VRS网络RTK关键算法与技术及精度分析

针对VRS的特点,对VRS算法中的两个关键问题及技术进行了研究,提 出了一种经过改进的模糊度在线解算方法：首先用伪距宽巷组合计算出宽巷模糊度;再利用 无电离层约束组合解算L1模糊度浮点解;最后用LAMBDA算法搜索和固定L1、
L2模糊度。验证其准确性和可靠性。同时研究分析低阶曲面模型生成综合误差算法, 证明其准确性及可靠性。提出了利用虚拟站与主参考站的综合误差虚拟生成虚拟参考站观测 值的算法。研究采用Ntrip协议进行网络差分信息的传输。最后,通过实地试验测试验证了 自主开发的VRS网络差分系统的准确性和可靠性,其VRS／RTK定位结果的外符合精度为：网 内X方向为2cm,Y方向为4cm,Z方向为6cm,符合精度要求。证明 了该系统能够实现24小时无人值守稳定安全运行。
     

INS辅助的动态北斗双频周跳探测与修复方法

针对动态环境下载波相位测量受接收机运动状态影响,周跳不易探测的问题,提出INS辅助的动态北斗双频周跳探测与修复方法.该方法在宽巷组合的基础上,对原始载波相位观测值作差分处理,利用误差不随时间累积的姿态信息和加速度信息,推导载波相位与接收机运动状态之间的观测方程,构建INS辅助的宽巷组合检验量,并结合电离层残差法消除周跳...     

适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题,提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法,它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证,结果表明：在20 km基线上,利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊,相时延测量精度优于0.1ns,对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延,具有较好的工程应用前景。     

一种新的GPS单频单历元定姿算法研究

将全球卫星定位系统(GPS)单历元的L1波段的载波相位和码相位观测方程进行组合求解整周模糊度的浮点解。基于对浮点解与固定解间关系的分析,提出了一种将低精度浮点解映射到固定解的方法,降低了最小二乘降相关平差(LAMBDA)算法对高精度浮点解的依赖性,避免了多个历元求解高精度浮点解,实现了单频、单历元的整周模糊度估计。实际数据测试结果表明:算法的成功率大于95%,能有效地实时解算动态姿态。     

北斗系统整周模糊度及周跳的确定算法

在进行卫星导航定位时,利用载波相位比利用码相位进行定位拥有更好的定位精度和安全性,并可以提升用户的满意度,然而得到测相伪距的前提是明确载波相位的整周模糊度和周跳数。首先根据三频模糊度分解模型将整周模糊度解算出来;然后利用三频码伪距/载波相位组合法进行周跳数的求解;最后仿真验证了整周模糊度解算方法的正确性,并分析比较多频接收机型号的不同对卫星信号周跳值的影响。     

伽利略卫星定位系统三载波姿态确定技术研究

利用伽利略卫星定位系统来确定载体的姿态是伽利略系统的重要应用领域。目前利用GPS确定姿态的算法比较复杂，初始化时间较长，本文详细地介绍了伽利略定位系统三载波模糊度解算技术（TCAR）的要点，分析了TCAR技术求解模糊度的概率分布特点，提出了基于小模糊度搜索空间的单差模糊度搜索策略，克服了传统TCAR技术模糊度确定错误率较高的缺点。以低轨卫星姿态确定为应用对象，利用STK软件工具与Matlab进行了联合仿真，仿真结果表明，该方案完全可行，效果理想，适合单历元姿态确定。     

采用自适应噪声估计的低轨卫星非差精密单点定位

在低轨卫星的非差精密单点定位算法中,将观测噪声视为线性白噪声无法代表真实太空环境变化以及低轨卫星硬件影响所造成的观测噪声。针对此问题,提出了一种基于M-W组合观测值进行自适应估计观测噪声的方法,通过对观测噪声统计实时估计观测噪声。地面静态测试表明,该算法能够切实提高定位精度并缩短定位时间,达到分米级定位精度,解决了受环境影响噪声模型突变的问题,满足高精度在轨定位和定轨的需求。     

星间自主相对测距中载波相位整周模糊解算方法研究

载波相位整周模糊度解算是利用载波相位进行星间无线电相对距离测量的关键。介绍编队小卫星的工作特点,针对星间相对距离实时、高精度测量的要求,详细阐述利用双频伪码和载波相位观测值解算载波整周模糊度的方法,推导伪码、载波相位测量误差与模糊度解算误差的关系,讨论降低误差的方法。计算机仿真结果表明,该方法可以在单个测量历元获得载波相位整周模糊解算,解算精度与伪码测距精度成正比关系。     

基于自适应滤波的飞艇组合导航系统研究

研究一种基于自适应滤波的飞艇组合导航系统。采用低精度光纤陀螺和石英加速度计构造惯性测量装置(IMU),研究其高精度导航解算算法;对标准的Sage-Husa自适应滤波方程进行简化变形,设计IMU/北斗组合导航自适应滤波算法,解决组合导航系统噪声和量测噪声统计特性不确定问题。仿真结果表明,在长航时复杂恶劣环境下,基于自适应滤波的IMU/北斗飞艇组合导航系统仍具有较高的导航精度和优越的抗干扰能力,具有良好的工程应用前景。     

基于单周多基线定位平台的空中对准技术研究

针对传统的双差分载波相位实时定位平台精度低的特点,本文设计了一种新型的基于单周期多基线组合的实时定位平台。该平台采用单周期整周模糊度算法进行模糊度解算,有效避免了周跳和初始化问题,并组合多基线测量观测值,有效地减少了单基线长度增加带来的影响,通过对平台进行建模仿真,表明其与传统平台相比具有更好的稳定性和精度。最后,本文将GPS多基线测姿算法引入,将该平台应用到空中对准技术中,进行对准仿真,取得了更高的速度和精度。     

A vectorial bootstrapping approach for integrated GNSS-based relative positioning and attitude determination of spacecraft

Traditionally in multi-spacecraft missions (e.g. formation flying, rendezvous) the GNSS-based relative positioning and attitude determination problem are treated as independent. In this contribution we will investigate the possibility to use multi-antenna data from each spacecraft, not only for attitude determination, but also to improve the relative positioning between spacecraft. Both for ambiguity resolution and accuracy of the baseline solution, we will show the theoretical improvement achievable as a function of the number of antennas on each platform. We concentrate on ambiguity resolution as the key to precise relative positioning and attitude determination and will show the theoretical limit of this kind of approach. We will use mission parameters of the European Proba-3 satellites in a software-based algorithm verification and a hardware-in-the-loop simulation. The software simulations indicated that this approach can improve single epoch ambiguity resolution up to 50% for relative positioning applying the typical antenna configurations for attitude determination. The hardware-in-the-loop simulations show that for the same antenna configurations, the accuracy of the relative positioning solution can improve up to 40%.     

单差PPP相位偏差估计方法及有效性分析

针对常规浮点解精密单点定位收敛时间长的问题,分析了PPP模型中模糊度不具备整数性质的原因,采用方向数据统计的计算方法,以单差模糊度为研究对象,对相位偏差进行了建模估计。算例从精密单点定位单差模糊度固定、定位精度以及收敛速度等方面对相位偏差改正的有效性进行了分析,结果表明,经相位偏差改正后的PPP模糊度固定成功率、收敛速度有了明显提高,定位精度较浮点解提高了一个量级。     

Novel closed-loop approaches for precise relative navigation of widely separated GPS receivers in LEO

This paper deals with the relative navigation of a formation of two spacecrafts separated by hundreds of kilometers based on processing dual-frequency differential carrier-phase GPS measurements. Specific requirements of the considered application are high relative positioning accuracy and real-time on board implementation. These can be conflicting requirements. Indeed, if on one hand high accuracy can be achieved by exploiting the integer nature of double-difference carrier-phase ambiguities, on the other hand the presence of large ephemeris errors and differential ionospheric delays makes the integer ambiguities determination challenging. Closed-loop schemes, which update the relative position estimates of a dynamic filter with feedback from integer ambiguities fixing algorithms, are customarily employed in these cases. This paper further elaborates such approaches, proposing novel closed loop techniques aimed at overcoming some of the limitations of traditional algorithms. They extend techniques developed for spaceborne long baseline relative positioning by making use of an on-the-fly ambiguity resolution technique especially developed for the applications of interest. Such techniques blend together ionospheric delay compensation techniques, nonlinear models of relative spacecraft dynamics, and partial integer validation techniques. The approaches are validated using flight data from the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) mission. Performance is compared to that of the traditional closed-loop scheme analyzing the capability of each scheme to maximize the percentage of correctly fixed integer ambiguities as well as the relative positioning accuracy. Results show that the proposed approach substantially improves performance of the traditional approaches. More specifically, centimeter-level root-mean square relative positioning is feasible for spacecraft separations of more than 260 km, and an integer ambiguity fixing performance as high as 98% is achieved in a 1-day long dataset. Results also show that approaches exploiting ionospheric delay models are more robust and precise of approaches relying on ionospheric-delay removal techniques.     

载波相位测量中整周模糊度的解算与仿真

对整周模糊度解算全过程进行描述并提出GPS信号受到干扰条件下确定整周模糊度的一种方法。该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 ,再分别通过快速模糊度搜索法和综合模糊度搜索法进行整周模糊度搜索 ,通过仿真检验该方法的正确性同时对比两种算法性能。     

单频GPS载波相位相对定位研究

利用 GPS载波相位作为观测量 ,研究了采用最小二乘法和 FARA法相结合进行整周模糊度搜索和相对定位的方法 ,并探讨了影响相对定位精度的主要因素和解决途径 ,进行了相关的实验研究。实验结果表明 :在短基线的条件下 ,采用该方法进行 GPS载波相位测量的静态相对定位精度可优于 1cm。     

一种基于正弦波高精度互模糊函数的通信卫星干扰定位技术

通信卫星系统易遭到敌方恶意干扰、地面无意干扰,对通信卫星系统的干扰排查具有重要意义,而通信卫星系统的干扰定位一直是重难点问题。在双星定位互模糊函数算法的基础上,提出了一种基于正弦波高精度互模糊函数频差估计方法,同时针对利用两颗静止通信卫星实现干扰定位时主信号和辅助信号信噪比差异大、辅助信号微弱的问题,采用改进的互模糊度函数实现双星TDOA和FDOA的测量,完成对通信卫星系统干扰信号的定位。仿真试验表明,采用本算法,对通信卫星系统干扰信号的定位精度较高,满足系统实际运用要求。     

一种未知信源数的快速DOA估计算法

文章针对众多性能优良的超分辨DOA（Direction—Of-Arrival）估计算法大都是以预知信源数为前提、信源数估计不准可能会导致DOA估计失败这一问题,提出了一种基于协方差矩阵对角加载的超分辨DOA估计算法。该算法不需要预判信源个数和进行特征值分解,且通过对协方差矩阵进行对角加载,可以平滑小快拍数时噪声特征值分散程度,因此,该算法更适用于快拍数较少的情况。理论分析表明：该算法的统计估计性能接近于MUSIC（Multiple Signal Classification）算法。计算机仿真结果验证了该算法的鲁棒性和可行性。     

基于宽带信号的高精度时差估计算法

时差估计精度直接影响测向精度,传统时差估计算法受到采样时间间隔和解模糊算法的限制,无法进一步提高精度。对于宽带信号,通过时－频关系将时差估计转换为频率估计,继而采用基于时差搜索的离散傅里叶变换算法进行时差估计,其估计精度不受采样时间间隔的限制,能够适应较低信噪比。该算法运算简单,适于工程实现,可以实时进行处理。仿真结果表明,在一定的带宽条件下,该算法能达到较高的测向精度。