实时精密单点定位中周跳探测与修复的算法研究

提出了一种适用于实时GPS精密单点定位的周跳探测与修复的新算法。该算法步骤为：①利用M-W组合和电离层残差组合初步确定没有发生周跳和可能发生周跳的卫星;②利用当前历元与前一（或几个）历元的L1、L2和Lw观测值和第一步得出的没有发生周跳的卫星信息,采用基于历元间差分观测值的周跳处理模型对可能发生周跳的卫星进行周跳探测;③对第二步中周跳处理失败的卫星进行进一步的精化处理,以尽可能修复周跳。实验表明,新算法在实时GPS精密单点定位中可以准确地探测并修复周跳。     

一种历元间差分单站单频周跳探测与修复方法

提出了一种基于历元间单差观测值的单站单频周跳探测与修复方法。通过假定前一历元为基准站,当前历元为流动站,采用相对定位处理模式获取当前历元观测值的验后单位权中误差,并基于抗差最小二乘获取每颗卫星的观测值残差,对单站单频数据进行周跳探测与修复。通过对实测数据的验证分析表明,按照本文方法可以100%探测周跳发生的历元。并且,当至少4颗卫星未发生周跳时,如发生异常卫星数小于可视卫星数的30%,则在95%以上的情况下可以有效确定异常卫星;当异常卫星过多时,本文方法确定异常卫星的成功率会有所下降。但是,对于探测出发生周跳的异常卫星,本文方法均可100%对其周跳进行修复。     

一种历元间差分的多粗差探测方法

针对无人机飞行过程中观测值质量较差、复杂多变的动态环境带来多个粗差,从而严重影响解算结果的精度及可靠性的问题,该文提出了一种基于历元间变化量的多粗差探测新方法。由于无人机RTK的采样率一般较高,前后历元间具有较好的一致性,所以本方法通过历元间差分进行初步探测,之后运用高精度历元间变化量的先验信息进行抗差卡尔曼滤波,并且本文对粗差和周跳进行区别处理,从而保证即使在多周跳多粗差的情况下,依然保证滤波器的稳定性。通过中海达自主研发的后处理软件UAV-PPK,对多组实测数据进行模拟实时RTK及后处理PPK解算。结果显示,该方法通过历元间变化量的约束,可有效地对多粗差进行探测,防止发生跳变,从而为无人机实时RTK及后处理PPK提供连续高精度、高可靠性的位置信息。     

基于站际历元二次差模型探测与修复周跳的新方法

周跳探测与修复是高精度动态GPS定位的关键技术之一,直接影响模糊度在航解算的效率。针对动态相对定位中周跳探测方法“三差法”的不足,提出一种基于站际历元二次差模型进行探测与修复周跳的新方法。首先对站际历元间二次差观测值进行粗差探测,以确定发生周跳的卫星以及周跳初值;然后基于残差平方和最小原则搜索周跳备选组合并修复周跳。理论分析和实验结果均表明,当有效共视卫星多于4颗时,大多数情况下,新方法可以准确定位并修复周跳。     

模糊度直接求解算法用于GPS周跳的探测与修复

探测与修复周跳是GPS数据处理中的一个关键问题.针对CPS载波相位定位中出现的周跳问题,本文提出了一种新的周跳探测与修复的方法:首先组成双差相位观测方程,并根据观测文件中的近似坐标求得基线约束条件;随后利用基线约束条件直接求解各个历元的模糊度值,并依据历元间的模糊度变化来探测与修复周跳.通过编写应用程序和实例验证表明这...     

基准点无同步观测数据时流动点位置内插方法

动态GPS精密差分定位要求基准站和流动点在每个历元均有同步观测数据.针对个别历元流动点有观测数据,基准点没有观测数据的情况,提出了用流动点历元间差分数据作为观测值,以相近历元与基准点存在同步观测数据的流动点作为已知点,内插流动点坐标的算法,推导了相应公式,通过算例验证了算法的正确生和可行性.结果表明,内插精度与基准点存在同步观测数据时流动点与基准点差分定位精度相当.     

星载双频GPS二次周跳探测方法研究

在利用W-M宽巷组合进行周跳初步探测的基础上,加入了新方法进行二次周跳探测。该方法通过利用来自同颗GPS卫星的无电离层影响L3组合相位观测值在相邻历元间的变化量与dm级精度的先验轨道坐标,计算得出星载GPS接收机历元间的钟差变化值。对于存在周跳的载波相位观测值,其计算结果会与同历元其他无周跳观测值解算的钟差变化量存在较大差异。实验结果表明,二次探测可以发现新的周跳并对初步探测结果进行检核。     

长距离单历元单频非差北斗网络差分方法

针对北斗卫星导航系统现有的网络差分方法多是基于GPS系统并采用双差定位模型,而双差定位模型的采用使得网络差分方法存在一些缺陷的问题,该文提出一种长距离单历元单频非差北斗网络差分方法;首先长距离北斗基准站网向覆盖区域内的北斗用户提供非差误差改正数;然后用户内插计算出自己所需的非差误差改正数,并改正北斗单频伪距观测值的误差;最后进行单历元单频网络差分定位。实验表明,该方法能够使用单历元单频伪距观测数据实现长距离北斗网络差分定位。     

历元差分模型在北斗卫星钟差实时解算中的应用

卫星钟差是影响卫星定位精度的重要误差源之一,而实时精密单点定位又要求卫星钟差实时更新。卫星钟差的解算可通过非差模型或历元差分模型实现,但非差模型涵盖较多的载波相位模糊度参数,相比消掉模糊度参数的历元差分模型,计算效率要慢许多。历元差分模型仅利用载波相位观测量就可获得高精度卫星钟差历元间差,恢复后的卫星钟差仍可达到一定精度水平。利用历元差分模型可实现北斗卫星钟差的实时解算,试验结果表明:通过滤波得到的卫星钟差历元间差精度优于0.02 ns,恢复后的卫星钟差精度优于0.25 ns.      

多普勒积分辅助的动态单频周跳探测

相位伪距组合法常应用于动态单频周跳探测,但其探测周跳的效果受伪距噪声的影响较大。因此有必要结合其他的观测值,以降低伪距噪声的影响,从而提高单频周跳探测能力。提出了一种多普勒积分辅助的动态单频周跳探测方法,先采用多普勒观测值平滑伪距观测值,降低伪距的噪声,再进行历元间差分,显著提高了动态单频周跳探测的能力。实验分别采用不同采样率、高度角变化、连续周跳和含粗差的实时动态实测数据,分别在不同历元加入1周、3周、10周的模拟周跳,在相邻历元分别加入3周、4周和5周的连续周跳。结果表明,相较于相位伪距组合法与基于多项式拟合法的相位伪距组合法,该方法可以实时探测出所有的模拟周跳。多普勒积分辅助的动态单品周跳探测方法能够显著提升单频观测值的周跳探测能力。     

精密单点定位在国土调查正射影像底图生产中的应用研究

精密单点定位技术作为一种快速获取像控点坐标的方法,不需要同步联测,可在大面积正射影像生产中发挥重要作用。通过对不同时段长度观测数据的精密单点定位和ITRF2014框架瞬时历元坐标向CGCS2000坐标转换两个方面的探讨,分析了精密单点定位技术进行像控点测量并实现正射影像生产的关键问题。结果表明:以60 min观测时长数据进行精密单点定位,并利用框架转换参数和格网速度场实现像控点CGCS2000坐标获取的最大点位误差为0.38 m,可以满足国土调查1∶10 000比例尺正射影像底图生产像控点测量精度要求。     

一种伪距单点定位的数学模型研究及程序实现

对伪距单点定位的数学模型进行了详细分析,列出详细步骤和误差方程式,包括中间涉及到的坐标转换以及一些重要技术细节,并通过编程实现计算测站点各历元单点定位的空间直角坐标XYZ以及综合各历元数据计算得到的坐标．利用若干工程实测获得的原始数据,并转换为RINEX格式,采用GPS卫星的伪距观测值和导航N文件计算得到测站点坐标,与接收机自带的程序计算的近似坐标进行坐标比较和精度分析,结果显示坐标较差在米级左右,而单点定位的精度为米级．证明该数学模型是可行的,且易于通过编程实现．      

网络RTK基准站间基线单历元模糊度搜索方法

提出一种网络RTK的基准站（一般相距几十公里或上百公里）单历元双差模糊度搜索方法，并详细地给出该方法的数学模型、方法步骤与数据检验结果。该方法的主要思想为：使用双频GPS载波相位数据，不需解算双差观测方程组，直接利用测站坐标已知、模糊度为整数和双频模糊度之间存在线性关系这3个条件，对基准站的双差整周模糊度进行搜索。特点为快速、简单、实用、不受周跳影响，只需1个历元便可确定双差整周模糊度。     

利用窗口小波去噪的高精度动态单历元定位算法

为提高动态单历元定位的精度和实现实时处理,提出了一种利用窗口小波去噪的高精度动态单历元算法。该算法首先利用常规单历元方法获得观测值残差,在当前历元右侧通过数据延拓来改善端部效应的影响,然后利用窗口小波对当前历元观测值残差去噪,通过交叉证认实现小波去噪分解层数的自适应选取,最后利用去噪后得到的较为干净的观测值实现最终定位。实验结果表明,与常规单历元定位相比,在不同的运动情况下,该方法的定位精度均有较大的提高,与小波后处理结果一致。     

多星座实时导航中一种快速次优的选星方法

随着各国卫星导航系统的建设与完善,同一历元的可见卫星数目逐渐增加,如何对众多卫星进行选择以优化利用现有资源便显得迫切而重要。本文以获得满足设计要求的GDOP为前提,根据各时刻可见卫星数量的大小,选择适合的遮蔽仰角,以卫星空间构型的体积与GDOP关系为依据,引入计算几何学中解决三维点集的凸壳问题的增量算法,并结合导航卫星星座的自身特点,提出了对卫星位置坐标直接进行选择的一种快速次优的选星算法。实验结果表明,在GDOP满足要求且选星数较少的情况下,相对传统GDOP选星法大大减小了计算量,该方法简洁快速,能有效满足选星求解的实时性和精度要求。     

基于BDS三频信号的大变形提取算法研究

提出了一种利用北斗卫星导航系统（BDS）三频载波相位信号提取大变形量的单历元算法．该算法基于监测点变形前坐标,采用BDS三频信号构建的超宽巷组合利用无整周问题的数据处理策略求取变形粗略值,通过宽巷及L1原始观测值逐步精化求得精确的变形信息．采用变形监测试验平台的一组实测变形数据进行测试,验证了本文算法的可行性.      

基于北斗三频宽巷组合的RTK单历元定位方法

为发挥北斗三频超宽巷或宽巷模糊度易于固定的优势,提出一种利用宽巷观测值的北斗单历元定位方法。首先使用载波伪距组合求解最容易固定的(0,-1,1)组合模糊度,其次基于模糊度已固定的(0,-1,1)组合观测值通过CIR方法单历元求解第二个宽巷模糊度(1,-1,0)组合模糊度。(1,-1,0)组合观测值噪声和电离层延迟综合影响最优,因此基于(1,-1,0)组合观测值进行单历元坐标解算。实验结果表明,文中提出的单历元定位方法,能够依据单历元数据最终成功解算出地面点坐标,统计精度为平面2.2cm,高程5.4cm,在满足部分领域应用要求的情况下提高效率和抗干扰能力。     

CGCS2000框架维持方法分析

针对目前国内各GNSS应用在归算到2000国家大地坐标系（CGCS2000）时常采用强制符合及拟稳平差方法存在的问题及局限性,利用国家测绘地理信息局收集的全国近1 800个连续运行参考站（Continuously Operating Reference Stations,CORS）连续观测1个月的数据进行数据处理得到的基线解,分别基于强基准拟稳平差方式及顾及板块运动的速度场归算方法获得测站在CGCS2000下的坐标,分析两者的差异及误差分布情况,指出对于省级CORS站纳入CGCS2000的情况,采用强制符合拟稳平差方法所基于的基准站必须考虑板块的运动趋势进行CGCS2000归算,否则平差结果与CGCS2000最大差异将达到dm量级。     

长距离动态GPS数据处理在地震监测中的应用研究

在介绍利用Track处理长距离动态GPS数据的原理与方法基础之上,本文针对地震监测GPS数据处理,提出了一种新的探测地震主震和余震的历元间求差法.新方法先通过Track解算出较精确的坐标,在相邻历元问求坐标差与计算出的限差进行比较来判断是否发生地震.利用美国圣西蒙GPS地震数据,分析了长距离动态GPS数据处理精度,对历...