层 BDS

基于单个GPS/BDS信标台增强的实时精密单点定位

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测绘工程 2018年第5期27卷 1-4,9页

作者：高成发赵庆高旺东南大学江苏南京210096

随着IGS实时服务的推广,实时轨道、钟差产品可用于实时PPP;然而,在一些通讯条件差的地方,如偏远山区和广袤的海洋,差分信号的播发与接收仍然是实时PPP的障碍。文中提出一种基于单个GPS/BDS信标台的实时PPP定位方法:基站采用广播星历和... 详细信息

随着IGS实时服务的推广,实时轨道、钟差产品可用于实时PPP;然而,在一些通讯条件差的地方,如偏远山区和广袤的海洋,差分信号的播发与接收仍然是实时PPP的障碍。文中提出一种基于单个GPS/BDS信标台的实时PPP定位方法:基站采用广播星历和无电离层伪距、相位观测值,实时估计耦合轨道、钟误差;单向通讯的方式播发给用户端,减小通讯量,提高用户端的定位性能。经过分别距参考站约200km和300km的流动站进行验证,通过约10~12min收敛,GPS/BDS组合可得到水平优于20cm的定位精度。本案验证了采用广播星历进行实时PPP的可行性,为海洋和偏远地区提供一种高精度定位方法。

关键词： GPS/BDS 实时精密单点定位信标台无电离层广播星历