北斗三频实时精密导航技术
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基于三频数据的北斗卫星导航系统DCB参数精度评估方法樊家琛;吴晓莉;李宇翔;魏钢【期刊名称】《中国空间科学技术》【年(卷),期】2013(033)004【摘要】差分码偏差(Differential Code Biases,DCB)参数作为导航电文中重要的一项,是影响用户PNT服务的主要误差源之一.北斗卫星导航系统(后文简称“北斗系统”)发射三个频点的导航信号,在导航电文中需要发播卫星的2个TGD(Timing Group Delay)参数.文章首先介绍了北斗系统卫星DCB参数最小二乘解算与形式误差评估;其次根据北斗系统三频特点,提出了不同频点组合计算垂直方向电离层电子总合量(VTEC)互差的DCB精度定量评估方法,并与IGS(International GNSS Service)提供的GPS卫星DCB精度进行比较;最后,详细分析了DCB参数精度对用户等效距离误差(UERE)计算和定位计算的影响,分别采用卫星出场标定DCB参数和经过解算DCB参数进行评估.实测数据分析结果表明,北斗系统卫星DCB参数解算形式误差与IGS解算GPS卫星DCB参数形式误差相当,但受卫星类型和解算测站的几何分布限制,北斗系统卫星DCB参数解算不确定度相比IGS略差,估计精度优于0.5 ns,不同频率组合计算VTEC互差绝对值均值优于0.6 TECU.相比采用卫星出场标定值,采用系统解算DCB参数后,双频用户三维位置误差改善13.80%~47.42%.【总页数】9页(P62-70)【作者】樊家琛;吴晓莉;李宇翔;魏钢【作者单位】北京卫星导航中心,北京100094;北京卫星导航中心,北京100094;北京卫星导航中心,北京100094;北京卫星导航中心,北京100094【正文语种】中文【相关文献】1.基于STK轨道预报数据的北斗卫星导航系统频谱监测选址分析 [J], 张琪;林辉2.基于高精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统研究与应用 [J], 赵丹;杜丽萍;胡江川3.基于GLAS激光测高数据的ZY-3全球DEM精度评估方法 [J], 陈柏行; 朱庆; 胡翰4.基于大数据五轴加工件轮廓精度评估方法 [J], 邹捷[1];高嵩[1];高翔[1]5.基于灰色关联分析的雷达外测数据精度评估方法 [J], 蔡铤彬;冯书兴;张雪芹;赵越;代佳玲因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
文章编号:2095-6835(2023)14-0126-03北斗三号系统在精密工程控制测量中的应用李杰1,夏涛2,赵国荣3,张天林2,鄢继选1(1.甘肃农业大学,甘肃兰州730070;2.甘肃水务古浪供水有限责任公司,甘肃武威730000;3.甘肃水务节水科技发展有限责任公司,甘肃兰州730030)摘要:为了验证当前北斗三号系统(BDS-3)可以在精密工程控制测量单独使用,使用TBC(Trimble Business Center)5.8软件采取相同解算模式,对实测数据分别进行全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)短基线解算,以GPS为参考,BDS基线解算精度与GPS精度相当,在毫米级,网平差结果精度基本一致,点位中误差均在毫米级。
结果表明,在精密工程控制测量应用中可以单独使用BDS-3系统。
关键词:北斗三号系统;控制测量;GPS;基线解算中图分类号:P228.4文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2023.14.038目前精密工程测量领域控制网建网,大多采用美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(Global Navigation Satellite System,GLONASS)、欧盟伽利略卫星导航系统(Galileo Satellite Navigation System)卫星数据进行解算,北斗卫星导航系统(BDS)卫星并未作为主要卫星参与数据解算[1-2]。
2020-07-31北斗三号系统(BDS-3)全面建设完成,标志着中国BDS进入全面发展阶段,BDS系统将在交通运输、精密工程测量、农林、气象、授时、公共安全方面提供精准服务,彻底摆脱国外技术封锁,深入研究BDS系统在各个领域的应用,将极大推动BDS的应用。
李树文等[3-4]研究表明北斗三号系统(BDS-3)B1C和B2a信号性能较上代卫星信号有较大提升,性能与GPS卫星信号相当。
基于北斗导航定位系统的伪卫星技术研究一、本文概述随着科技的飞速发展,全球定位系统(Global Positioning System,GPS)在军事、民用等多个领域发挥了巨大作用。
依赖单一系统的风险逐渐显现,特别是在复杂环境和关键领域,如航空、航海等,多系统融合定位技术成为了研究的热点。
北斗导航定位系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)作为我国自主研发的全球卫星导航系统,其独特的优势和广泛的应用前景,使得基于北斗导航定位系统的伪卫星技术研究显得尤为重要。
伪卫星技术,也称为地面增强系统(Ground Augmented System,GAS),通过在地面设置类似于卫星的信号发射装置,可以增强或补充卫星导航信号,提高定位精度和可用性。
本文旨在深入研究基于北斗导航定位系统的伪卫星技术,分析其工作原理、系统架构、关键技术以及应用场景,为我国在全球导航卫星系统领域的技术创新和应用发展提供参考。
本文将首先介绍北斗导航定位系统的基本原理和发展现状,为后续伪卫星技术的研究奠定基础。
随后,详细阐述伪卫星技术的基本概念和关键技术,包括信号生成、传输、接收和处理等方面。
在此基础上,探讨伪卫星技术在不同应用场景下的优势和挑战,以及未来的发展趋势。
对全文进行总结,并指出需要进一步研究的问题和方向。
通过本文的研究,我们期望能够为北斗导航定位系统的伪卫星技术提供更加全面、深入的理论支持和实际应用指导,推动我国在全球导航卫星系统领域的技术进步和应用创新。
二、北斗导航定位系统分析北斗导航定位系统(BDS)是中国自主研发的全球卫星导航系统,旨在为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
该系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,其中空间段包括地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星等多种类型的卫星,共同构成覆盖全球的卫星网络。
在技术特点上,北斗导航定位系统采用了三频信号、星间链路、区域短报文通信等独特设计,提高了系统的可用性和精度。
BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析卢福康;余学祥;肖星星;胡富杰【期刊名称】《天文学报》【年(卷),期】2024(65)1【摘要】北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System,BDS)已于2020年7月正式建成并开通,北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上,增加了B1C、B2a新信号.为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能,试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能,对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析,并与单卫星系统对比分析.试验结果表明:BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25 cm、0.89 cm、1.67 cm,BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上,U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点,较旧频点定位精度提升了34.2%,新频点收敛时间25.9 min比旧频点提升了12.7%;相较于BDS、GPS单系统,组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高,BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N 方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当,在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升,提升了17.2%,组合系统新频点收敛时间20.1 min比旧频点提升了17.6%.【总页数】12页(P19-30)【作者】卢福康;余学祥;肖星星;胡富杰【作者单位】安徽理工大学空间信息与测绘工程学院;安徽理工大学矿区环境与灾害协同监测煤炭行业工程研究中心;安徽理工大学矿山采动灾害空天地协同监测与预警安徽普通高校重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P129【相关文献】1.BDS-3三频精密单点定位精度分析2.BDS-3、BDS-2/BDS-3融合双频信号精密单点定位精度分析3.顾及OSB改正的BDS-3新频点精密单点定位精度分析4.QZSS对中国境内BDS-3双频精密单点定位精度影响分析5.BDS-3双频组合精密单点定位精度分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高精度北斗导航定位系统设计与实现导语:随着卫星导航技术的快速发展,全球定位系统(GPS)在生活中的应用越来越广泛。
而作为我国自主研发的全球卫星导航系统,北斗导航系统在提供导航定位服务方面具备独特的优势。
为了满足用户对于高精度定位需求,高精度北斗导航定位系统的设计与实现成为一个重要的研究方向。
本文将介绍高精度北斗导航定位系统的设计原理与实现方法。
一、设计原理高精度北斗导航定位系统主要包括信号接收与处理、数据计算与校正、定位算法与精度优化等模块。
下面将详细介绍这些模块的设计原理。
1. 信号接收与处理高精度北斗导航定位系统首先需要接收卫星发射的导航信号。
一般情况下,系统会选择多颗卫星进行信号接收,以提高定位精度。
接收到的信号需要进行预处理,包括频率同步、码相对齐等操作,以便后续的数据计算与校正。
2. 数据计算与校正接收到的导航信号中包含了多种参数,如卫星位置、钟差等。
系统需要对这些参数进行计算和校正,以获得更精确的定位结果。
数据计算与校正主要涉及导航星历解算、钟差修正等算法,采用高精度的数学模型来提高定位精度。
3. 定位算法与精度优化根据接收到的导航信号和经过计算与校正的参数,系统可以通过定位算法来估计用户的位置。
定位算法有多种,常用的包括最小二乘法(LS)、卡尔曼滤波(KF)等。
为了提高定位精度,系统还可以采用精度优化的方法,如差分定位、多智能体定位等技术。
二、实现方法高精度北斗导航定位系统的实现需要考虑多个方面的因素,包括硬件设备、软件算法以及系统架构等。
下面将介绍高精度北斗导航定位系统的实现方法。
1. 硬件设备高精度北斗导航定位系统的硬件设备包括天线、接收机、信号处理器等。
天线用于接收导航信号,接收机负责信号的放大和处理,信号处理器用于对信号进行解调和解码。
为了提高定位精度,硬件设备要具备高灵敏度和低噪声的特点。
2. 软件算法高精度北斗导航定位系统的软件算法是实现高精度定位的关键。
根据设计原理中提到的信号接收与处理、数据计算与校正、定位算法与精度优化等模块,可以选择合适的算法来实现系统功能。
三频GNSS精密定位理论与方法研究作者:芦海涛来源:《卫星电视与宽带多媒体》2019年第21期【摘要】如今,三频GNSS精密定位技术的应用范围不断扩大,已经成功应用于北斗系统。
但是,相比而言,我国应用三频GNSS精密定位技术的时间比较短,缺乏理论基础和实践经验。
要想发挥出三频GNSS精密定位的作用,国内就必须加大对三频GNSS精密定位理论和方法研究,提高三频GNSS精密定位的精准度。
【关键词】三频; GNSS ;精密定位;定位方法当下,国内北斗系统正在快速运行,可以使用的卫星资源数量和种类也在不断增多,对三频GNSS精密定位的研究可以提高三频GNSS精密定位的精准度,体现出三频GNSS精密定位的作用和价值。
1. 三频GNSS精密定位理论如今,专业人员利用滑动多项式拟合改进了三频GNSS精密定位的计算方法,提高了三频GNSS精密定位的准确度,通过分析几何组合之间的历元差分,分析三频GNSS精密系统接观测值,以此来获取三频GNSS精密定位建模的方法。
目前,专业人员已经得出三频GNSS精密定位的推算公式,可以准确的对比伪距,这样就可以有效避免超宽观测路径相互影响,更好的保证定位的精准度。
在三频GNSS精密定位系统应用的过程中,经常会出现三频修复不准确的现象,而导致三频修复不准确的原因比较多,相关人员首先要分析出现该现象的原因,随后就需要针对存在的问题采取完善对策。
针对三频修复不准确的问题,工作人员可以先调整三频GNSS精密定位系统搜索的范围,提高系统的适应性,系统搜索的范围越小,修复的准确度就会越高,定位也就越准确,这也是三频GNSS精密定位系统存在的局限性,在使用范围上有一定的要求。
全球导航卫星定位系统是在了解每一个用户的时间差之后,再利用两个卫星之间的距离,发射的时间等多种方式测量。
全球导航卫星定位系统是一种无线定位系统,它一般存在于地球的表面或者是在地表附近的任何空间,地点,为每一个客户提供关于自己所需要的三维定位以及关于时间速度等多种信息。
北斗高精度定位原理
北斗高精度定位是一种基于北斗导航卫星系统的定位技术,它具有较高的精度和可靠性,可以广泛应用于航空航天、智能交通、地质勘探等领域。
北斗高精度定位的原理主要包括以下几个方面:
1. 北斗导航卫星系统:北斗系统由一系列位于地球轨道上的卫星组成,这些卫星向地面发射电磁波信号,接收器可以用来测量信号的到达时间和强度。
2. 多观测值组合:北斗高精度定位利用多颗卫星同时观测目标,通过组合多个观测值来提高定位精度。
常用的组合方法包括载波相位观测值和伪距观测值的组合。
3. 差分定位:差分定位是北斗高精度定位的一种常用技术,它通过将一个已知位置的参考站的观测值和未知位置的用户站的观测值进行比较,来消除测量误差。
差分定位可以提高定位精度,特别是对精密测量要求较高的应用场景。
4. 数据处理和解算:北斗高精度定位还需要进行数据处理和解算,将接收到的信号数据转化为位置、速度等相关信息。
这一过程通常涉及到信号传播延迟、大气误差等因素的校正。
总的来说,北斗高精度定位利用北斗导航卫星系统提供的信号进行观测和测量,通过多观测值组合和差分定位等技术手段来
提高定位精度。
这种定位技术在各种领域的应用中发挥着重要作用。
《精密交通工程测量》课程报告北斗三频实时精密导航技术研究东南大学交通学院2015年12月目录1.研究背景与意义 (1)2.国内外主要研究动态 (2)2.1 三频组合观测值 (2)2.2 周跳的探测与修复 (2)2.3 整周模糊度的解算 (3)3.研究设想与研究内容 (4)4.参考文献 (7)1.研究背景与意义一直以来,人们谈到卫星导航系统想到的都是美国的GPS,而随着卫星导航应用的推广和发展,越来越多的航天大国意识到,建立自主研制的卫星导航系统不仅是经济建设的需要,也是国家安全和发展战略的需要。
自2000 年10 月31 日第一颗北斗导航试验卫星被送入太空以来,我国北斗卫星导航系统的建设按照“三步走”的发展战略一直在稳步进行:第一步是在2000 年建成北斗卫星导航试验系统,使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家;第二步是在2012 年建成北斗卫星导航(区域)系统,形成覆盖亚太大部分地区的服务能力;第三步是在2020 年左右,全面建成由30 余颗卫星组成的北斗卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。
按照第二阶段的发展,北斗卫星导航系统已经于2011 年12 月27 日,向中国及周边地区提供无源定位、导航、授时等试运行服务。
经过测试和评估,在试运行期间,北斗卫星导航系统服务覆盖区域为东经84 度到160 度,南纬55 度到北纬55 度之间的大部分区域。
位置精度为:平面25 米,高度30 米,测速精度为0.4m/s,授时精度为50 纳秒[1]。
在第二阶段建设完成后,预计位置精度可达到10 米,测速精度0.2m/s[2]。
截至2012 年2月25 日,第十一颗北斗导航卫星已经于进入太空预定转移轨道。
北斗卫星导航(区域)系统的卫星星座由14 颗组网卫星组成,其中包括[3]:5 颗地球静止同步轨道(GEO)卫星,分别位于东经58.75、80、110.5、140 和160 度;9 颗非静止轨道(Non-GEO)卫星,其中包含了倾斜同步轨道(IGSO)卫星和中圆轨道(MEO)卫星。
一种北斗三频实时周跳探测与修复新方法满小三;孙付平;丁赫;刘帅;吴帅;叶险峰【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2016(041)001【摘要】周跳探测与修复是GNSS实时精密定位的必要前提之一。
基于北斗三频载波相位观测值线性组合理论基础,提出了一种新的周跳探测与修复的方法,该方法采用三组线性无关的线性组合,分别为:超宽巷 EWL(0,-1,1),超宽巷EWL(1,4,-5),窄巷 NL(1,0,0),通过三组不同采样间隔(1s,10s,30s)北斗三频实测数据分析,表明了该方法的可行性,可以正确的实时探测和修复所有模拟周跳值,且该方法也适合低采用率的数据。
%Cycle slip detection and repair is a necessary prerequisite for real‐time GNSS precise positioning .Based on BDS triple‐frequency linear combination of carrier phase obser‐vations theoretical ,we propose a new cycle slip detection and repair methods .The method u‐ses three sets of linear independent combinations observation ,namely :extra‐wide lane EWL (0 ,-1 ,1) ,extra‐wide lane EWL (1 ,4 ,-5) ,narrow lane NL (1 ,0 ,0) .Through three dif‐ferent sampling intervals (1s ,10s ,30s) BDS triple‐frequency measured data analysis showed that :the method is feasible ,and the method can correctly real‐time detection and repair cycle slips value ,and the method is also suitable for the low adoption rate of the data .【总页数】5页(P14-18)【作者】满小三;孙付平;丁赫;刘帅;吴帅;叶险峰【作者单位】解放军信息工程大学,郑州450001;解放军信息工程大学,郑州450001;解放军信息工程大学,郑州450001;解放军信息工程大学,郑州450001;解放军信息工程大学,郑州450001;湘潭大学能源工程学院,湘潭411100【正文语种】中文【中图分类】P228.4【相关文献】1.北斗三频数据实时周跳探测与修复方法对比分析 [J], 肖国锐;隋立芬;甘雨;戚国宾2.一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复方法 [J], 肖国锐;隋立芬;戚国宾;刘乾坤3.北斗三频非差观测值实时周跳探测与修复 [J], 许岭峰;刘长建;王赛;刘宸4.北斗三频无几何相位组合实时周跳探测与修复 [J], 崔立鲁;杜石5.基于北斗三号三频数据的周跳探测与修复 [J], 付伟; 帅玮祎; 董绪荣因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
《精密交通工程测量》课程报告北斗三频实时精密导航技术研究东南大学交通学院2015年12月目录1.研究背景与意义 (1)2.国内外主要研究动态 (2)2.1 三频组合观测值 (2)2.2 周跳的探测与修复 (2)2.3 整周模糊度的解算 (3)3.研究设想与研究内容 (4)4.参考文献 (7)1.研究背景与意义一直以来,人们谈到卫星导航系统想到的都是美国的GPS,而随着卫星导航应用的推广和发展,越来越多的航天大国意识到,建立自主研制的卫星导航系统不仅是经济建设的需要,也是国家安全和发展战略的需要。
自2000 年10 月31 日第一颗北斗导航试验卫星被送入太空以来,我国北斗卫星导航系统的建设按照“三步走”的发展战略一直在稳步进行:第一步是在2000 年建成北斗卫星导航试验系统,使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家;第二步是在2012 年建成北斗卫星导航(区域)系统,形成覆盖亚太大部分地区的服务能力;第三步是在2020 年左右,全面建成由30 余颗卫星组成的北斗卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。
按照第二阶段的发展,北斗卫星导航系统已经于2011 年12 月27 日,向中国及周边地区提供无源定位、导航、授时等试运行服务。
经过测试和评估,在试运行期间,北斗卫星导航系统服务覆盖区域为东经84 度到160 度,南纬55 度到北纬55 度之间的大部分区域。
位置精度为:平面25 米,高度30 米,测速精度为0.4m/s,授时精度为50 纳秒[1]。
在第二阶段建设完成后,预计位置精度可达到10 米,测速精度0.2m/s[2]。
截至2012 年2月25 日,第十一颗北斗导航卫星已经于进入太空预定转移轨道。
北斗卫星导航(区域)系统的卫星星座由14 颗组网卫星组成,其中包括[3]:5 颗地球静止同步轨道(GEO)卫星,分别位于东经58.75、80、110.5、140 和160 度;9 颗非静止轨道(Non-GEO)卫星,其中包含了倾斜同步轨道(IGSO)卫星和中圆轨道(MEO)卫星。
北斗卫星采用码分多址(CDMA)扩频通信体制,在B1,B2 和B3 三个频段上调制导航信号。
同时还具有RDSS 定位、授时、短报文通信功能。
2.国内外主要研究动态北斗是首个发射三频的卫星星座系统,精密相对定位解算使用的是载波相位观测值,要获得高精度的载波相位观测值就必须进行的周跳探测和修复、整周模糊度解算,因此这三部分内容也就成了精密相对定位解算研究的重点。
2.1 三频组合观测值利用多频载波和伪距观测量间的误差相关性,通过形成它们之间的线性组合,即各种组合观测量,可消除或减弱各种误差、消去不关注参数等对数据处理的影响。
三频载波相位观测量可组成无穷多的线性组合,但在实际应用中有意义的线性组合,必须能够有利于周跳探测与修复、模糊度解算或提高定位精度。
不同的基线长度,不同的应用目的、应用场合,线性组合就有可能不同。
本文的主要研究内容是在分析组合观测值的误差特性的基础上,讨论了最优整系数组合观测量的选取问题,给出一些常用实系数组合观测量最优组合系数的求解方法。
2.2 周跳的探测与修复当受到环境或其他各种因素的影响时,接收机的载波相位跟踪环路可能发生信号失锁,整周计数会出现暂时中断。
接收机重新锁定信号后,整周计数的小数部分不受跟踪中断的影响,但载波相位变化的整数部分则发生了跳变。
这种现象就叫做整周跳变,简称周跳。
其后的所有载波观测量均受到此整周跳变的影响。
因此,在将载波相位数据用于精密测量之前,先要对数据进行预处理,对数据中的周跳进行探测和修复。
常用的周跳探测方法有高次差法、电离层残差法、伪距相位组合法、多项式拟合法和多普勒积分法等。
利用北斗系统的多频信号,使用多频数据伪距相位组合的方法,可以实时探测出各种跳并进行修复。
在进行解算时,可以根据需要组成三组线性组合观测值对各个载波进行探测。
2006 年范建军基于GPS 三频数据提供了一种非差组合探测周跳[4];2010 年常志巧根据方差最小原则得出了北斗系统最佳探测周跳组合为(-1,-5,6)、(4,-2,-3)、(1,4,-5)[5],并利用该组合修复了原始频率上的小周跳和大周跳。
2.3 整周模糊度的解算在周跳被探测和修复后,还需要解算整周模糊度才能获得高精度的载波观测值。
按照观测信息的使用方式,可将整周模糊度的解算方法分为以下几类[6]:一是基于特殊操作模式的模糊度解算技术:包括再占用法、单接收机相对定位法和交换天线法。
其中交换天线法的原理是首先通过三差模型计算获得基线信息,再将已知基线信息代入双差方程计算模糊度。
这种方法所需观测时间短,精度高,操作简单,在准动态相对定位中有所应用。
二是基于观测域的整周模糊度搜索,这种方法的基本原理是利用伪距观测量来确定载波相位模糊度。
由于伪距观测量噪声一般都远远大于载波的波长,同时电离层延迟误差对伪距和载波信号的影响也不同,因此通常使用不同频率及不同类型的观测量组合来进行模糊度解算。
这种方法可以实时解算模糊度,但受到伪距精度和观测环境影响较大。
三是基于坐标域的整周模糊度搜索,即利用精度较高的基线初始信息来估算模糊度,固定后重新解算,从而获得精度更高的基线信息。
坐标域搜索方法中比较有代表性的是模糊度函数法。
这种方法对卫星信号的失锁不敏感,但对初始信息的精度要求较高。
四是基于模糊度域的整周模糊度搜索,这种方法可以分为三个步骤:首先进行模糊度实数估计;然后进行模糊度搜索;最后回代基线方程重新解算获得固定解。
这种方法的技术要点主要是模糊度实数估计和模糊度搜索两部分。
模糊度实数估计是通过计算获得测站位置、模糊度向量实数解及其相应方差协方差阵。
目前常用的模糊度实数估计方法主要有最小二乘法[7]和卡尔曼滤波法[8]。
这个步骤的精度和速度对模糊度解算的影响较大。
整周模糊度搜索则是模糊度解算的核心内容,它的作用在于利用获得的模糊度实数解及其方差协方差阵以模糊度残差平方和最小原则进行搜索,回代参数估计方程后得到固定解。
它的求解方法和效率决定了整个模糊度解算过程的精确度和准确度,是国内外研究的重点。
3.研究设想与研究内容北斗是首个播发三频信号的卫星星座系统,三频可以形成更多的组合观测量,精密相对定位解算使用的是载波相位观测值,要获得高精度的载波相位观测值就必须进行的周跳探测和修复、整周模糊度解算,因此这三部分内容也就成了精密相对定位解算研究的重点。
主要的研究内容如下:(1)北斗相对定位的数学模型和组合观测量北斗数学模型包括非差观测模型,单差观测模型,双差观测模型和三差观测模型。
但是在实际应用中,我们经常使用的是非差模型和双差模型。
针对北斗的多频性,以及载波和伪距观测量间的误差相关性,通过形成他们的线性组合,即组合观测量,可以消弱这种误差。
三频载波相位观测量可组成无穷多的线性组合,但在实际应用中有意义的线性组合,必须能够有利于周跳探测与修复、模糊度解算或提高定位精度。
不同的基线长度,不同的应用目的、应用场合,线性组合就有可能不同。
故本文的研究内容是:1)在分析观测量误差特性的基础上,讨论了最优整系数组合观测量的选取问题;2)给出一些常用实系数组合观测量最优组合系数的求解方法;3)分析北斗精密相对定位解算的特点。
(2)三频的周跳探测基本方法三频GNSS 的显著优点是可以形成具有更长波长、更小电离层延迟影响、更小噪声等优良特性的组合观测量,将进一步增强周跳探测与修复能力。
常用的周跳探测方法有无几何相位组合、伪距相位组合,本文的主要研究内容是无几何相位组合、伪距相位组合周跳探测与修复的方法,对三频情况下周跳实时修复能力进行了分析。
(3)模糊度解算及相对定位在北斗高精度定位中,整周模糊度确定是一个关键问题。
准确、快速地解算整周模糊度,无论对于保障相对定位的精度、缩短观测时间以提高作业效率以及开拓高精度动态定位应用的新领域,都非常重要。
根据模糊度解算过程中是否利用卫星间的几何约束条件可以将模糊度解算方法分为几何模式模糊度解算(GBAR,Geometry Based Ambiguity Resolution)和无几何模式模糊度解算(GFAR,Geometry Free Ambiguity Resolution)(Gerhard Wubbena,2007)[9],如目前应用广泛的LAMBDA(Teunissen et al. 1993, 1995; De Jonge andTiberius 1996)[10]方法即为几何模式模糊度解算,而常用于GPS 双频宽巷模糊度确定的双频P 码伪距法(刘基余,2008)即为无几何模式糊度解算。
此外,目前研究较多的三频模糊度解算方法也多为无几何模式模糊度解算,如TCAR (Forssell et al. 1997; Vollath et al.1998)、CIR(Jung J., 1999; Hatch et al. 2000)[11]等。
本文的研究内容主要是三频双差观测数据的准模拟方法,然后通过实验分析了不同基线长度下基于几何模式的LAMBDA 方法单历元模糊度解算的成功率,对三频CIR 方法的误差影响进行的分析,最后将其与双频CIR 方法进行了对比分析[12],提出了一种无几何无电离层延迟误差影响的中长基线模糊度解算方案。
相对定位解算的数据处理步骤如下:(1)首先根据星历计算卫星位置;(2)动态测量模式时需要利用伪距观测值解算流动站初始位置,静态测量模式时仅在第一次计算时需要计算;(3)分别利用流动站概略位置和基准站已知坐标根据(2.6)式计算非差残差;(4)根据先验信息构建(更新)状态向量X及其方差协方差阵ΣX;(5)利用获得的非差残差根据(2.7)式组成双差残差V ,并构建双差模型系数矩阵A;(6)进行模糊度估计,利用平差方法解算整周模糊度的实数解;(7)进行模糊度搜索,获得整周模糊度的整数解;(8)回代方程,获得基线参数估计的固定解。
相对定位计算流程图如下图所示:图1 相对定位解算图4.参考文献[1]冉承其,赵小津.北斗卫星导航系统试运行新闻发布会[R].北京:2011.[2]黄艳玉,张杏谷.“北斗”卫星导航系统的研究[A],2008-2009年船舶通信导航论文集[C]2009.[3]中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(测试版)[R].北京:2011.[4]范建军,王飞雪,郭桂蓉.GPS三频非差观测数据周跳的自动探测与改正研究[J].测绘科学,2006,21(5):24-26[5]常志巧,刘利,何海波.基于最优观测组合的三频周跳探测与修复[A].北京:CSNC2010 第一届中国卫星导航学术年会,2010[6] 陈树新.GPS整周模糊度动态确定的算法及性能研究[D].西安:西北工业大学,2002:50-55[7] Hof H W,Lichtenegger B H,Collins J.GPS history and Practice[M].Springer-Verlag. Wien.1997:65-70[8] Patrick Y C, Hwang R ,Grower B, GPS navigation: combining pseudorange with continuous carrier phase using a Kalman filter[J]. Navigation: Journal of the ION,1990, 37(2): 181-196.[9] F K Brunner. Effect of the troposphere on GPS measurements[J]. GPS World,1993,4(1):42-51[10] Leick. GPS Satellite Surveying[M]. Berlin: Springer-Verlag,2003:91-99[11] 黄丁发, 熊永良, 周乐韬. GPS卫星导航定位技术与方法[M].北京:科学出版社,2011:104-109[12] 刘基余. GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京,2003,:科学出版社:361-369,312-319。