VRS系统流动端单历元整周模糊度搜索

为了实现VRS系统虚拟参考站和流动端单历元模糊度快速搜索,采用宽巷相位和C码伪距观测值组成联合双差观测方程,用改进LAMBDA方法搜索宽巷载波双差模糊度,并提出双频相位观测值组合模型逐星固定L1和L2双差模糊度,研究结果表明:该方法具有很高成功率和效率,单历元定位精度优于3 cm,该研究实现流动端单历元实时高精度动态定位。     

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。     

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.     

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.     

一种动对动相对定位中平滑惯导辅助模糊度解算策略

针对基于单频载波相位的动对动相对定位中实时模糊度固定可靠性不高的问题,提出了一种基于DGNSS/INS紧组合的平滑惯导辅助模糊度解算策略,以提高低成本接收机高精度定位的普适性。首先,基于伪距和载波相位观测量构建动对动相对定位模型;其次,对惯性导航数据进行卡尔曼滤波处理,并利用滤波平滑后的惯导位置预测卫地距重构双差观测方程并构造惯导位置约束方程,继而获得较高精度浮点解及其协方差阵,采用LAMBDA算法进行整周模糊度固定及Ratio检验;最后,由DGNSS/INS紧组合算法对惯性误差进行反馈校正,以维持惯性高精度导航。实测数据实验结果表明,对比没有惯导辅助、有惯导辅助和经滤波平滑后的惯导辅助结果,本文方法可以有效地提高模糊度浮点解精度,减小模糊度搜索空间,提升整周模糊度固定成功率,三种方法下模糊度固定成功率分别为92.3%、99.1%和99.6%,并最终实现厘米级动态相对定位。     

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.     

基于超短基线的双频整周模糊度单历元取整固定算法

针对使用伪距取整固定宽巷整周模糊度效率高,但是宽巷一周取整错误发生频繁,伪距误差较大时还会出现大于一周的取整错误的问题,设计了一种可以弥补宽巷取整错误的整周模糊度固定算法.通过宽巷分离出的L₁浮点解小数探测和修复宽巷一周取整错误,使用RAIM算法排除大于一周的宽巷取整错误,最后使用正确的整周模糊度固定全部整周模糊度,完成高精度定位.使用实际GPS超短基线数据比较该算法与单历元LAMBDA算法的性能.该算法提高了直接使用伪距取整宽巷整周模糊度的固定率.相比单历元LAMBDA算法,本文算法的固定率稍低,但计算效率有明显提升.      

利用双频载波相位观测值解算整周模糊度

频率不同,波长也不同,两种载波的相位差随着传播路径的不同而变化．根据两种载波相位观测值,可求整周模糊度．此模糊度解也具有多值性．通过CIA码伪距观测值提供约束,缩小模糊度解的空间．最后,采用最小二乘平差和RATIO检验获得整周模糊度的惟一解．     

基于补充卡尔曼滤波的载波相位平滑伪距算法

在高精度GPS接收机的基带信号处理中,利用载波相位对码伪距观测量进行平滑可以获得比伪码测量更高的精度。传统的载波相位平滑伪距算法适用于平滑历元数较少的情况,对短时多历元平滑的情况并不适用。针对这一问题,详细分析了传统载波相位平滑伪距算法在多历元平滑时所存在的不足,提出了在基带信号处理中采用补充卡尔曼滤波进行相位平滑伪距的算法,并给出了相应的数学解算过程和算法适用条件。仿真分析结果表明,由于补充卡尔曼滤波算法综合考虑了相关观测误差的影响,因此,当平滑历元数大于500时,补充卡尔曼滤波算法平滑精度要优于传统的平滑算法。     

一种有效的单频GPS相位模糊度解算方法

针对快速定位中GPS单频相位模糊度较难归整的问题,采用理论分析和实验验证的方法,推导了实时动态下相位平滑伪距的递推公式,给出了一些提高观测方程线性化初始值精度的思路。在分析了短时间段双差方程结构特性的基础上,提出采用迭代选权拟合法提高相位模糊度实数解精度的新方法。算例表明,该方法提高了模糊度实数解的精度和可靠性,缩小了模糊度的搜索空间,促进了模糊度解算效率和成功率,从而能促进单频GPS接收机在高精度快速定位中的应用。     

Minimizing the integer ambiguity search space for RTK

Differential GPS carrier phase measurements have much lower noise and multipath error than that of pseudorange measurements.The result is centimeter accuracy for Real-Time Kinematic (RTK).However, the measurement of the carrier phase has a constant unknown integer ambiguity. Several technical issues are related to solving the integer ambiguity correctly. They are: proper stochastic model, search space definition and initialization, search space reduction, state and standard deviation calculation, validation and rejection criteria for the unique and correct candidate. Search space reduction is critically important. It not only affects the ambiguity resolution speed, but also defines the ambiguity resolution success rate. The smaller the search space, the easier it is to find the unique and correct candidate set. The paper analyzes the integer ambiguity search space in its residual domain.The search space is minimized by: Analyzing the maximum independent integer ambiguity measurement set theoretically; Selecting the best initial measurement set that minimizes the search range of each satellite in the set and reduces the error effects from noise that may cause the wrong integer ambiguity solution for the remaining satellites not contained in the initial measurement set.Since the Residual Sensitive Matrix (S-Matrix) relates the integer ambiguity candidate set directly to post-fix residuals, it is not necessary to compute a fix for each candidate set thus making the integ erambiguity search process much more efficient. Also, minimizing the search space in the residual domain improves the search efficiency significantly and at the same time improves its reliability. Performance issues, such as recursive and weighted search techniques as well as methods for improving reliability, are also discussed in the article.     

基于天牛须种群算法的整周模糊度解算算法

如何快速、准确的固定整周模糊度是载波相位测量中的一个关键问题。为了提高整周模糊度搜索速率,本文提出了一种基于天牛须种群算法(Beetle Antennae Colony Search, BACS)的整周模糊度解算算法。通过与BAS算法、BAS-Nadam算法、LAMBDA算法以及MLAMBDA算法进行解算速率、稳定性的对比实验,在三维模糊度解算时,BACS算法在与LAMBDA和MLAMBDA算法解算成功率相当的情况下,能利用更少的时间搜索到模糊度最优解。为了验证BACS算法在高维模糊度解算以及工程解算情况下是否适用,进行了高维模糊度解算的实验以及单频单GPS系统下BACS算法的应用实验。分析及实验表明,BACS算法能很好保证高维模糊度解算的实时性和鲁棒性,对于12维模糊度解算,平均解算时间0.068秒,解算成功率为92%,对于低维模糊度解算,解算速率更快,解算成功率更高。在单频单GPS系统工程解算中,x,y,z方向定位精度分别为±0.008米,±0.01米,±0.01米,能达到厘米级精度定位。     

Theory of carrier phase ambiguity resolution

Carrier phase ambiguity resolution is the key to high precision Global Navigation Satellite System(GNSS) positioning and navigation. It applies to a great variety of current and future models of GPS, modernized GPS and Galileo. A proper handling of carrier phase ambiguity resolution requires a proper understanding of the underlying theory of integer inference. In this contribution a brief review is given of the probabilistic theory of integer ambiguity estimation. We describe the concept of ambiguity pull-in regions, introduce the class of admissible integer estimators, determine their probability mass functions and show how their variability solution. The theory is worked out in more detail for integer least-squares and integer bootstrapping. It is shown that the integer least-squares principle maximizes the probability of correct integer estimation. Sharp and easy-to-compute bounds are given for both the ambiguity success rate and the baseline's probability of concentration. Finally the probability density function of the ambiguity residuals is determined. This allows one for the first time to formulate rigorous tests for the integerness of the parameters.     

GPS单频单历元定姿算法性能分析与改进方法

为了提高LAMBDA在单频单历元情况下的性能和成功率,对该定姿算法的性能进行了理论研究,分析了影响搜索效率的因素,并提出了一种新的求解模型.将未知的整周模糊度拟合成噪声,能够显著提高搜索效率,同时利用模糊度存在范围等约束条件对原算法的成功率进行了改善.实验表明:相比于原算法,改进算法能够有效减少GPS姿态解算的时间,同...     

非线性基线长度约束在北斗测姿中的应用

针对传统无约束LAMBDA(least-squares ambiguity decorrelation adjustment)算法中整周模糊度求解成功率不高的问题,提出一种利用基线约束的整数最小二乘快速求解整周模糊度的方法,并将其应用到北斗姿态测量系统中.该方法利用基线长度作为先验信息,将无约束的整数最小二乘扩展为非线性约束的最小二乘,并采用正交映射方法求解其约束解;同时在模糊度求解过程中,根据搜索空间的特性,先确定其上下界范围,再对模糊度残差范围限定,减少模糊度搜索过程中的候选解,最后采用迭代增加模糊度空间法和约束最小二乘求解对模糊度候选解筛选.实验采用单频北斗接收机实时数据对该算法的有效性进行验证,结果表明,在单频单历元条件下,该算法有效降低计算量,将姿态角求解成功率提高30%左右.