GAMIT/GLOBK在高精度长基线像控点解算中的应用

青海省藏区大比例尺基础地理信息都兰测区数据采集项目,航摄结束后摄区像控点布设南北基线跨度160 km,东西基线跨度135 km,基线跨度很大,如果采用传统RTK方法,受基线距离的限制,测区必须重新建设多个基准站,外业工作效率将大幅度降低,并且常规坐标解算方法很难保障解算精度。为了解决长基线像控点高精度解算问题,利用GAMIT/GLOBK解算方式,引入了9个IGS基准站、精密星历及精密钟差对测区106个静态观测的像控点进行坐标解算,用另外一组以摄区高精度CORS(连续运行基准站)站作为控制点,区域网平差后cm级的解算成果检验GAMIT/GLOBK的解算精度。通过分析发现,采用GAMIT/GLOBK解算模式,在不依赖摄区CORS站及已知控制点的情况下,其基线解算所有单天的NRMS标准化均方根值精度值均小于0.25,基线重复率相对重复性精度达到了10~(-3) m、绝对重复性精度达到了10~(-8) m,通过TBC成果对GLOBK坐标平差精度进行评定,得出N,E,U等3方向的中误差分别为:11.9,10.4,4.2 cm,通过利用距测区150 km范围内的3个已知CORS站点对上述N,E方向中的系统性共模误差进行改正,改正后中误差为-0.728 4,-1.995 cm.解算精度满足1∶1万外业像控点要求,说明利用GAMIT/GLOBK解算方式,可以为青海省大部分无基准、无控制的地区开展GPS像控点数据测量及解算工作提供实践精度参考。     

低成本u-blox接收机单频BDS RTK定位性能评估

针对低成本u-blox接收机的单频BDS(BeiDou Navigation Satellite System)观测数据,分别采用经典LAMBDA算法和附有基线长约束的CLAMBDA算法对其定位精度进行分析评估。实测数据结果表明,针对低精度观测数据CLAMBDA算法相比于LAMBDA算法可以显著提高模糊度的正确固定率;当模糊度固定正确时两种算法在基线解算精度方面差异相对较小:在静态观测环境下均可达到水平0.5 cm、高程1 cm的定位精度,在动态环境下解算结果稍差,也能达到水平1 cm、高程2 cm的定位精度。     

GNSS网络RTK算法模型及测试分析

针对GNSS网络差分系统软件的特点,比较分析双频P码伪距法、双频线性组合法2种宽巷模糊度的解算方法,给出解算结果的约束条件.然后采用改进的无电离层组合并根据模糊度的约束条件计算L1,L2的双差模糊度ΔN1,ΔN2.由ΔN1和ΔN2计算出的参考站间大气误差以及主站、虚拟参考站、卫星之间的空间向量关系构造出虚拟参考站的虚拟观测值.测试结果表明:系统软件的各项技术指标满足规范要求,平均初始化时间为27 s,平面外符合精度x方向为2.8 cm,y方向为1.7 cm,高程方向为7.9 cm.算法模型准确可行, 系统各组成部分可靠性、稳定性好,能保持24 h连续运行.     

南昌市轨道交通4号线平面控制网建立

南昌轨道交通工程控制网是南昌市轨道交通施工和建设的基础,它主要由轨道交通工程平面控制网和高程控制网组成。对南昌轨道交通4号线控制网的坐标基准和外业观测进行了阐述,并分别利用LGO软件和TBC软件对控制网进行基线解算和平差处理,并将解算结果进行分析比较,解算结果的各项精度指标均满足相关规范要求,可以作为南昌市城市轨道交通4号线建设的基础。     

基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统和GPS组合的动态精密单点定位

提出一种基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统(BDS)和GPS双系统组合(BDS/GPS)动态精密单点定位(PPP)模型。选取15个MGEX(multi-GNSS experiment)测站作为参考站或用户站进行试验,统计分析了20 d的BDS/GPS动态精密单点定位的精度及收敛性。结果表明,BDS双频动态精密单点定位平均13 min收敛至三维定位误差小于1m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.15 m和0.30 m;BDS/GPS双频动态精密单点定位平均3 min收敛至三维定位误差小于1 m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.07 m和0.15 m。     

长度归算中的高程异常精度问题

本文对电磁波测距边投影归算中的高程异常精度问题进行了讨论。针对目前高程异常测定精度较低的情况,提出了提高归算精度的新见解,编制了有关的数表,对高差大的地区的控制网设计有一定参考价值。     

基于分步无电离层组合的北斗三频长距离参考站间宽巷模糊度解算方法

针对北斗三频长距离参考站间宽巷(含超宽巷)模糊度解算中存在的问题,分析了影响宽巷组合(WLC)法、载波伪距组合的无几何无电离层(GIF)法及分步无几何(TCAR)法的主要因素及各自的局限性.在此基础上,基于参考站间基线已知的特性,提出了一种分步解算的无电离层(SIF)方法.首先采用载波伪距组合求解(0,-1,1)超宽巷模糊度,利用模糊度已固定的(0,-1,1)载波观测值与第2个宽巷/超宽巷观测值组成载波无电离层组合,同时分析了残余几何项误差对模糊度解算的影响.最后采用了一组长度为265 km的实测北斗三频基线数据进行了实验验证.实验结果表明,所提SIF方法能够有效消除长基线情况下电离层延迟的影响,同时受观测值噪声的影响较小.     

GNSS多系统基线解算中的病态性分析与评价

针对各GNSS系统中不同的卫星轨道高度和运行角速度,结合病态性系统分析理论,对GNSS多系统基线解算中的病态性进行了分析和评价.首先,分析了病态性对参数求解的影响;然后,从卫星运动的角速度出发,采用条件数法对GPS,GLONASS以及北斗区域导航系统在独立解算不同长度基线中的病态性进行了对比研究;最后,对多系统融合之后模糊度解算过程中的病态性进行了评价.实验结果表明,GLONASS卫星运动的角速度最快,基线解算过程的病态性最弱,系数矩阵结构最好;以高轨卫星为主的北斗系统的病态性则最强.此外,基线解算过程的病态性强弱与基线的长短无关.在多系统融合之后,系数矩阵结构不会受北斗系统严重的病态性影响而明显变差,这有利于多系统融合中北斗系统模糊度的快速收敛.     

改进的渐消卡尔曼滤波在GPS动态定位中的应用

基于中长基线GPS动态定位模型和渐消卡尔曼滤波理论,提出构建新的渐消因子向量,通过对不同滑动窗口宽度设计一组平行滤波器,利用加权获得优化之后的协方差阵来改善中长基线中动态定位的精度.数据解算结果验证了该方法的正确性和可靠性.     

太阳风暴期间的北斗电离层建模优化

北斗卫星导航系统发播地理坐标系下8参数Klobuchar电离层模型提供给单频用户使用,且采用实时观测数据每2 h更新一次模型参数.太阳风暴会造成电离层严重扰动,可能对电离层模型预报精度带来严重影响.本文针对北斗系统电离层模型参数特点,在分析相邻两天周期项参数对改正精度影响的基础上,设计了基于历史周期项参数的模型解算方法,首先利用前一天24 h观测数据解算的余弦周期项参数作为当天模型周期项参数,然后利用当天累积数据,采用最小二乘方法解算余弦幅值项参数.该方法固定对电离层模型精度影响较小的周期项参数,实现利用较短时段太阳风暴期间电离层穿刺点观测数据拟合电离层模型振幅参数,从而达到太阳风暴期间电离层模型改正精度显著提升.采用北斗实测电离层数据,分析比较北斗发播模型结果和基于历史周期项参数模型结果的预报精度,结果表明:太阳风暴期间,北斗系统发播模型结果因受前一天观测数据影响,预报精度大幅降低,电离层负暴期间中国区域平均预报精度比常态降低达40%,而基于历史周期项参数的模型结果在太阳风暴期间的预报精度均与平静期间精度相当,平均预报精度优于70%.     

北斗二号系统非核心区域定位精度影响因素分析

北斗二号系统作为一种区域定位系统在其服务核心区域内发挥了越来越重要的作用,对于北斗二号系统非核心区域定位精度影响因素的研究也变得越来越重要.本研究使用GAMIT/GLOBK软件解算由多GNSS实验项目(MGEX)提供的位于北斗二号系统非核心区的17个IGS站数据,研究了不同精密星历以及基线解算策略中的干湿映射函数、观测...     

利用选权拟合法实现中长基线网络RTK周跳的实时探测

对于中长基线网络RTK来讲,由于受到与距离相关的误差影响,模糊度的实时解算是目前中长基线GPS网络RTK研究中的难点且尚未解决．因此,整周跳变的探测和修复正是解决这个问题的关键技术之一．针对这个问题,设计了一种周跳实时探测的方法．该方法分别以L1,L2载波历元间的三差观测量经过宽巷（L5）,消电离层（L3）线性组合,结合中长基线参考站坐标已知的先验信息,利用选权拟合方法求解三差“模糊度”的浮点解,在此基础上用LAMBDA方法搜索出整周跳变（三差“整周模糊度”）．用该方法对长度从数十公里到1000km的多条基线的周跳进行探测,其探测的数值与传统的专业软件长期探测的结果一致,且成功率为100％．此方法真正实现了中长基线参考站整周跳变的实时探测,解决了网络RTK整周跳变实时探测的难题,在大范围GPS参考站的数据处理方面也有比较重要的意义．     

利用星间双向测距数据进行北斗卫星集中式自主定轨的初步结果分析

自主定轨是导航卫星自主导航的重要任务,是指在地面运行控制系统不可用的情形下,利用星间测距维持导航系统星历的自主更新.本文利用北斗新一代导航试验卫星搭载的Ka波段星间双向测距数据,进行集中式自主定轨试验.首先给出了星间双向测距数据的处理流程和数学模型,并分析了星间双向测距数据的测量特性.结果表明星间双向测距数据是一种高精度的距离测量.将星间双向测距数据用于定轨处理,残差标准差小于1 0 cm,均值好于1.0 cm,解算的设备零值稳定度好于0.2 ns.分别利用重叠弧段比较、用户等效距离误差评估和激光残差等方式评估了自主定轨的精度.结果表明,在一个地面锚固站支持下,自主定轨得到的卫星轨道径向重叠弧段互差优于6 cm,预报2 4 h径向重叠弧段互差优于1 0 cm.2 4 h预报轨道用户等效距离误差为0.4 3 m,优于L波段预报轨道的0.76 m,激光残差优于1 0 cm.星间链路对地观测为自主定轨提供空间基准,避免星座的整体旋转.本文讨论对地测量时长对自主定轨的影响.结果表明即使星间链路对地观测的截止高度角为60°,自主定轨结果和2 4 h预报轨道径向误差优于10 cm,三维位置优于1.5 m.     

4种全球卫星导航系统实时动态定位效果评估

提出对流层去相关的实时动态定位(RTK)方法,有效降低单历元对流层参数与高程的相关性,实现对流层延迟与高程的有效分离,从而实现毫米级RTK定位.采用上海连续运行参考站(CORS)网的11条长度从23km到90km的基线,比较忽略对流层延迟与估计对流层延迟的单历元最小二乘解、动态卡尔曼滤波与对流层去相关4种RTK方法,重点分析对流层去相关RTK方法分离对流层参数与高程的效果,结果表明,对流层去相关方法在平面与高程方向定位精度均为毫米级,且高程相比平面精度更高.     

基于GAMIT中、长基线解算在CORS系统中的应用与精度分析

目的研究GAMIT对地球模型的修正和主要误差参数的估计,在CORS系统建立过程中,中、长基线解算方法使基线数据解算更精确.方法方法中利用精密星历,通过GAMIT软件解算沈阳市某地区CORS系统中的基线,与常用徕卡LGO解算出的基线数据进行对比分析.结果在中、长基线解算结果中可以看出,LGO广播星历基线标准化均方根残差σl在5.22~7.20 mm、LGO精密星历基线在σl3.02~4.18 mm、GAMIT基线σl在1.06~2.73 mm结论中、长基线解算采用广播星历精度较差,精密星历能够较好提高精度,GAMIT通过对地球模型的修正和主要误差参数的估计能够使基线数据解算更精确.     

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.     

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.     

一种全球导航卫星系统钟差估计优化方案的量化研究

针对卫星钟差解算策略的优化问题,基于全球导航卫星系统数据处理软件BERNESE,设计了卫星估计钟差解算方案。提出"单位时间误差梯度"的概念,量化了解算精密钟差的效率。采用基于不规则三角网的选站法选取参考站,利用历元参数在历元间的独立性,分步解算各类参数。既减少了因大量历元参数存在引起的时间迟滞,又消除了单历元观测离群值对非历元参数估计的影响,从而提高了卫星钟差估计效率。利用国际全球导航卫星系统服务跟踪站作为参考站对以上解算过程进行实验,结果表明估计钟差与该机构精密钟差的符合精度达到0. 1 ns,陆态网精密单点定位动态解最大偏差小于10 cm,能够满足动态定位厘米级的精度要求,为估计钟差时参考站的数量和几何分布的选择提供了参考。     

城市轨道交通工程GPS平面控制网的建立与精度分析

本文全面介绍了苏州轨道交通2号线延伸线、4号线及支线工程GPS平面控制网的布设方案,包括GPS控制网布设与观测、基线解算及检核、控制网平差及精度分析和可靠性检验等,同时对轨道交通GPS平面控制网建立的有关问题提出一些建议。     

一种全球导航卫生系统钟差估计优化方案的量化研究

摘要：针对卫星钟差解算策略的优化问题,本文基于BERNESE GNSS数据处理软件,设计了卫星估计钟差解算方案。提出了“单位时间误差梯度”的概念,量化了解算精密钟差的效率。采用基于TIN的选站法选取参考站,利用历元参数在历元间的独立性,分步解算各类参数。既减少了因大量历元参数存在引起的时间迟滞,又消除了单历元观测离群值对非历元参数估计的影响,从而提高了GNSS卫星钟差估计效率。利用IGS跟踪站作为参考站对以上解算过程进行实验,结果表明估计钟差与IGS精密钟差的符合精度达到0.1ns,陆态网精密单点定位（PPP）动态解最大偏差小于10cm,能够满足动态定位厘米级的精度要求,为估计钟差时参考站的数量和几何分布的选择提供了参考。