等价观测理论的可变参数序贯平差模型

针对序贯平差中常遇到的未知参数增减的问题,文章提出了基于等价观测理论的可变参数序贯平差模型,并进一步得出其对应的验后单位权中误差模型,其公式形式要比传统模型简单得多,非常便于计算机编程实现;采用卫星高度角模型作为单点定位验前随机模型,较好地减少了卫星观测值的随机误差。最后采用等价模型和传统模型分别对GPS/GLONASS静态单点定位不同的伪距观测值组合进行解算,实验结果表明:所提出模型的定位解算结果与传统模型完全一致,且其精度与传统模型相当,具有较强的实用性。     

非差模糊度整数固定解PPP新方法及实验

研究了观测数据短时失锁或中断情况下的精密单点定位-模糊度解算（precise point positioning-ambiguity resolution,PPP-AR）模糊度快速重收敛方法,给出了合理的观测值精化信息外推时间阈值,从系统端和用户端分别论证了该方法对提升现有非差网络RTK（undifferenced network real time kinematic positioning,URTK）服务可靠性的重要意义,并设计了相应的实时测试方案进行验证分析。测试结果表明,观测值精化信息可有效外推至少30 s,采用PPP-AR模糊度快速重收敛技术后,即使在周跳频繁发生的恶劣观测条件下也能使URTK系统端和用户端保持较高的服务可靠性。用户无需区域增强系统支持即可独立实现模糊度快速重收敛,有效降低了用户从URTK系统端获取区域增强信息时的实时数据通讯负担。     

一种新的非差FCBs估计方法

提出了一种新的非差FCBs估计方法,利用三角函数周期特性消除整周模糊度,避免了模糊度固定的难题.基于该方法,实现了PPP模糊度固定.实验结果表明,模糊度固定后,北、东、高程3个方向上的RMS分别从1.44 cm、3.37 cm、2.88 cm减小到0.75 cm、0.78 cm和2.06 cm,分别提高约47.8％、76.8％和28.5％.     

基于等价观测理论的序贯平差模型

介绍了等价观测理论的基本概念,在此基础上,推导了基于等价观测理论的序贯平差模型。推导过程主要分两步进行:先将前期平差求出的参数估值看成虚拟观测值,参数估值的协因数阵视为观测值的权逆阵,列出虚拟观测方程;后将虚拟观测方程和后期的误差方程一起进行平差,求出参数的估值,从而得到了和传统序贯平差模型等价的数学模型。     

基于整数钟的PPP非差模糊度固定方法

非差模糊度固定能够有效提高精密单点定位(PPP)的定位精度和收敛速度,是国内外卫星导航定位领域的研究热点。基于整数钟实现了PPP非差模糊度固定,在非差模糊度逐级固定中分别估计接收机宽巷偏差和窄巷偏差;对宽巷和窄巷模糊度进行改正,从而消除了接收机硬件延迟对模糊度的影响;同时采用取整成功率检验和ratio值检验,保证模糊度固定的可靠性。将以上方法应用到动态精密单点定位中,实验结果表明:仿动态条件下,模糊度正确固定后,东、北向定位精度达到mm级、天向定位精度优于5 cm;动态解算条件下,采用1 s采样间隔数据16 min左右即可实现模糊度的首次固定。PPP固定解在东、北、天3个方向的定位精度分别为1.5、2.7和1.3 cm,相比于浮点解分别提升了61%、40%和38%。     

基于GPS非差观测值进行精密单点定位研究

介绍了精密单点定位所用的数学模型及解算方案,着重分析了基于GPS非差双频观测值进行精密单点定位的误差模型、数据质量控制方法、卫星钟差的估算和内插、数据和解的一致性及精密单点定位能达到的精度等问题,并和双差结果作了比较。结果表明,利用精密星历及卫星钟改正参数的精密单点定位可达到cm级精度。     

非差非组合精密单点定位提取区域电离层延迟及精度评定

电离层延迟是GNSS定位中最难处理,也是很重要的的误差来源之一,目前常用线性组合的方式处理电离层延迟,这些方法都会引入多余噪声,在不同程度上影响了模糊度的整数特性,同时也造成了某些有用数据丢失。本文提出了一种基于非差非组合精密单点定位的方式提取区域参考站电离层延迟的方法,再将提取得到的区域电离层延迟内插至仿用户站,在仿用户站实施单频PPP,最后检验得到定位的精度。实验结果表明:仿用户站单频PPP的定位精度平面方向约为4—5 cm,在高程方向低于1 dm,与全球电离层格网模型和半和改正等模型相比,采用非差非组合的方法提取电离层延迟后的定位精度更高。     

非差观测模型的北斗系统实时动态定位算法

为了提高BDS实时动态定位(RTK)的解算精度,文章研究一种基于非差观测模型的BDS单参考站RTK算法和非差改正数的计算方法,提出一种统一的精密定位数学模型,利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正:固定非差宽巷整周模糊度,并固定非差整周模糊度。实验结果表明,利用非差观测模型可实现BDS单参考站RTK定位,并获得厘米级的定位精度。     

非差FCB估计及其在PPP模糊度固定中的应用

模糊度固定能够显著提高精密单点定位(PPP)的精度和收敛速度,是国内外卫星导航定位领域的研究热点．本文通过最小二乘法分离接收机端和卫星端小数周偏差(FCB),恢复非差模糊度的整数特性,将得到的卫星端FCB提供给用户,能够实现非差模糊度固定的PPP．采用全球IGS跟踪站的观测数据进行非差FCB解算,实验结果表明,宽巷FCB的稳定性较好,一周内变化小于0.1周,而窄巷FCB一天内变化较大．将获得的FCB用于模糊度固定PPP实验,E、N、U三个方向的定位精度分别为0.7 cm、0.8 cm和2.1 cm,与浮点解PPP相比,分别提高68％、51％和37％,验证了本文估计的FCB用于模糊度固定PPP的定位性能      

卫星钟差解算及其星间单差模糊度固定

整数相位模糊度解算可以显著提高GNSS精密单点定位（PPP）的精度。本文提出一种解算卫星钟差的方法,通过固定星间单差模糊度恢复出能够支持单台接收机进行整数模糊度解算的卫星钟差,即所谓的“整数”钟差。为了实现星间单差模糊度固定,分别通过卫星端宽巷FCB解算和模糊度基准的选择与固定恢复出宽巷和窄巷模糊度的整数性质。为了证明本文方法的可行性,采用IGS测站的GPS数据进行卫星钟差解算试验。结果表明,在解算钟差时,星间单差模糊度固定的平均成功率为73%。得到的卫星钟差与IGS最终钟差产品相比,平均的RMS和STD分别为0.170和0.012 ns。448个IGS测站的星间单差宽巷和窄巷模糊度小数部分的分布表明本文得到的卫星钟差和FCB产品具备支持PPP用户进行模糊度固定的能力。基于以上产品开展了模拟动态PPP定位试验,结果表明模糊度固定之后,N、E、U和3D的定位精度（RMS）分别达到0.009、0.010、0.023和0.027 m,与不固定模糊度或采用IGS钟差的结果相比,分别提高了30.8%、61.5%、23.3%和37.2%。     

无电离层组合、Uofc和非组合精密单点定位观测模型比较

GNSS精密单点定位技术因其只采用单台接收机就能获得高精度的定位结果而成为近年来的研究热点。精密单点定位通常采用3种模型:无电离层组合模型、Uofc模型与非组合模型。本文从模糊度固定的角度详细论述了这3种模型的相互关系,公式推导证明了非组合模型与Uofc模型等价,且都优于无电离层组合模型;与采用等价性原理消去电离层延迟的Uofc模型相比,非组合模型将电离层延迟作为参数求解,能为用户提供附加电离层先验约束的条件,从而方便地转换为电离层加权模型。在固定宽巷模糊度的情况下,采用模糊度精度因子(ADOP)对模糊度的固定效率进行了分析,验证了Uofc模型相对于无电离层组合模型具有噪声小、不损失原始观测信息等优点。而附电离层约束的非组合模型在高精度先验电离层信息约束下能有效提高模糊度固定效率。     

基于部分整周模糊度固定的非差GPS精密单点定位方法

近年来,精密单点定位(PPP)模糊度固定技术不断发展,模糊度正确固定后可以提高短时间的定位精度。然而固定错误的模糊度,将引起严重的定位偏差,因此对PPP模糊度固定的成功率和可靠性进行研究很有必要。本文探讨了采用非差小数偏差(FCBs)改正的PPP模糊度固定方法;同时提出了一种分步质量控制的PPP部分模糊度固定(PAR)策略。通过欧洲CORS数据对该方法进行验证,结果表明:PPP模糊度固定可以提高小时解静态PPP定位精度。同时,采用部分模糊度固定策略,能够有效控制未收敛模糊度影响,提高用户端PPP模糊度固定成功率。     

非组合与组合PPP模型比较及定位性能分析

非差模糊度经过未校准硬件延迟小数部分（fractional cycle bias,FCB）产品改正后恢复整周特性,能够显著缩短精密单点定位（precise point positioning,PPP）的初始化时间。服务端采用非组合模型估计FCB产品时,由于电离层误差的影响,原始频点L1和L2的FCB无法准确分离,因此提出一种基于消电离层组合FCB产品的非组合PPP部分模糊度固定方法。由于传统服务端消电离层组合FCB产品算法与用户端非组合模糊度固定算法具有一致性,可采用星间单差的宽巷和原始频点模糊度构建窄巷模糊度,利用消电离层组合FCB产品进行分步模糊度固定。采用全球120个MGEX（multi-GNSS experiment）测站作为服务端生成消电离层组合FCB和非组合FCB产品,再选取全球未参与服务端解算的10个测站进行评估验证。实验结果表明,相对于使用传统非组合FCB的模糊度固定方法,静态情况下,所提方法收敛精度平均提升25.0%,收敛时间缩短21.1%;仿动态条件下,所提方法收敛精度平均提升26.7%,收敛时间缩短17.9%。     

非差模糊度整数固定解PPP新方法及实验

分析了标准模型中非差模糊度无法固定的原因,提出了非差模糊度整数解的小数偏差分离(fractional bias isolating,FBI)模型与方法。实验结果表明,使用30min的静态观测数据,即可达到水平方向mm级、高程cm级的定位精度,相比浮点解水平方向精度提高了一个数量级,高程方向也改善了50%～60%,同时,对流层天顶延迟ZPD的精度也有20%～30%的改善。     

PPP网解UPD模糊度固定技术监测尼泊尔Ms8.1级地震对中国珠峰地区及周边地震同震位移

利用UPD模糊度固定技术无需顾及基线解算基站地震所带来的影响,可以进行高精度非差PPP解算,"真实"获取地震周边地区GNSS站点高精度同震位移变化。为此,本文利用"国家基准一期工程""中国大陆构造环境监测网络"以及国家测绘地理信息局在珠峰周边所观测的GNSS观测资料,基于UPD模糊度固定技术高精度非差解算2015年4月25日尼泊尔Ms8.1级地震对我国珠峰地区及周边地震同震位移影响。首先,本文选取全国及周边IGS均匀分布、站点稳定、远离震区的GNSS连续观测网络数据计算卫星端的宽、窄巷UPD,采用PPP网解UPD模糊度固定技术,对解算地震区域内的GNSS测站的载波相位模糊度进行固定,得到无模糊度的精确相位观测值,进行高精度非差PPP解算;通过对平静日IGS测站数据处理与ITRF2008历元坐标对比分析,验证了该方法的精确性;最后,对2015年4月25日、5月12日地震以及地震前后数据,进行了UPD模糊度固定技术的非差PPP解算,分析了中国珠峰地区及周边GNSS站的同震位移;同时也分析了中国珠峰地区在2005—2015年10年的位移变化情况。UPD模糊度固定技术整网解算的方法也证实了能够为GNSS用于监测地震同震位移等,提供了一种精确、可靠的技术手段。     

单频精密单点定位观测模型和电离层处理方法比较

利用单频码、相位和GRAPHIC组合3个观测量的两两组合可以构造3种单频精密单点定位观测模型:基于码和GRAPHIC观测量的C-G模型,基于GRAPHIC和相位观测量的G-P模型和基于码和相位观测量的C-P模型。针对电离层延迟改正问题,考虑了最高精度的模型改正方法——IGS格网电离层改正和估计电离层延迟参数两种方案。采用全球分布的15个IGS监测站16d的数据和一组机载动态GPS数据进行解算实验。结果表明,不同观测模型和不同的电离层延迟处理方法,定位效果有明显差异。     

多模数据融合的单频RTK算法研究与软件实现

收敛速度慢一直是限制精密单点定位（precise point positioning, PPP）发展的重要因素。研究表明,通过高精度电离层延迟改正,进而实现精密单点定位实时动态（PPP-real time kinematic,PPP-RTK）,可显著提升PPP的收敛速度。目前区域PPP-RTK中电离层主要采用单星多项式电离层模型（satellite-based ionospheric model with polynomial function,SIM_POLY）与单星电离层延迟反距离内插模型（satellite-based ionospheric model with inverse distance weight function,SIM_IDW）进行建模。为了检验上述两种模型在不同纬度的建模精度,对中国广东、湖北及河北3个省上空电离层延迟进行建模,并将其应用于单/双系统、浮点解及固定解中,分析其定位性能。实验结果表明,在低纬度区域,SIM_IDW模型表现略优于SIM_POLY模型,中高纬度区域则并无显著差异。浮点解PPP中,将SIM_IDW模型及SIM_POLY模型改正下的结果与无电离层组合PPP（ionosphere-free combination PPP, IFPPP）及欧洲定轨中心（Centre for Orbit Determination in Europe,CODE）的全球电离层格网（global ionospheric map,GIM）改正下的非差非组合结果进行比较,发现区域电离层模型改正下的PPP定位效果更好;与湖北省及广东省定位结果相比,河北省数据收敛速度最快,单GPS解算模式下采用SIM_IDW及SIM_POLY模型改正下的定位精度相较于IFPPP分别提升了43.7%和43.0%。固定解PPP中,河北省GPS+北斗解算模式下SIM_IDW、SIM_POLY模型改正下的PPP-RTK首个历元模糊度固定成功率分别可达86.09%和89.13%,且水平方向定位精度首个历元收敛至5 cm,高程方向定位精度1.5 min内收敛至10 cm;定位精度方面,在引入北斗系统之后,双系统PPP-RTK相较于单GPS有明显提升,河北省GPS+北斗解算模式下SIM_IDW、SIM_POLY模型改正下的PPP-RTK水平及三维定位精度分别为1.3 cm和3.5 cm。通过SIM_IDW及SIM_POLY模型建立区域电离层模型进而实现PPP-RTK,可以显著缩短PPP收敛时间,提高定位精度。     

论精密单点定位整周模糊度解算的不同策略

精密单点定位（PPP）一般基于非差GPS观测值,其中相位观测所含的初始相位偏差（Initial Phase Biases, IPBs）与整周模糊度不可分离,故各类PPP估值均为模糊度浮点解。目前,借助区域或全球GPS网分离卫星IPBs,改正PPP相位观测值,可实现PPP整周模糊度解算,进而提高各类估值精度,显著缩短收敛时间。常用算法包括：分解卫星钟差（分解钟差法）和非整相位偏差（非整偏差法）估计方法。本文从GPS原始观测值入手,推导了卫星IPBs估计的满秩函数模型,以此为基础对两种算法的特点及实施进行了对比分析。研究表明：分解钟差法是一种观测信息的最优利用,且与传统的卫星钟差估计方法具有较优的一致性,但未利用卫星IPBs较为稳定的有利约束;非整偏差法对组合观测值之间的相关性未加考虑,进而是一种次优估计,其实时性实施较差,且较依赖于高精度的码观测值。文中的新模型可有效克服上述两种算法的不足,便于施加部分参数的合理时变性约束,以提高卫星IPBs估计的可靠性。     

高分辨率影像解译理论与应用方法中的一些研究问题

近年来，不断发展的遥感技术使遥感数据呈现出高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间采集频率的特点。卫星图像空间分辨率已经提高到0．6m级，而航空遥感数字影像分辨率高达0．1m以上。光谱分辨率高达3—4nm。不断发展的高分辨率遥感数据能够提高信息提取和监测精度，并拓展遥感数据的应用范围。目前，国外已经加快对高分辨率图像，特别是高空间分辨率影像，在城市环境、精准农业、交通及道路设施、林业测量、军事目标识别和灾害评估中的应用。但是总的情况是自动化程度不高。介绍高空间分辨率影像信息提取、高光谱和偏振影像信息提取、影像数据融合和高分辨率遥感变化探测等方面迫切需要研究的一些科学问题及其意义。建议建立图像知识库，改善数据共享环境，为有志于从事这方面研究的学者提供参考。