基于CGO软件的GNSS基线解算分析

阐述了CGO软件特点、安装方法、数据传输功能,详细说明了CGO软件解算GNSS基线的基本步骤。以T8型GNSS接收机观测的校实习基地数据为例,介绍了错误数据、质量不好数据的剔除方法及基线处理过程。结合实际经验提出了影响GNSS基线解算质量的主要因素,总结出基线的解算时,一定要设置好准确的起点坐标;选择周跳少、残差小的卫星数据;尝试改变卫星高度截止角,剔除低仰角的卫星数据等一些利于推广应用的基线解算的经验方法。     

GPS基线解算中的影响因素分析

研究了影响基线解算过程中的几个影响因素。并通过不同起算点坐标、不同卫星高度截止角、观测时间等几个方面对比分析了各个因素对基线解算的影响。为使用者在进行GPS静态观测时提供有益的参考。     

桥梁变形观测中GPS数据处理方法的研究

针对桥梁变形体进行GPS变形监测,并通过GPS接收机随机软件进行外业观测数据的解算,研究GPS数据处理中解算基线向量时观测历元、截止高度角参数的最佳设置方法及平差模型的选择,提高解算精度,为其它类型工程提供依据.     

GPS卫星小高度角下多普勒频移的实验分析

实时卫星位置解算在整个GPS接收机导航解算过程中占有极其重要的地位.正常情况下,多普勒频移应随着卫星高度角的增大而减小.然而,在对实时卫星位置解算实验进行结果分析时,却出现了高度角(仰角)较小的卫星所解算出的多普勒频移不成反比的现象.针对这一现象,文中设计实验进行分析得出:在高度角小于11°时,高度角大小与多普勒频移不成反比.     

区域大气可降水量变化的地基GPS探测研究

利用南京市地基全球定位系统(GPS)网的观测资料,分析比较不同的卫星星历、不同数量的国际GPS服务(IGS)参考站、不同的截止高度角,以及不同的映射函数模型对GPS探测大气可降水量(PWV)的影响。结果表明:使用快速预报星历,选择3个IGS参考站,采用10°以下截止高度角和VMF1映射函数模型进行区域大气可降水量解算是最优的解算策略。最后根据此解算策略,对2009年南京地区某次降雪预报的误报进行分析解释,进一步证明了利用区域GPS网监测大气可降水量可较准确地分析区域大气的天气变化,提高中小尺度天气预报精度。     

MADOCA与MGEX产品定位性能对比分析

文章对比分析了精密全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)轨道和钟差估计系统(Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis,MADOCA)产品和多GNSS实验系统(The Multi-GNSS Experiment,MGEX)产品的定位性能。对2020年4月29日选取的4个测站分别下载了MADOCA产品和MGEX产品,使用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、格洛纳斯(GLObal NAvigation Satellite System,GLONASS)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,GALILEO)及准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System,QZSS)的数据进行了标准单点定位(standard point positioning,SPP)、静态精密单点定位(static precise point positioning,PPP-S)及动态精密单点定位(kinematic precise point positioning,PPP-K),并对定位性能进行了分析。SPP定位性能选取不同截止高度角下参与解算的卫星数、位置精度因子(position dilution of precision,PDOP)、定位解算成功率及定位精度4个指标,PPP定位性能选取收敛时间和定位精度2个指标。SPP实验结果表明:定位精度一般在m级到10 m级;随着截止高度角增大,各测站的PDOP值和定位误差均增大,而参与解算的卫星数和解算成功率均减小;与使用MADOCA产品相比,使用MGEX产品的定位表现更加优越。PPP实验结果表明:使用MGEX产品的PPP-S定位精度在5 cm以内,PPP-K定位精度在10 cm以内,且三维位置收敛到20 cm以内的时间均在15 min内;使用MADOCA产品的PPP-S定位精度在10 cm以内,收敛时间在30 min左右,而PPP-K定位精度在30 cm以内,三维位置收敛时间在120 min左右。     

北斗卫星定向中参考星的选取研究

卫星定向模型中,参考星的选择直接影响定向解算精度。常用的最大高度角选星法无法使RDOP值达到最优,而通过遍历所有卫星对RDOP值进行排序的方式虽可得到最优RDOP值但计算复杂。针对上述问题,提出了一种基于离散度的参考星选取方法,该方法通过离散度计算选择处于重心位置的卫星作为参考星,能在保证选择最优的情况下兼顾较高的计算效率。通过实验对上述三种方法进行了对比,结果表明,基于离散度的参考星选取方法的RDOP选择最优性远高于最大高度角法,与遍历方式所得的RDOP值一致性可高达82.5%,RDOP值相差在0.2以内的占总体95.6%,且与其解算结果有很高的相关性,但计算复杂度大大降低。     

静止卫星立体观测云顶高度几何算法研究

由卫星资料反演的云顶高度是天气学、气候学的重要科学资料。以静止气象卫星影像立体像对为数据来源,以云顶高度为研究对象,根据卫星-真云-投影云共线的事实,以及卫星-投影云-真云之间的几何关系,建立云顶高度立体解算模型;并在模型中考虑成像过程中云移动的影响。最终,通过几何关系建立严密云顶高度和云移动速度的线性化联立解算模型,运用最小二乘法解算出云顶高度,为气象预报提供精确、可靠的云参数。     

太阳高度角对大气偏振模式航向解算误差影响分析

太阳子午线是大气偏振模式中重要的特征,可以将其作为导航的参考基准,从而获取其中所蕴含的重要导航信息;因此通过检测大气偏振模式中太阳子午线的位置,可以得到运动载体的二维航向信息。仿真实验结果表明,在不同太阳高度角时,太阳子午线的提取精度和航向解算精度都会受到影响。太阳高度角小于30°时,航向角误差维持在0.02°以内,在解算时可忽略;当太阳高度角在30°~60°时,航向角误差从0.02°开始缓慢增大为0.05°;当太阳高度角大于60°时,航向角误差急剧增大,最大可达0.1°以上;而当太阳高度角达到90°时,则完全不能进行航向测量。经过理论分析得出,当太阳高度角增大时,太阳子午线附近特征点分布区域会发散,在利用最小二乘法进行拟合时造成了误差。依据该分析可以在今后的航向解算时进行相应的误差补偿、优化算法以提高航向解算精度。     

基于条件数的CORS系统流动站参考卫星选择方法

针对CORS系统流动站常遇到的可解算卫星数量少、卫星分布不均匀问题,提出了一种基于条件数的参考卫星选择方法.首先,从载波双差定位模型出发,分析了参考卫星与非参考卫星组成的卫星对几何分布对载波双差方程间相关性的影响,阐明了载波双差方程间相关性与病态性的本质关系.然后,提出了一种基于法方程矩阵最小条件数的参考卫星选择方法,以优化双差观测结构,并将定位解算结果与采用常规的基于高度角最高原则的参考卫星选择方法所得结果进行了对比.实验结果表明,在CORS系统流动站卫星分布较差的情况下,所提方法的定位结果明显优于常规方法,特别是在高程方向上精度平均提高了约41.7%.     

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.     

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.     

二维有源相控阵天线跟踪技术研究

当载体姿态变化时,利用惯导信息引导安装在移动载体上的二维有源相控阵天线波束指向卫星。首先对卫星在地理坐标系、载体坐标系和天线坐标系中的位置进行简要介绍,然后对跟踪目标角进行解算,最后通过跑车测试,验证了该跟踪技术的可实施性。     

北斗卫星导航定位中PVT解算的研究与应用

PVT解算是北斗卫星导航定位系统用户接收机后端信息处理部分,输出结果即为客户直接见到的位置、速度和时间信息。在常规解算方法基础上,提出并分析了Kalman滤波在PVT解算中的应用,解决了目前我国北斗卫星数目少,不能用类似GPS的PVT解算方法来计算的问题,一定程度上提高了定位精度。     

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。     

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。     

GPS基线解算结果的某些精化处理方法

ＧＰＳ基线解算的精化处理，是解决基线解算中求解不出整周模糊度的重要方法．论述了采用删除一些岩质观测卫星数据、修复周跳、波技术等处理方法来提高基线解算质量的问题．     

DS/CDMA接收机高精度时钟同步及其校准技术

介绍了以卫星导航系统时钟为参考时间基准，通过时间比对的方法，实现对卫星接收机高精度频率源OCXO的时钟同步及校准，成功地解决了卫星导航系统与卫星接收机时钟同步的问题，为卫星导航定位电文解算提供可靠的时序．正确地解算导航电文，以保证后续的位置定位的精度要求．     

GPS变形监测信息单历元解算的抗差估计方法研究

根据高精度GPS变形监测的特点,介绍了单历元解算监测点变形量的似单差数学模型及其算法．该算法不涉及周跳的探测与修复、双差整周未知数的解算等棘手问题,适用于同步观测卫星数不少于2颗的情况．为提高单历元解算变形信息的可靠性,在分析算法的基础上,构造了实现对卫星进行自动选择的抗差估计模型．3个不同测区的试验数据计算结果表明,本文建立的似单差模型是正确的,采用抗差估计方法来选择卫星也是可行的．     

一种基于位置修正和卡尔曼滤波的姿态角推算算法

在动态载体如汽车、船舶或静态载体如桥梁,房屋的姿态推算中,使用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)进行载体测向比起使用惯性传感器成本较低,且随时间不会累积误差。针对在多天线基线解算时存在的接收机时钟不同步造成基线解算精度下降,以及载体运动过程中多径和周跳等造成的误差问题,本文提出了一种基于参考天线位置修正的扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)算法,根据载体移动速度和接收机之间的时钟差对每一历元载体参考天线位置矫正,提高基线解算的精度,从而提高姿态角精度。基线解算采用实时动态定位技术(real time kinematic,RTK),根据接收机给出的载波相位观测量,在参考天线和其他天线之间做双差建立观测方程,求解出基线向量。将得到的多组基线向量利用最小二乘法求解出姿态角。根据实际测试表明,该方法在基线长度不超过1.5米的情况下,静态航向角和俯仰角精度达到0.2°,低动态情况下航向角精度达到0.2°,俯仰角精度达到0.3°。