基于电离层残差法的北斗周跳探测与修复研究

对北斗周跳探测与修复的问题,利用北斗卫星信号频率特征以及电离层残差法的基本原理,推导并构造了适用于北斗周跳探测与修复的周跳检验量,通过北斗实测数据和人为加入周跳的实验方案,对该周跳检验量进行验算.结果表明:电离层残差法能够较好探测和修复较小的周跳,适用于北斗周跳的探测与修复.     

基于多观测方程融合的北斗卫星周跳探测方法

列车在利用北斗卫星载波相位高精度定位时,载波相位数据需要进行周跳的探测与修复.由于载波观测方程受接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟和多路径等误差的影响,对一个观测方程使用卡尔曼滤波法探测周跳有其局限性.本文提出多观测方程融合法探测周跳,利用自适应卡尔曼滤波对多观测方程分别进行探测,得到相应的探测结果和协方差矩阵,并通过加权最小二乘法进行融合,求得最优的周跳结果.经实测数据计算,本文提出的方法能够判别北斗卫星的钟跳和周跳,同时具有减小误差影响,提高特殊组合情况下的周跳探测能力,且探测精度高.     

基于GPS的双频电离层修正算法研究

电离层延迟是影响GPS卫星导航的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟修正的方法。本文在分析各修正方法优缺点的基础上,设计了一种利用双频点伪距及载波相位观测量来消除观测路径上的电离层延迟量方法,并在修正的过程中加入了检测和修复周跳的算法,提高了该方法的精度。     

三频无几何无电离层组合周跳探测与修复算法

为解决电离层活跃期的周跳探测问题,根据无几何无电离层组合特性,构造3个线性无关的三频伪距载波相位组合作为周跳检验量,并以相位电离层残差二阶差分值作为周跳修复验证量。通过对电离层活跃期内全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)三频观测数据进行处理,验证算法的可靠性和有效性。结果表明:算法可以有效地探测与修复在电离层活跃期内的三频周跳,并适用于三频实时动态的周跳处理。     

顾及强电离层活动的三频周跳探测与修复算法

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,本文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强电离层活动对周跳探测的影响。通过三频GNSS实测数据对本文算法的正确性和有效性进行验证,计算结果表明本文算法能够在强电离层活动下正确地实现周跳的探测与修复。     

GPS非差数据周跳探测的TECR-MW综合法

针对电离层总电子含量变化率(TECR)方法和双频码相组合(MW)方法探测周跳各自的局限性,综合利用TECR法和MW法进行周跳探测。首先采用TECR法探测周跳,然后用MW法进行第2次探测,最后综合电离层TECR法和MW法的宽巷模糊度探测L₁频率和L₂频率上发生的周跳。这种综合探测法不受接收机与卫星间的几何距离、接收机钟差和卫星钟差、电离层折射的影响。采用实测数据进行试验,结果表明,综合利用TECR法与MW法探测GPS周跳比采用单一方法探测周跳更加有效、可靠。     

超宽巷组合辅助电离层残差法北斗周跳探测与修复

根据北斗三频信号的特点及其组合观测值特性,详细阐述了一种新的非差观测值周跳探测与修复方法;该方法利用超宽巷组合(moulborne-wuebbena,M-W)组合观测值优点,对电离层残差法进行相应改进;并通过改进后的电离层残差法获取周跳的位置和大小。计算结果表明:该组合方法可以有效地探测和修复不同大小的周跳,而且适用于北斗三种不同类型卫星的信号处理,说明该算法具有较高精确性和可靠性。     

联合超宽巷组合和电离层残差的北斗三频周跳探测与修复

周跳的探测与修复是实现导航定位的必要条件.北斗信号具有三频特性,在构造周跳检验量时具有更大的优势.利用北斗三频载波数据对周跳探测与修复算法进行了详细研究.首先,详细介绍了一种联合超宽巷组合和电离层残差法的周跳探测与修复算法;然后,通过设置不同的周跳条件对该算法进行了验证计算.计算结果表明,针对不同大小的周跳和不同频率上同时产生的周跳,算法均能进行精确修复,且算法具有较高的精确性和可靠性.     

仅采用Fr（φ）项的中长基线解算法的研究

仅采用Fr（φ）项的基线向量解算法由于不进行周跳的探测和修复,以及整周模糊度的确定等工作,无法利用双频观测值来消除电离层延迟,因而只能用于短基线向量的解算。利用IGS提供的全球电离层格网图GIM来进行电离层延迟改正,取得了较好的效果,使该算法也能使用于中等长度的基线向量的解算。实际计算结果表明：利用24h的观测资料和上述方法来计算边长为31km～107km的GPS控制网时,基线向量的精度可达0.2ppm.     

一种实时双频电离层修正方法

电离层延迟是影响GPS绝对定位的重要因素。比较常用的电离层延迟修正方法有模型方法和双频方法。模型方法和使用双频码伪距的方法精度有限。使用双频载波相位进行电离层延迟计算需要求解整周模糊度,计算复杂。本文提出了一种同时使用GPS双频码和载波观测量进行电离层误差修正的方法。使用卫星信号模拟器生成信号并用接收机实时接收,用此方法计算出电离层延迟值,并与真值进行比较,计算误差为厘米级。最后,接收真实卫星信号并计算了真实电离层延迟,并与使用Klobuchar模型方法计算出的电离层延迟进行了比较。     

基于自适应阈值的北斗三频周跳探测与修复方法

针对单频多普勒积分法中周跳检测量噪声大,且动态环境下固定阈值不能反映实际周跳检测量噪声的问题,设计了北斗三频多普勒积分组合法,基于滑动窗口和高度角信息构建了自适应阈值模型;联合无几何相位法对北斗三频数据进行周跳探测,以解决三频多普勒积分组合法存在不敏感周跳的问题;采用空间搜索法对周跳组合进行解算,并遵循最小1-范数原则,对北斗三频周跳进行检验修复。实验结果表明：在动态环境下,自适应阈值降低了中、低仰角卫星的周跳误探次数,该方法可探测出包括1周在内的所有周跳组合并正确修复。     

干涉式量子定位辅助卫星导航周跳探测与修复方法

快速准确对周跳进行探测与修复是卫星导航高精度定位必须解决的关键问题。干涉式量子定位系统达到高精度必须具有良好PDOP(位置精度因子),但是受基线布置的影响,在整个覆盖区的PDOP并不能保证都是理想的。提出了利用干涉式量子定位某个方向高精度测距信息辅助卫星导航,进行周跳探测与修复方法。推导了干涉式量子定位与卫星导航网络RTK两者结合的定位方程,在新的定位模型下,采用Household变换以及LAMBDA算法,充分利用量子高精度测距所提供的信息,逐历元计算出卫星导航RTK测量中双差的整周模糊度,从而根据该模糊度的变化进行周跳的探测与修复。仿真分析表明:该方法可以在单历元内检测到周跳的存在,并在后续的短历元内正确地修复周跳。     

CORS系统流动站实时周跳修复算法

针对CORS系统中流动站观测条件复杂、容易出现周跳的问题,提出了一种分类最小二乘周跳修复算法.首先利用常规周跳探测方法,确定周跳出现的卫星及频率.然后,利用非参考卫星无周跳的观测值构成的误差方程估计流动站实时位置和参考卫星的周跳值,并将估计出的参数带入非参考卫星有周跳的观测值构成的误差方程中,即可在该类误差方程的改正数中获得非参考卫星的周跳值,从而实现流动站的实时定位与周跳修复.实验结果表明,该算法可在多颗卫星同时出现周跳时实现周跳修复和实时精确定位,有效避免了利用抗差估计探测修复周跳时存在的崩溃污染率问题.     

相位求差法对双频载波相位周跳的探测与修复

针对单站双频GPS载波相位的特点,提出了一种利用双频载波相邻相位求差的方法来探测和修复周跳;相位求差法在消除电离层和对流层影响的基础上能够准确的探测出发生周跳的历元,并利用伪距差分约束确定周跳值;本文介绍该方法的数学模型,给出了具体实施步骤,最后算例证明了该法的可靠性和有效性。     

基于北斗三频组合观测值的精密定位算法研究

北斗卫星导航系统可通过观测3个频率组合信号的相位值来获得定位信息。利用三频组合产生的频率具有组合噪声小和电离层延迟小的优点,可以有效地减少单频测量过程中产生的误差。在介绍三频导航观测模型和定位原理的基础上,利用三频载波相位观测值进行周跳探测,分析了导致模糊度产生的原因以及解算模糊度的3种算法,通过仿真,验证了利用无几何无电离层模型可以有效地实现对多频组合模糊度的解算。     

基于卡尔曼滤波的实时总电子含量周跳探测与修复

总电子含量(total electron content, TEC)作为描述电离层形态和内部结构的重要参量,对于电离层领域的理论研究和发展有着重要作用,而周跳的探测一直以来都是全球定位系统(global position system, GPS)载波相位测量数据预处理的重点和难点,尤其是在高精度GPS定位中,卡尔曼(Kalman)滤波在周跳探测与修复中的应用使得能够准确可靠地探测出观测值中可能出现的周跳,利用Kalman滤波算法探测不同的观测数据类型及其组合,并将修复后的观测值与理论值进行对比。结果表明:该算法对周跳探测和修复有很强的有效性和精度。     

地面GPS双频非差观测值仿真

本文在系统研究GPS观测模型和各项误差模型的基础上,建立了地面GPS双频非差观测模型,设计了一套较完整的计算仿真程序。误差模型包括钟差、电离层延迟、对流层延迟、相对论效应、地球固体潮等,反映了测量环境条件。根据具体要求可在观测值中添加粗差和周跳,为利用GPS观测值探讨定位方案设计、周跳和粗差探测等问题提供了验证平台。最后,本文利用BERNESE定位软件给出了电离层延迟和对流层延迟分别对单点定位精度影响的实例,实验证明仿真结果与实际情况符合较好。     

基于一机双天线站间单差的周跳探测与修复

基于对短基线单差模型的分析,使用站间载波相位观测值之差的变化率作为周跳检测量,对该量进行数值估算,分析钟跳对该量的影响,从理论上证明该检测量可用于一机双天线单差短基线解算中的周跳探测,并提出相应的周跳探测与修复方法.采用实测数据进行实验分析,结果表明,对于一机双天线短基线数据,该方法不受钟跳影响,能有效探测和修复周跳.     

低纬电离层闪烁对GPS观测值及其导航定位的影响

电离层闪烁对全球定位系统(GPS)的影响已经被认为是GPS现代化后面临的主要问题.利用低纬地区电离层闪烁监测接收机(18.34°N, 109.62°E)在2012-08-01～31的GPS闪烁数据和观测数据,开展了电离层闪烁对GPS观测值及单点定位的影响研究.研究结果表明,电离层闪烁可以导致GPS卫星信号发生衰减,最大衰减幅度达20 dB-Hz;相比于GPS L1观测值,电离层闪烁对GPS L2影响更大;电离层闪烁可导致周跳的发生,统计表明,每100个强电离层闪烁事件(S_40.5)可以导致21个周跳发生,而100个弱电离层闪烁事件(0.2S_4≤0.5)仅导致6个周跳发生;强电离层闪烁环境下,卫星信号会遭遇失锁现象,从而破坏卫星几何分布结构,导致GPS导航定位性能降低;相比正常的电离层环境,电离层闪烁活跃环境下的GPS单点定位精度降低了23%.     

GPS单星单历元模糊度与电离层延迟分类解算

整周模糊度与电离层延迟是GPS观测方程中两类不同性质的未知参数。基于参数分类解算的思想,结合平方根信息滤波/平滑的基本原理,推导出使用单颗GPS卫星的双频观测数据单历元求解电离层延迟与整周模糊度的公式。通过使用模拟数据实验获得的结果来看,该方法有效,整周模糊度和电离层延迟解算精度可达0.3周和0.02m。