基于组合载波相位的飞行器姿态确定

为解决全球导航卫星系统(GNSS)姿态测量中整周模糊度的快速求解问题,提出一种基于组合载波相位的短基线整周模糊度解算方法,利用单个历元的观测数据解算整周模糊度.根据多颗卫星的单频载波相位整周模糊度解算结果,应用最小二乘原理对基线向量进行精确求解,进而由基线向量确定出飞行器的姿态角.仿真结果表明,该模糊度解算方法在单个历元内至少能够解算出8颗卫星的载波相位整周模糊度,解决了GNSS动态测姿领域的一个关键性问题.测姿结果显示,偏航角和俯仰角的测量误差均小于0.2°.该研究成果可以为GNSS姿态测量系统在航空、航天等对实时性要求较高的领域中的应用创造条件.     

GPS接收机对移动载体姿态测量方法的研究

本文主要论述了使用三个GPS接收机通过载波相位测量,对运动目标进行姿态测量的一种解算方法,同时介绍了模糊度的快速解算和多路径效应的削弱方法。     

航天器高精度GPS导航定位技术研究

将GPS测量定位技术、求解卫星轨道摄动运动的Encke方法和广义Kalman滤波技术有机地结合在一起，提出了利用GPS实现低轨道航天器高精度自主导航定位的新方法——载波相位-伪距综合动态定轨技术，解决了GPS载波相位应用中动态解模糊和跳周修复的难题。以此为基础，提出了两个航天器之间的载波相位-伪距综合差分动态相对导航技术。数值仿真分析和半物理仿真实验结果表明，所提出的动态定轨技术是可行的，对提高GPS导航定位精度的效果是显著的，并且其模型、算法和软件具有工程实用性。     

GPS RTK技术在地质勘探中的应用

本文主要论述了载波相位差分（GPS RTK）的测量原理、工作环境、转换参数的求解方法、主要误差来源及其精度评定。GPS RTK技术是一种高效快捷的定位技术,即为实时处理两个载波相位观测差分方法。采用GPS RTK技术在地质勘探中能得较好的应用,总结了应用该技术的成功经验,对于采用该技术测量的地勘单位具有一定的借鉴作用。     

适用于航天器的GPS姿态测量算法和软件设计

为发展小卫星 ,需要研制成本低、小而轻又能满足精度的姿态测量系统。论述了利用全球定位系统 ( GPS)载波相位观测值进行姿态测量的原理 ,介绍了航天器姿态测量软件 THADS的算法和软件设计。在软件设计时 ,采用了周跳和粗差判定的改进方法 ,编制了相应的模块 ,结合地面实验数据进行仿真计算 ,在 1m左右的基线上姿态均方差小于0 .4°。结果表明利用 GPS载波相位进行航天器姿态测量具有良好的应用前景     

利用零空间约束的GPS双差整周模糊度动态求解

针对非专用全球定位系统(GPS)导航型接收机,利用零空间约束动态求解GPS初始整周模糊度.对单个历元的双差载波相位观测方程进行零空间变换,避免了实时变化的三维位置参数求解;用精度衰减因子(XDOP)准则选取3个独立的双差整周模糊度,并根据GPS干涉仪测姿原理以基线长度来确定整周模糊度的搜索区间,通过基线长度约束进一步使搜索范围大大降低,模糊度最终采用多种检验方法联合确认.用Garmin25导航型单频接收机构成单基线,求解整周模糊度后在2-D平面上求解航向角,与航向参考对照后表明,采用该方法可在多个历元动态解算出整周模糊度,此时计算航姿精度可达到1°.     

渐进提高精度的载波相位测距技术

提出了一种静止、可视两目标之间基于载波相位高精度测距技术:第一步,借助GPS、伪随机码相位自主测距或超宽带等辅助测距手段得到一个距离粗测值和测量精度;第二步,基于已有距离粗测值和测量精度选择载波频率对,消除基于载波相位测距时引入的整周模糊度问题,然后基于载波相位双-单边测距技术,并借助伪码相位消除两目标上面载波相位观测时间差,得到一个精度更高的距离测量值;基于新得到的距离测量值和测量精度,重复第二步过程,渐进提高测距精度直到满足需要的精度为止。理论分析和现有工程技术实现表明,最终测距精度可达微米级。     

GPS RTK在地籍测量中的应用

0.概述GPS是由美国国防部主持研制以空中卫星为基础的无线电导航系统。该系统能为全球提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。实时差分RTK(Real-Time-Kinematic)GPS是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果,它是GPS测量技术发展中的重大突破。随着整周模糊度能够在很短的时间内被确定,从而保证了RTK技术在野外实时得到厘米级的定位精度。     

一种GPS接收机的完整自检测和故障分离技术

载波相位测量是目前GPS测量中精度最高的观测量,利用载波相位求解的DGPS(RTK)的精度很高,是目前高精度要求的主要产品,利用载波相位的主要问题就是容易出现周跳.更好地解决周跳问题就可以大幅度地提高GPS接收机的性能.运用最小二乘法解出敏感残差距阵,利用相关系数检测并确定发生周跳的卫星,然后进行排除.得出的这种快捷的自检测和故障分离技术,经过试验验证准确高效,可以大幅度的提高RTK接收机的性能.     

单差载波相位自主完好性监测算法

应用载波相位差分定位时,由于多路径误差、卫星信号遮挡、卫星故障等原因,易造成载波相位测量值发生偏差和周跳,因此必须进行完好性监测。研究了利用单差载波相位测量值进行载波相位完好性监测的方法,固定整周模糊度值之后,利用最小二乘残差构造检验统计量,根据虚警概率和观测到卫星个数设定门限值,对单差载波相位测量值进行监测。分析了垂直保护级和漏警概率、卫星个数的关系。实验结果表明,虚警概率取为10-7/历元时,算法能有效检测测量偏差,对小至0.4周的偏差,比原有算法检测能力较强;漏警概率取为10-6/历元,垂直告警限值取为1.1m时算法满足可用性要求,增加1颗观测卫星能使垂直保护级降低约2cm。     

GPS高程测量的探讨

自从GPS系统的建立,测量领域得到了革命性的飞跃.与传统的手工测量手段相比,GPS技术有着巨大的优势,利用载波相位差分技术(RTK),在实时处理两个观测站的载波相位的基础上,可以达到厘米级的精度,并同时具有操作简便、仪器体积小便于携带、全天候操作、观测点之间无须通视、测量结果统一在WGS84坐标下及信息自动接收、存储、减少繁琐的中间处理环节等特点.当前,GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动、地籍测量等领域.本文根据多年的实践经验,对GPS高程测量的原理和方法进行了初步的探讨,并结合我国GPS高程测量的应用的实际,提出解决GPS高程测量的有效方法.希望能对GPS测量工作有所裨益.     

单频GPS载波相位整周模糊度解算研究

介绍了一种求解单频GPS载波相位整周模糊度的改进算法.通过Tikhonov正则化,减弱GPS快速定位中少数历元情形下法矩阵的病态性,得到更接近整周模糊度准确值的浮点解.然后对整周模糊度的方差协方差阵白化滤波,减弱短时间内双差整周模糊度之间的相关性,取整后得到整周模糊度的固定解.并结合一个实例与白化滤波、Lambda方法和白化滤波 Lambda方法进行对比,验证改进方法的效果.     

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。     

GPS快速静态定位中的模糊度函数法

快速准确地求解载波相位模糊度是提高ＧＰＳ定位效率的关键．由于模糊度函数法不受周跳的影响，随着计算机计算速度的提高以及对动态和快速静态定位的迫切需要，这一方法得到了广泛应用．本文从快速静态定位的角度出发，从理论上研究了模糊度函数法求解载波相位模糊度的原理、搜索方法、解的可靠性等关键问题．     

基于双频载波相位组合的变形信息逐步精化方法

针对GPS动态变形监测,利用监测点位置精确已知的条件,提出了一种新的单历元变形信息解算算法,避开了整周模糊度的求解和周跳的探测与修复,极大简化了数据处理过程.针对较大的瞬时变形量,首先采用长波长的双频载波相位组合观测量进行求解,然后利用宽巷和L1载波相位观测量进行逐步精化处理,从而可以精确求解高达0.8 m的瞬时变形量.静态和动态实验结果表明,该方法可以达到±5 mm的精度,能够有效应用于快速变形监测.     

基于超短基线的GPS测姿算法研究

针对超短基线下姿态测量结果稳定性差及可靠性低的问题,提出一种更加可靠稳定的基于超短基线的全球定位系统（global positioning system,GPS）姿态测量算法。构建了扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filtering,EKF）模型,并对扩展卡尔曼滤波模型中测量噪声矩阵采用基于卫星高度角模型,得出比较准确的浮点模糊度;联立了载波双差观测方程和伪距双差观测方程,并采用改进模糊度最小二乘去相关平差法（modified least-squares ambiguity decorrelation adjustment algorithm,M-LAMBDA）进行快速模糊度固定解算;利用了滤波法进行姿态解算。实验结果表明,与其他测姿算法相比,该算法可适用于超短基线,能够提高姿态结果的稳定性与可靠性,在基线为20 cm静态环境中,该算法模型航向角的误差方差为0.1左右,航向角的绝对误差为2°左右。在基线为20 cm动态环境中,该算法模型航向角的误差方差为2左右,姿态角的绝对误差为3°左右。     

基于基线约束及递推多历元的改进GNSS定姿技术

在GNSS单频姿态测量技术中,利用单差载波相位和码相位结合模型以及CLAMBDA算法(带有基线约束的最小二乘降相关平差算法)解算整周模糊度可以达到较好的定姿结果,但解算成功率不高。针对这一问题,提出了一种多基线三角形约束的递推多历元方法。三角形基线约束主要针对副基线,利用它可以使CLAMBDA算法得出的整周模糊度更准确。而递推多历元则保证了在此时刻没有解出整周模糊度时仍然可以计算出姿态角,主、副基线都适用。2种方法结合,进一步提高了姿态解算的成功率。对副基线的解算进行了验证,实验证明,这种方法将副基线的成功率提高到99.7%以上。     

多约束条件的全球定位系统单频单历元短基线定向技术与实现

通过研究全球定位系统(GPS)伪距测量精度对GPS载波相位差分技术在短基线定向问题中的影响,提出利用基线长度、基线俯仰、卫星之间几何关系的多约束最小二乘整周模糊度实时搜索算法,给出单频单历元进行短基线定向的具体过程和需要注意的关键问题.算法采用单历元解算,规避载波相位周跳问题,极大地减小初始化时间.静态和动态实验结果均表明:该方法快速有效,解算成功率高,具有较高的定向精度.     

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。     

初始种群范围及运行参数对遗传算法解算GPS病态方程的影响

通过实验研究了GPS快速定位病态方程中参数的搜索范围对基线及双差模糊度解算精度的影响,通过GPS基线解算实例研究了种群大小、交叉概率、变异概率及最大进化代数等参数设置对GPS基线及双差模糊度解算精度的影响。计算结果表明,如果测站近似坐标精度达到±0.5m以内,仅利用2个历元的单频载波相位观测数据,利用遗传算法可得到较准确的模糊度浮点解,有利于模糊度的快速固定。种群大小、交叉概率、变异概率及最大进化代数对遗传算法解算精度有一定的影响,通过实验将其分别设置为80,0.75,0.02,400,计算结果表明这些参数的设置是合适的。