地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

北斗/GPS精密动态相对定位技术

围绕北斗/GPS精密动态相对定位技术,研究了北斗/GPS系统间融合相对定位的数学模型、多频周跳探测与修复技术、多频高维模糊度的快速确定技术、多系统融合动态定位中的模糊度处理技术、北斗MW观测值特性等关键技术。提出了较为完整的北斗/GPS融合精密动态相对定位处理方案,实现了中短距离的北斗/GPS动态相对定位,基本研制了相应的原型软件系统,开展了大量的静态、车载和船载实验,可以在中短距离上实现静态、静动、动动等模式的相对定位,获得厘米~分米级的实时定位结果。在此基础上,研制了北斗/GPS实时姿态测量软件系统,并成功嵌入到某国产接收机进行工程应用。

针对GNSS动对动定位中存在电离层变化快以及残余误差大的特殊情况,采用MW组合以及电离层TEC变化率(TECR)来探测并修复周跳,不仅可以消除站星几何距离的影响,并顾及了电离层变化影响,适合于动态环境的周跳探测。对于多频GNSS观测值,借鉴适用于双频观测值的经典的TurboEdit方法,将其扩展至三频情形,并实现对原始观测值的修复,提高周跳探测的灵敏度、可靠性。

针对多个频率的观测值,通过确定最优的组合系数,选取了适用于不同场景多频模糊度解算的最优整数线性组合观测值:短基线采用基于几何相关的传统TCAR方法;中长基线采用估计大气延迟误差的TCAR方法和基于原始观测值的三频LAMBDA方法;实现了短基线相对定位的单历元模糊度确定。经过BDS三频短边实测数据验证,动态情况下单历元模糊度固定可达到99%的成功率。

针对高维模糊度的解算本课题主要从规约/降相关、模糊度验证两个方面开展了研究,并获得了很好的验证效果。基于降相关解算思想,从下三角Cholesky分解(LDLT)的角度,推导出高维整数高斯变换算法,进一步完善了基于降相关解算模糊度的理论体系。对于格基规约方法,从减少规约复杂度的角度提出了部分尺度规约的贪心LLL算法,在不影响搜索效率的前提下,可以有效地减少规约强度,降低规约耗时。提出了交叉排序算法(CSA)并对其进行了算法优化,可以较好的处理规约性能和搜索效率的关系。针对模糊度解算后的验证问题,采用了基于固定失败率的Ratio检验(Fixed-failure Ratio TestFF-RT),即根据模糊度方差阵的信息,获得此时相应的Ratio值,在一定程度上可以较合理地确认整周模糊度向量。

深入研究了系统间双差模型以及相应的模糊度解算问题,并提出了估计系统间偏差ISB以及采用参数变换思想来实现北斗/GPS系统间双差固定的数据处理方案。在此基础上,研究了北斗/GPS实时姿态测量技术,采用了双差非组合双差模型,重点研究并实现了基于基线长约束的最小二乘模糊度解算(C-LAMBDA),研制了北斗/GPS实时姿态测量软件系统,重点解决了工程应用中的纳伪、稳健性、可靠性等问题,并成功嵌入到某国产接收机进行工程应用。

相关成果已被“GPS Solutions”“Journal of Navigation”中国科学测绘学报武汉大学学报(信息科学版)“CSNC2014”等发表和录用。

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