一种基于北斗双频单历元姿态测量算法

在北斗双频单历元姿态测量解算中,利用载波相位观测量所构建的方程组是亏秩的,同时利用北斗码观测方程来解决亏秩问题的精度无法保证。因此,本文利用双频相位观测值的宽巷组合,采用LAMBDA搜索方法,首先固定宽巷模糊度,待宽巷模糊度全部固定后,利用宽巷模糊度值和载波相位观测值可解算出B1/B2整周模糊度,进而解算单历元下载体的偏航角和俯仰角。仿真结果表明该方法对北斗单历元下的模糊度和载体姿态角的解算具有很高的成功率。     

GPS载波相位的周跳检测与修复分析

本文首先分析了宽巷载波与窄巷伪距法和电离层残差法检测和修复周跳的原理,结合宽巷载波与窄巷伪距法能够检测和修复较大的周跳,但无法检测同时发生在载波L1、L2上相同数量的周跳,而电离层残差法仅能检测出小周跳的特点,提出了将宽巷载波与窄巷伪距法和电离层残差法相结合的复合检测方法。首先由宽巷载波与窄巷伪距法检测和修复周跳,然后再由电离层残差法进行周跳检测和修复。仿真结果表明该复合方法能够有效地检测和修复GPS载波相位的周跳。     

面向无人机进场的伪卫星布局与定位仿真技术

伪卫星系统能够在全球导航卫星系统信号拒止情况下,独立辅助无人机精密进近。 本文面向无人机进场引导需求,基于伪卫星系统,给出了工程实用中伪卫星布设的一些约束条件和选址方法;基于双频的伪卫星信号,建立宽巷组合并结合卡尔曼滤波技术实现整周模糊度的快速估计,利用高精度的载波测量值进行定位解算。通过典型场景下伪卫星布局设计和宽巷载波相位定位算法建模,仿真验证了所提伪卫星布设方法的有效性以及整周模糊度确定方法的正确性, 同时与单频伪距定位相比,定位精度显著提升。     

利用仿真方法研究三频信标技术

为了探究三频信标反演高精度电离层电子浓度总含量（total electron content, TEC）的理论过程并分析不同观测误差对反演精度产生的影响,通过仿真卫星信号多普勒频移的方法来进行三频信标技术反演TEC的研究.通过已知的卫星轨道坐标、接收站坐标、卫星高度角与电离层背景信息,利用信号传播规律,仿真得到信号传播过程中的多普勒频移信息,解算出相对TEC;再利用多站法估计相位积分常数,解算双频绝对TEC;而后利用多普勒相移小数部分与三频相位积分常数结合,解算高精度三频TEC.将反演的三频TEC值与先验背景电离层TEC值进行比对,在6°观测误差的情况下,三频反演的TEC差值相对平均值在4.5%以内,相对RMS在6%以内,结果表明三频信标技术可以有效提高TEC反演精度.     

一种“北斗”卫星导航系统三频周跳探测与修复方法

针对传统伪距-相位组合中伪距噪声过大的问题引入了多普勒观测值进行辅助，同时再联合无几何相位组合构成一种新的周跳探测与修复方法。在信号方面，选择B2a代替B2I,与B1I、B3I组成了“北斗”卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System, BDS)中定位性能更好的“北斗”三频观测组合。在选频方面，选用无几何相位系数[-1,1,0]、多普勒辅助伪距-相位系数[1,0,-1],[1,3,-4]组合进行周跳的探测。在修复方面，使用搜索法进行周跳的修复，并根据1-范数原则确保修复值的准确性。在1 s的采样率、电离层延迟稳定情况下，所提方法不仅能探测与修复出所有加入的1周在内的周跳，而且相比传统伪距-相位方法在小周跳探测方面性能更佳。     

GPS三频信息改正电离层折射误差高阶项的方法

在研究电离层折射时GPS测量的影响及电离层折射误差模型的基础上，基于电离层折射误差双频改正方法，针时GPS现代化和伽利略计划中增加的第三个民用导航频率，提出了运用三频观测值将电离层折射误差改正至二阶项的方法，并系统地推导了三频载波相位观测值无电离层折射组合方程，进一步提高了GPS的定位精度。     

单频GPS导航定位中的电离层延迟改正方法

电离层延迟是单频ＧＰＡ导航定位的主要误差源之一。本文提出了一种利用单频ＧＰＳ接收伪码载波相位实时观测数据实时估计和改正电离层延迟的方法，着重阐述了利用局部电离层垂直延迟模型和实时观测数据确定载波相位整周模糊度的步骤，并讨论了该电离层改正方法的优缺点和应用前景。     

GPS电离层延迟误差修正中二阶项角度的分析

提出了一种利用三频观测值修正电离层延迟误差二阶项的方法,可使延迟误差达到毫米级精度.理论分析表明,影响修正结果达到毫米级的主要因素是总电子含量(TEC)和GPS信号传播方向与地磁场方向的临界夹角.取通常情况下TEC的值,在不同频率条件下,通过解算给出了达到毫米级精度所要求的临界夹角值.研究结果对精密定位过程信号的接收提...     

基于GNSS系统的整周模糊度解算算法仿真

利用载波相位观测值可以大大提高导航定位精度,但整周模糊度的存在会严重影响结果的准确性。为了解决整周模糊度对载波相位观测值的影响,对LAMBDA算法求解整周模糊度的过程进行分析和设计,提出利用协方差分解来降低模糊度组数之间相关性的算法,设计相应的Matlab仿真验证系统并进行仿真。比较分析不同分解算法下的搜索域的大小以及修正解的准确性。结果表明,下三角分解算法的整周模糊度解算算法在搜索域大小上比上三角分解算法大,且解算速度较快,能运用于后续的姿态解算。     

GLONASS载波相位整周模糊度分析

由于GLONASS系统信号频率的差异,在载波测量数据处理中不能采用与GPS载波相位测量数据相同的方法,GLONASS整周模糊度的解算便成了一个难点问题。本文对GLONASS载波相位测量整周模糊度解算的基本思路和方法进行了介绍。     

不同平滑时间常数对载波平滑码伪距结果的影响分析

伪距和载波相位是接收机的两个基本距离测量值，两者既有明显区别，又呈互补特性。伪距测量值包含钟差、大气延迟等各种误差，但是它真实反应卫星与接收机之间的距离；载波相位测量值含有整周模糊度，但是它非常平滑，精度很高。此外，多径效应对码伪距测量值的影响也远远大于对载波相位测量值的影响。目前，业界通常采用载波平滑码伪距的方法整合码伪距和载波测量的优点，输出一种既无模糊度又相对平滑的伪距测量值。通过设定不同的平滑时间常数和添加电离层模型对载波平滑码伪距的平滑结果进行分析，从而评估滤波器在不同时间常数条件下的性能，最终为平滑时间常数的选择提供决策依据。     

An Efficient Group Delay Measurement Method for Frequency Converting System

The existing group delay measurement methods can only get the group delay at a certain aperture or frequency perturbation in one or two measurements. A new method based on comb signal is proposed. If modulo delay ambiguity can be ignored, then the method permits measurement without frequency perturbation of the test signal in one single measurement. The whole phase character of the test band can be obtained, and the group delay characteristics can be calculated by polynomial fitting of the phase curve at diverse aperture. A group delay ambiguity resolution method based on extended Chinese remainder theorem (CRT) is detailed. If modulo delay ambiguity cannot be ignored, then the extended CRT method can be used to obtain the unambiguity delay, releasing the operator from the constraint of keeping the aperture or frequency perturbation small. Computer simulations and field experiments are presented to verify the proposed methods.     

基于BDS/INS动动组合相对定位技术的试验

针对在卫星信号质量较差情况下无法通过观测方程求解模糊度,进而导致无法实时准确测距的问题,提出一种利用惯性信息辅助解算模糊度的方法,即一种将运动载体的惯导信息与相对基线测量信息相结合,实现两运动载体之间精确动态相对定位的算法。通过建立双差载波相位观测方程与惯导观测方程紧组合的方式,分别在共视卫星数目大于4颗和不足4颗条件下求解模糊度未知数。最后,通过搭建组合试验系统平台,利用实地车载试验完成了对组合系统定位精度的测试,结果表明,组合系统定位精度较原先单GNSS定位精度有一定提高。     

粗糙归整映射与整周模糊度解算

在分析传统的基于GNSS载波相位测量模型对整周模糊度解算的一般规律后,得出一般归整映射的性质,进而提出粗糙归整映射理论,用来解决整周模糊度浮点解归整问题,提高了整周模糊度的搜索效率,一定程度上解决了载波相位实时测量的技术难题。     

A Nonlinear Filtering Approach for Robust Multi-GNSS RTK Positioning in Presence of Multipath and Ionospheric Delays

In this paper, we develop a new approach of precise positioning using three carrier phase multi-Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements in presence of multipath and ionospheric delays. We propose a new nonlinear filter to estimate the user position as well as all the unknown parameters including the integer ambiguities and the ionospheric errors. First, we use a kernel representation of the conditional density and apply a local linearization which yields a Kalman-like correction enhancing the particle filter correction. This new particle Kalman filter approach, is designed to be efficient for the non-Gaussian state and nonlinear measurements model, reduces the number of needed particles, and reduces the risk of divergence. The proposed procedure for multifrequency ambiguity resolution is based on four steps: 1) at each epoch, we compute the float solution adaptively to the dynamic environment by minimizing the noise level and estimating the ionospheric errors using the proposed robust Bayesian particle Kalman filter (RobPKF); 2) we introduce a new carrier phase multipath indicator and use it to derive a related constraint to reject integers candidates that are affected by multipath errors; 3) we apply the LAMBDA method to search the integer ambiguities; and finally 4) validate the fixed solution using a statistical test. We show in this work that the efficient integration of multifrequency/multisystem carriers provides more redundancy in the measurements and better observability for multipath and ionospheric errors estimation for long-baseline RTK positioning. A major advantage of this method is that it is independent of frequencies choice and therefore can be applied for any multi-GNSS measurements (e.g., Global Positioning System (GPS), Galileo, and their combination). Real-time and postprocessing test results show the effectiveness of the developed overall real-time kinematic (RTK) software.     

随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法研究

传统步进频率波形不模糊距离窗大小受载频步进量制约,将会导致距离像混叠等问题.针对此问题,基于压缩感知理论,研究了一种随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法.首先对子脉冲进行脉压（Dechirp）处理,将处理后的回波信号看作为具有等效带宽线性调频信号回波的量测数据;其次根据子脉冲随机发射方式构造相应的量测矩阵,得到随机稀疏调频步进信号的压缩感知重构模型,并采用压缩感知重构算法得到高分辨一维距离像.最后,对该方法不模糊距离窗大小进行了分析,并给出了影响不模糊距离窗大小的因素和参数设置原则.所研究方法通过将随机稀疏调频步进信号的距离像合成处理等效为LFM信号的距离像合成过程,既降低了载频步进量对不模糊距离窗大小的限制,克服了距离像混叠问题,又提高了距离像合成性能.仿真实验进一步验证了本文方法的有效性.     

基于相关法的分布式全相参雷达相干参数估计及相参性能

针对一般结构的分布式全相参雷达,研究了基于相关法的时延差和相位差估计性能以及输出信噪比增益(oSNRg)。首先分别建立多输入多输出(MIMO)模式和全相参(FC)模式下的信号模型。然后重点分析估计相位差时的相位模糊问题,并提出一种有效的解模糊方法。数值实验结果表明:当输入信噪比足够高时,相关法能够获得稳健的相干参数估计,且oSNRg接近理想值。     

基于TDOA/FDOA相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒频偏。该方法降低了环路实现的复杂度,同时提高了跟踪精度。仿真结果验证了该方法的有效性和稳定性,在载噪比为32 dB-Hz时,相比传统方法,基于TDOA/FDOA相位条纹法的码相位测量精度提高了60%,载波多普勒测量精度提高了31%,且在高动态环境中也能实现精确跟踪,对改善GPS接收机跟踪性能具有研究意义。     

基于载波相位的室内AoA/ToF联合定位

当前室内定位的主流方法是基于信道状态信息(Channel State Information,CSI)的AoA/ToF(Angle of Arrival/Time of Flight)联合定位,由于天线数量和带宽的限制,导致其特征参数存在误差.为此,结合CSI中细粒度和多样化的载波相位信息,提出了一种基于载波相位的室内AoA/ToF联合定位算法.首先,基于载波相位和ToF信息构造载波相位定位模型,实现目标初始定位;然后,利用LAMBDA(Least-squares Ambiguity Decorrelated Adjustment)算法消除整周模糊,实现基于载波相位的AoA/ToF联合定位算法,得到目标精确位置;最后,推导了算法定位精度的标准差.通过实验分析了不同参数对定位性能的影响,结果显示,该算法定位精度优于AoA/ToF联合定位,当接收机在用户周围均匀分布时定位性能较好,且基本不受载波相位测量误差的影响,因此具有更好的鲁棒性.