惯性辅助的单频GPS整周模糊度快速求解*

利用单频GPS载波相位差分技术进行快速精密相对定位时,由于观测历元少,卫星空间分布变化缓慢,双差观测方程设计矩阵呈复共线性而导致法矩阵病态,使得整周模糊度无法固定。针对这一问题提出了惯性导航系统(INS)辅助GPS整周模糊度求解算法,将惯性伪距单差、GPS伪距双差、载波相位双差联立得到模糊度浮点解及其协方差阵,并用LAMBDA算法求解出整周模糊度固定解。分析了引入惯性信息改善复共线性和病态性的原因。最后利用GPS实测数据与仿真INS数据进行实验验证,结果表明INS辅助信息使得法矩阵条件数减小两个数量级,模糊度衰减因子(ADOP)下降55.81%,整周模糊度固定解求解的时间缩短75.44%,方法可行。     

GPS载波相位整周模糊度的解算

提出了GPS信号受到干扰条件下确定整周模糊度的一种方法。这种方法将惯导伪距作为待定点目标位置的近似值，代入双差相位测量方程里，推导出误差项，通过最小二乘算法得到实数解的整周模糊度，再通过搜索找到正确的整周模糊度，仿真结果表明，该方法能有效地联合惯导和GPS测量量，两者测量量相互补充，使定位精度达到厘米级。     

GPS整周模糊度估计的成功概率研究

以导航信息估计原理为基础，用统计的方法分析了整周模糊度估计的成功概率，说明了对原始观测数据去相关处理的必要性，提出了一种提高取整成功概率的方法，最后给出了仿真结果。     

一种改进型的GPS单频整周模糊度快速解算方法

针对高精度的快速定位中观测矩阵存在病态性问题,研究了单频GPS整周模糊度快速解算方法。依据Tikhonov正则化原理和奇异值分解(SVD)的扰动性质,设计了SVD分解的改进算法,避免了因较小奇异值发生较大抖动而使正则化矩阵出现不稳定的情况;在分析法矩阵病态性特点的基础上,设计了正则化矩阵的构造方法,并从理论上证明了其优越性。实验结果表明,与传统方法和Tikhonov正则化-LAMBDA法相比,新算法能更有效地改善法矩阵的病态性,只利用3～5个历元即能实现模糊度浮点解的快速解算及其固定,且结果可靠,浮点值更加接近真实值。     

整周模糊度搜索空间确定方法研究

高精度GPS定位需要解算双差分载波相位的整周模糊度值。模糊度搜索空间的合理确定对整周模糊度计算的正确率和计算效率至关重要。通过比较几种常见的动态整周模糊度搜索方法,提出一种直接通过浮点模糊度方差阵确定整周模糊度搜索空间的方法。进行了基于实测数据的实验与分析。实验结果表明,该算法计算量小,且具有较高的正确率。该方法可使模糊度搜索效率得到提高,相应的定位精度明显改善。     

LAMBDA整周模糊度解算方法中的整数Z变换算法

利用整数Z变换对高度相关的整周模糊度进行降相关，是LAMBDA算法的核心之一。阐述了联合去相关法和迭代法两种整数Z变换算法的基本原理及具体实现过程，通过实际算例从条件数、去相关数等方面对其降相关性能进行了评估和分析，结果表明两种算法去相关水平相当。迭代次数上也无明显差异，总体上讲联合去相关法的处理成功率高于迭代法。     

已知长度和模糊姿态约束GPS短基线定向研究

阐述了基于载波相位定向的基本方法,分析了基于GPS载波相位的精密定向关键是需要求解整周模糊度,提出基线在其长度和大概姿态约束下快速求解整周模糊度的方法,并得出仿真结果,验证了方法的有效性与可行性;在仿真的环境条件下,定向的平均精度达到分的级别。     

基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度.同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证.     

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。 基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。     

改进GPS多天线配置法姿态测量仿真研究

研究了采用双基线GPS多天线配置方案测量载体的姿态，通过改进的GPS多天线配置法完成对整周模糊度的解算，结合GPS载波相位信息测量得到基线矢量。该姿态测量方案能快速而准确地解算整周模糊度，解算方法算法简捷、计算速度快，并且不依赖GPS的码元信息，减小了跳周现象对测量结果的不利影响，使姿态测量精度得到提高，对于实时姿态测量(RAD)系统具有很好的应用价值。     

单个脉冲载波频率的快速估计

小波变换中的小波系是把基本小波进行伸缩和时移得到的,根据这一原理,提出一种快速估计单个脉冲载波频率的算法。该算法通过把基准单个脉冲进行伸缩和时移处理来构建一个函数系,然后求解该函数系中和被测单个脉冲相关性最大的函数,由该函数相对基准脉冲的尺度因子估计出被测单个脉冲的载波频率。文中对该算法进行了仿真验证。