改进LAMBDA算法实现GPS整周模糊度快速解算

针对LAMBDA算法在实时解算GPS整周模糊度过程中存在模糊度浮点解偏差大、搜索范围大的缺点,采用Tikhonov正则化改进LAMBDA算法,对宽巷双差观测方程和L1双差观测方程中未知参数的系数矩阵进行奇异值(USV)分解,用分解后的协方差矩阵替换经典LAMBDA算法的协方差矩阵进行整周模糊度的搜索,该算法提高了模糊度浮点解的精度,缩小了模糊度的搜索范围.为了验证本文算法的正确性,对实测GPS基线观测数据进行了实验分析.结果表明:改进后的LAMBDA算法模糊度浮点解精度显著提高,改进后的LAMBDA算法模糊度固定成功率可以达到100%,可以无需初始化时间即可固定模糊度整数解,快速实现厘米级定位.     

基于SVD-RLS的动对动整周模糊度解算方法

针对动对动相对定位时基线参量实时变化而难以准确求解模糊度浮点解的问题,提出了一种基于奇异值分解-递推最小二乘(SVD-RLS)的动对动整周模糊度解算方法:该方法首先对基线矢量系数矩阵进行奇异值分解(SVD)并变换双差方程以消除基线参量,然后采用递推最小二乘(RLS)实时推算双差整周模糊度的浮点解及其协方差矩阵,最后利用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法搜索和固定模糊度;试验结果表明,采用基于SVD-RLS的动对动模糊度解算方法,在100s左右即可正确解算出单频整周模糊度,基线误差在1cm以内,能够较好地适用于动对动高精度相对定位的实时解算。     

改进的GPS整周模糊度动态快速解算

针对全球定位系统动态快速定位中整周模糊度解算存在的多历元解算和高阶矩求逆造成的计算量大、实时性不强等问题,提出了一种动态快速求解整周模糊度的算法.该算法首先基于奇异值分解变换构造左零空间矩阵以消除基线分量改正数向量,有效分离模糊度参数和位置参数,利用卡尔曼滤波仅对模糊度参数进行估计,获得整周模糊度的实时浮点解;然后采用排序和多次(逆)双乔里斯基分解对其进行降相关处理;最后应用LAMBDA算法搜索固定整周模糊度.为验证算法的正确性和有效性,分别进行了静态和动态试验.结果表明:所提算法能够有效提高模糊度浮点解解算速度和精度,具有良好的去相关效果,静态基线误差小于1cm,动态基线误差小于2cm,可应用于高精度载体的快速动态定位.     

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.     

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。     

LAMBDA方法中最佳双差模糊度选择问题研究

从双差模糊度的定义出发 ,分析了双差模糊度组合的几种常用方式 ;接着给出了判断模糊度方差 协方差阵结构好坏的标准 ;最后用一个实例具体比较了不同双差模糊度组合时模糊度方差 协方差阵的相关性及其对模糊度搜索效率的影响 ,并给出了最佳组合     

基于改进的遗传算法解算GPS双差模糊度的研究

将遗传算法(GA)应用于GPS双差模糊度解算过程,针对双差模糊度的整数特性,进行了实数编码的改进、遗传算法的改进等算法设计,实现了双差模糊度直接在大范围、高精度、整数域上的优化搜索,提高了解算的稳定性与高效性。试验结果表明,经过改进的实数编码GA可以取得比二进制编码GA更高的效率和成功率,更适于双差模糊度搜索。     

一种改进的CIR法用于单历元模糊度解算

针对级联整周模糊度解算（CIR）法在载波相位和伪距观测噪声很大的场合,模糊度固定成功率很低这一问题,提出了一种改进的CIR法,该算法以CIR法为基础,利用排序和连续（逆）乔里斯基降相关法对每步最小二乘法求得的模糊度浮点解和协方差矩阵进行降相关,最后采用改进的最近点搜索（MAEVZ）法固定整周模糊度.仿真实验表明,在伪距观测噪声为2.0 m,载波相位观测噪声为0.03周的短基线环境下,CIR法单历元整周模糊度解算成功率已经低于5%,无法正确固定整周模糊度,而改进的CIR法单历元整周模糊度解算成功率仍能达到90%以上.      

对GPS模糊度解相关方法的一种改进

在双差载波相位模型中,整数-实数混合平差是无法避免的.通常的参数估计方法如加权最小二乘,只能给出浮点解,包括模糊度向量也只是实数解.为了加速整周模糊度的搜索过程,解相关的方法得到了应用,并被证明是行之有效的.在此,主要讨论了LLL方法.为了对该解相关方法的分析尽可能地具有现实和统计意义,利用随机模拟方法得到了没有任何先验信息的对称正定矩陈,作为模糊度向量的方差-协方差矩阵.针对现有方法中的不足,提出了改进后的LLL方法,并利用条件数作为评判解相关程度的准则,证明其是切实可行的.     

GPS双差基线模型的有偏估计解法研究

当GPS定位中设置历元间隔较小时,双差基线平差模型是严重病态的.此时,用最小二乘估计解算整周模糊度得不到正确解.为此,通常采用搜索法确定整周模糊度.但是搜索法一般要经过迭代求解过程,效率较低.尝试用有偏估计法直接解算GPS病态模型来获得较准确整周模糊度浮点解,从而为进一步固定整周未知数做必要准备.     

基于模拟退火遗传算法求解整周模糊度

采用乔里斯基分解对浮点解和协方差矩阵进行降相关处理,以降低整周模糊度各分量之间的相关性,然后在遗传算法的种群迭代中加入模拟退火的思想,并将改进的遗传算法应用到整周模糊度的搜索解算上,最终求得整周模糊度的最优解.仿真结果表明,在整周模糊度的解算过程中改进的算法能降低算法的收敛速度,提高算法的运行效率.     

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.      

北斗高精度相对定位选星方法研究

针对北斗系统中高轨卫星会带来较全球定位系统（global positioning system ,GPS）更为严重的法方程病态性这一问题,分析了双差载波相位观测方程系数矩阵对整周模糊度浮点解解算的影响,结合北斗系统三轨道星座混合的特点,研究了区域北斗高精度相对定位选星方法,以仰角最高的地球同步轨道（geostationary earth orbit, GEO）卫星作为参考星,优先选取仰角高于10°的中地球轨道（medium earth orbit,MEO）卫星,然后按照均匀分布的原则选取倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous satellite orbit,IGSO）卫星。通过对实测数据进行试验和分析,证明了该方法的正确性和合理性,在进行区域北斗高精度相对定位时,能在一定程度上改善法方程的病态性,使模糊度浮点解较快收敛至真值附近,有利于模糊度的快速正确固定。     

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.     

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.     

RTK快速求解整周模糊度算法及应用

分析了GPS-RTK测量速度的关键即解算整周模糊度，通过对RTK整周模糊度算法原理的分析，提出了快速RTK求解整周模糊度算法．该算法首先确定未知点的初始坐标，进而得到初始模糊度；然后以初始值为中心建立一个搜索空间，应用最小二乘原理搜索出准确的模糊度值．