粗差拟准检定法在星载GPS低轨卫星定轨中的应用

利用自适应卡尔曼滤波进行星载GPS低轨卫星定轨时,必须解决量测方程中经常存在的粗差问题．在分析以往方法的优缺点后,用拟准检定法来探测和修正量测方程中存在的粗差．该法的优点是辨识粗差准确率高,能同时定位多个粗差．另外,为了克服星载GPS低轨卫星定轨的滤波器可能出现的数值不稳定性及发散现象,还采用了UD分解算法及Sage自适应滤波器．最后用一个CHAMP卫星的模拟算例验证本方法的可行性和有效性．     

星载GPS观测数据的模拟研究

重点分析了星载GPS观测值模拟的原理、数学模型等，并用模拟软件模拟了CHAMP卫星的星载GPS观测值情况．结果表明，根据本文提供模拟方法所模拟的CHAMP星载GPS观测值，与实测值相比，无论是在大小还是观测噪声水平上都很接近，因此能满足不同层次人员对星载GPS模拟观测值的需要．     

用正则化方法快速求解中长基线网络RTK模糊度

提出了采用选权拟和的正则化新方法，利用参考站坐标准确已知的条件作为约束，设计出正则化矩阵，使法矩阵的病态性得到了改善，只用几个历元的数据求解，能较准确得到模糊度的浮点解，在此基础上结合LAMBDA方法可以快速地确定整周模糊度。以4条中长基线的实测数据为例，新方法用3个历元的单频L1数据就能求解出整周模糊度，且成功率为100％。与现有方法相比，新方法可采用单频GPS数据实现中长基线GPS网络RTK的整数模糊度快速解算。     

提高GPS单频相位模糊度解算成功率的新方法

相位模糊度的成功解算是应用单频接收机进行高精度快速定位的关键。为了提高整周模糊度解算成功率，本文提出了一种新的算法，包括两项措施：(1)针对仅由几个历元组成的双差法方程系数阵存在着较严重病态性的结构特性，合理设计正则化矩阵，并在此基础上运用截断奇异值法求解模糊度实数解，使模糊度实数解更稳定和可靠，接近真实值；(2)在用最小二乘降相关平差(Least—squares ambiguity decorrrelation adiustment，LAMB—DA)方法进行模糊度搜索时，在Ratio检验的基础上，应用2个分析和比较的准则，对输出的多组候选整数模糊度向量进行分析和比较，甄别出正确的整数模糊度向量。算例表明，新方法不但缩短了模糊度解算所需要的观测时间，提高了模糊度实数解的可靠性和精度，而且显著地提高了整周模糊度解算的成功率。本文为单频接收机在高精度快速动态定位甚至实时定位等方面的广泛应用，提供了新的研究思路。     

两步法快速解算编队卫星GPS模糊度

为克服卫星编队飞行实时相对定位中双频模糊度解算速度慢的缺点,结合扩展Kalman滤波(EKF,Extended Kalman Filter),首先采用少数个历元(如10个)相位平滑伪距相对定位结果与 L₆的平均值对滤波初始化,再根据两步法解算双频模糊度,即先解算并正确固定宽巷模糊度,获得较准确的基线分量估值,然后采用选权拟合方法,将基线分量作为约束条件解算并固定双频模糊度.仿真算例计算结果表明,当宽巷模糊度正确固定后,编队卫星间相对定位误差在5cm以内,两步法可以在较短时间(约3min)内固定双频模糊度,为精确解算编队卫星的相对状态提供保障.     

GPS相位平滑伪距严密定权及其在卫星编队飞行相对定位中的应用

为提高GPS码伪距解算卫星编队飞行的相对定位精度，采用了序贯双频消电离层组合相位平滑伪距双差的方法。采用综合考虑相位与码伪距精度比值和平滑历元次数进行定权的形式，克服了在GPS新星升起后因没有充分考虑相位平滑伪距权而引起的的解算结果中出现“突刺”的问题。从文中仿真的卫星编队飞行的例子来看，采用这种定权方法可以去除多处出现的“突刺”，并且解算效果比较平稳，平滑40～70个历元（采样率1Hz）后，可以达到1～2dm的相对定位精度，证明这种方法是有效的。     

精密进近阶段的多系统GNSS组合RAIM可用性算法及分析

给出了多系统全球卫星导航系统（GNSS）组合接收机自主完好性监测（ReceiverAutonomousIntegrityMonitoring,RAIM）可用性计算方法,在此基础上利用GPS、GLONASS实测数据与BDS、Galileo全星座仿真数据,分析了BDS、GPS、GLONASS和Galileo不同组合在精密进近阶段的RAIM可用性。通过试验分析发现,BDS的5颗地球同步轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星对亚洲、非洲和欧洲大部分地区的RAIM可用性有很大的贡献。这些地区站星间几何观测结构得到改善,使得RAIM可用性相对于其他地区有很大幅度的提升。在亚太地区APV-I阶段单系统导航情况下,北斗导航系统RAIM可用性达到99.5%,高于其他三个导航系统。在精密进近阶段（APV-I、APV-II和CAT-I）,BDS与其他导航系统（GPS、GLONASS和Galileo）的组合导航可以满足全球大部分区域的RAIM可用性需求,大多可达到100%。     

增加Doppler观测值实现实时动态PPP快速重新初始化

针对实时动态PPP中常常会遇到卫星信号中断或大部分卫星发生周跳而导致重新初始化的问题,可以将GNSS信号短时间中断看作是全部卫星发生周跳,通过研究Doppler观测值在快速重新初始化中的观测模型,进而提出联合伪距、相位、Doppler观测值及电离层延迟变化约束信息的数学模型,对于发生周跳的卫星,通过将周跳参数固定为整数以实现动态PPP快速重新初始化。根据实际算例,从多个角度进行统计分析表明引入Doppler观测值能够提高周跳修复的成功率,从而加快PPP快速重新初始化的过程。     

星载GPS低轨卫星几何法精密定轨研究

本文讨论了星载ＧＰＳ接收机为单频情形的代轨卫星几何法定轨,包括载波一相对定轨法和动态网定轨法,并利用Ｔｏｐｅｘ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ卫星星载ＧＰＳ实测数据中Ｌ１载波相位观测值进行验证,结果表明,载波相位相对定轨精度与地面基准站的观测质量有关,其三轨道位置精度为分米级;载波相位动态风定轨精度介于各基准站皮相位相对定轨之间,它相当于在各基准站相对定轨之间加权均衡,而且提高了定轨的可靠性。     

GPS导航定位中周跳探测和修复方法

提出了一种基于双频观测数据的单历元周跳探测和修复方法.该方法分三步实现:(1)将上一历元的模糊度代入当前历元的观测方程,消去模糊度参数;(2)利用拟准检定法检测当前历元是否有异常观测,若有,则判断出发生周跳的卫星;(3)利用LAMBDA方法计算出周跳,与前一历元的模糊度相加,即为当前历元的模糊度.该方法能准确判定出异常观测,即发生周跳的卫星.文中算例与其他方法作了比较,结果验证该方案是可行性的.