基于北斗三频的短基线单历元模糊度固定

采用三频观测值能组成更多波长更长、噪声较小的观测值;通过依次固定超宽巷、宽巷、窄巷模糊度,可以实现模糊度的快速固定。目前以TCAR、CIR为代表的方法均是基于无几何模型的方法,通过伪距直接求解相位模糊度;由于不同卫星模糊度各自单独求解,没有综合利用所有卫星的观测值信息。基于有几何模型,使用LAMBDA方法进行逐级模糊度固定,依次固定超宽巷、两个宽巷、两个无电离层组合窄巷模糊度,最后使用模糊度固定的两个无电离层组合进行最终基线解算。北斗实测数据验证表明,针对10km的短基线数据,采用本文方法可以实现100%的单历元模糊度固定的成功率。     

中长基线三频GNSS模糊度的快速算法

通过研究三频最优组合观测值,分析制约中长基线三频模糊度快速解算的主要因素是残留对流层延迟.在此基础上,提出一种中长基线三频模糊度快速解算新方法,该方法先以较高成功率快速固定两个超宽巷模糊度,然后用这两个模糊度固定的超宽巷组合与任一窄巷组合构成无几何误差和无电离层延迟的新组合.由于该组合只受随机噪声的影响,通过对多历元浮点模糊度平均值舍入取整即可准确地固定中长基线的窄巷模糊度.最后基于GPS双频观测数据生成的三频数据,验证了本文观点的正确性和新算法的有效性.     

北斗三号新三频相位模糊度固定方法

针对北斗三号新的三频观测值,通过分析BDS-3三频线性组合观测值特性,选取高质量组合观测值,采用无几何相关GF(Geometry-Free)模型和无几何无电离层相关GIF(Geometry-Ionospheric-Free)模型分别对实测BDS-3卫星数据进行单历元三频相位模糊度解算TCAR(Triple-frequency Carrier Ambiguity Resolution)。试验结果表明,短基线时GF模型模糊度误差都在0.5周以内,且模糊度固定成功率都在88.43%以上;中长基线时GF模型模糊度固定能力明显降低,宽巷下降到73.47%,窄巷也只有25.44%。GIF模型在中长基线解算时相比于GF模型具有更好的模糊度固定能力。中长基线GIF模型宽巷模糊度固定成功率达85.31%,相对于GF模型提高了13%。中长基线GIF模型窄巷模糊度固定成功率在43.58%以上,相对于GF模型提高了51%。     

中长基线的BDS三频线性组合观测量优化

基于几何无关（geometry-free,GF）和电离层无关（ionosphere-free,IF）的三频原始载波线性组合观测量,由于消除了一阶电离层延迟项以及同卫星与测站间几何距离相关误差项的影响,可有效应用于中长基线模糊度解算。对适用于北斗卫星导航系统（BDS）中长基线模糊度解算的GF和IF线性组合观测量进行了研究和优化,通过对载波观测量与伪距观测量组合,得到噪声最小且基于GF和IF的宽巷组合观测量,然后将模糊度得到固定的两个载波组合观测量与原始载波观测量进行最优线性组合,得到具有最低噪声的基于GF和IF的窄巷组合观测量。该方法充分利用了所有载波及伪距观测量信息,并根据其噪声水平进行了加权优化,公式推导具有普遍性和代表性。通过三频实测基线数据进行了论证分析。结果表明,经过一段时间的平滑之后,宽巷和窄巷模糊度浮点解的偏差能收敛到0.5周以内,从而实现模糊度的快速准确固定。     

BDS单历元TCAR算法优化研究

鉴于多频导航信号对模糊度解算AR带来的巨大优势,新一代的全球卫星导航系统都对多频信号体制进行了设计。基于三频观测的经典TCAR模型由于忽略双差电离层残差影响,仅适用于短基线解算。在基于几何的TCAR模型的基础上,通过对伪距观测量以及模糊度得到固定的超宽巷EWL和宽巷WL观测量进行线性组合得到了具有最低噪声的消电离层组合观测量;并将其引入到第3步窄巷NL模糊度解算中,以提高NL模糊度解算成功率;最后结合实测北斗三频数据进行了分析验证。结果表明,优化后的TCAR模型可有效提高NL模糊度固定成功率。     

北斗三频中长基线差分定位性能研究

北斗卫星系统(BDS)能全星座播发三频信号,可通过线性组合构成不同虚拟观测量,有利于模糊度解算等,文中采用北斗三频中长基线实测数据进行差分定位,首先使用宽巷模糊度和电离层无关组合进行B3频段窄巷模糊度解算,在此基础上提出利用相邻历元B3频段窄巷模糊度构建卡尔曼滤波新息向量,通过新息向量内积RMS值很容易分析出窄巷模糊度的误差对滤波性能的影响,并结合滤波发散条件进行相关卫星历元挑选,实验最终得到中长基线厘米级定位精度并有效缩短首次收敛时间和提高固定率,对促进北斗高精度定位有着现实意义。      

基于北斗三频约束的中长基线解算研究

利用北斗三频模糊度易固定的特点,提出一种具有北斗三频约束的BDS/GPS基础模糊度快速解算方法。针对中长基线,利用多历元平滑无电离层组合模糊度,从无电离层组合模糊度中分离出北斗基础模糊度;然后将北斗基础模糊度带入基线解算模型中,约束求解出GPS基础模糊度,最后将GPS与BDS基础模糊度回带观测方程,可实现基线的快速解算。经北斗实测数据验证表明,文中方法可快速固定GPS基础模糊度,较传统卡尔曼滤波求解模糊度方法,大大减少正确固定模糊度所需的原始观测历元数,实现基线的快速解算。     

北斗三频宽巷组合网络RTK单历元定位方法

利用三频超宽巷/宽巷模糊度波长较长从而易于固定的优势,提出了一种基于北斗三频宽巷组合的网络RTK单历元定位方法。数据处理中心利用基准站实时生成并播发包含双差对流层和电离层延迟改正信息的虚拟观测值;用户站利用载波、伪距组合及分步解算的TCAR方法基于单个卫星对、单历元可靠固定两个超宽巷或宽巷模糊度。最后利用已固定模糊度且噪声最小的宽巷观测值和内插得到的大气延迟改正进行实时动态定位解算。试验结果表明,对于本文提出的网络RTK单历元定位方法,用户站宽巷模糊度单历元解算准确率高于99.9%,统计的定位中误差平面为3~4cm,高程方向约为5cm。     

模糊度线性约束的消电离层多频模糊度解算

针对传统多频模糊度解算方法受到电离层延迟影响造成窄巷模糊度解算可靠性降低的问题,提出一种基于模糊度线性约束的消电离层MCAR方法。该方法通过模型等价性原理构建了基于几何相关-消电离层组合模型,并凭借能够可靠解算的超宽巷/宽巷模糊度值形成线性约束,进而构造窄巷模糊度解算模型,最终求解窄巷模糊度及精密定位结果。多组北斗三频实际数据测试结果表明,即使双差电离层延迟达到73.2 cm,所提出方法也可实现模糊度解算成功率高于96%,定位精度优于15 cm。     

改进CIR算法在BDS长基线模糊度解算中的应用

长基线条件下，测站间空间相关性弱，电离层、对流层延迟经过双差并不能很好地消除，致使CIR方法在长基线条件下解算模糊度成功率较低。本文通过BDS三频组合选择长波长、弱电离层组合改进宽巷组合系数，选取（-1，-5，6）代替传统的宽巷组合（0，-1，1），选择弱电离层几何相位组合（4，-5，2）代替传统的窄巷组合（0，0，1），并通过将多频点的伪距观测值和确定了模糊度的宽巷相位观测值线性组合消除电离层延迟一阶项。通过实测数据分析，本文提出的算法能够有效解算超宽巷、宽巷模糊度，提高模糊度解算成功率。     

北斗中长基线三频模糊度解算的自适应抗差滤波算法

针对经典TCAR(three carrier ambiguity resolution)算法受电离层延迟及测量噪声的影响,在中长基线下难以正确固定模糊度的问题,提出一种顾及电离层延迟影响并具有良好自适应抗差特性的改进TCAR算法。在无几何TCAR模型的基础上,通过对模糊度固定的超宽巷进行线性组合得到电离层延迟,再求解宽巷模糊度,通过构造最优组合观测量后用自适应抗差滤波求解窄巷模糊度,以提高窄巷模糊度固定正确率,减小粗差的不利影响。试验结果表明,改进TCAR算法可保证较高的宽巷模糊度固定正确率,有效提高了窄巷模糊度固定正确率,并具有良好抵抗粗差的能力。     

一种短基线GNSS的三频模糊度解算(TCAR)方法

TCAR或综合TCAR是GNSS中常用的快速确定三频模糊度的方法,其原理简单,计算方便。根据不同的噪声背景和多径条件,给出综合TCAR单历元实时解算模糊度的误差分析及仿真结果。针对模糊度估计成功概率不高的情况,结合双频相关法(DUFCOM),并根据综合TCAR的特点,对综合TCAR进行改进。最后,将此方法与基于整数最小二乘准则搜索的LAMBDA方法进行比较。仿真结果表明,利用该方法成功搜索到正确模糊度值的概率与LAMBDA方法相当,但降低计算量,有效提高用综合TCAR单历元实时解算模糊度的可靠性。     

一种顾及电离层约束的非差周跳的实时探测与修复方法

提出了一种顾及电离层约束的非差周跳实时探测与修复方法。通过构造3个线性无关的组合观测量,按逐级模糊度确定的思路,分别对超宽巷、宽巷和窄巷进行探测与修复;然后联合三步的探测结果,将周跳恢复到原始载波值上。在宽巷组合上进行了改进,将宽巷波长放大了5.34倍(GPS为3.4倍),由于窄巷波长较短需考虑电离层的影响,对不敏感周跳组合引入电离层残差法辅助窄巷的探测与修复。实验结果表明,该方法能够有效地进行周跳的实时探测和修复。     

零基线约束的参考站间模糊度固定方法研究

论文提出一种GNSS零基线约束的参考站间模糊度快速固定方法,该方法基于“一天线+双接收机”设计进行参考站间模糊度固定。首先,利用两个参考站四台接收机观测值形成四对参考站间无电离层组合双差观测值。其次,结合无电离层组合观测值模糊度和宽巷整周模糊度进行卡尔曼滤波和N1模糊度实数解计算。然后在模糊度域内进行线性变换,单历元固定零基线模糊度;利用零基线模糊度约束解算四组参考站间模糊度中的一组模糊度。最后,利用固定的模糊度还原所有原始双差整周模糊度。实验证明:与传统参考站间模糊度固定方法比,充分利用了零基线模糊度固定的约束条件进行参考站间模糊度固定,加快了模糊度收敛速度,极大地提高了模糊度固定的速度和成功率。      

网络RTK动态中长基线模糊度解算方法比较研究

论文对比分析了网络RTK中长基线模糊度固定方法中无电离层组合+宽巷模糊度解算与原始模糊度整体解算两种方法的优劣。实验结果表明:与现有的模糊度解算方法相比,观测值域内的模糊度固定不但可以快速可靠地固定宽巷整周模糊度,而且提高了L2模糊度正确固定的成功率和效率。     

BDS／GPS中长基线宽巷准厘米级RTK算法

针对常规实时动态（RTK）定位技术中长基线初始化时间较长、定位结果不稳定的问题，提出了一种基于部分模糊度固定策略的BDS/GPS宽巷卡尔曼滤波RTK定位方法，从充分发挥宽巷观测值波长较长和宽巷模糊度易于固定的优势，避免低高度角卫星对模糊度解算的影响，从而提高中长基线情况下的模糊度固定率. 同时采用附加宽巷模糊度参数的卡尔曼滤波方法计算浮点解，以固定高于设置模糊度解算截止高度角的卫星进行定位，并解算电离层活动较剧烈的25~76 km的中长基线. 通过3组试验，结果表明，BDS/GPS双系统联合定位宽巷模糊度固定率均接近100%，76 km基线模糊度固定率达到99.9%，定位精度达到厘米级或准厘米级.