单频较少历元下GPS整周模糊度的快速解算-论文.pdf

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1、廖霜2014年9月UniversityEducationSeptember，2014单频较少历元下GPS整周模糊度的快速解算李林泽(武汉大学测绘学院，湖北武汉430000)[摘要]鉴于大多数使用的GPS接收机都为单频载波相位IJ1，整周模糊度的解算需要大量卫星大量历元，使得求解十分困难而且无法快速准确求解，满足不了实时动态相对定位的需要而且解算整周模糊度精度不是很高。可以通过较好能快速检验出是否有周跳的情况下采用QR矩阵分解差分观测量矩阵减少未知参数的个数，以及通过Cholesky下三角阵分解方差阵，降低其相关性的方法能在

2、单频接收机较少历元的情况下改善整周模糊度浮点解，减少模糊度的搜索空间，快速有效实现整周模糊度的解算过程。[关键词]单频双差多普勒频移周跳QR分解Cholesky分解[中图分类号]P228．4[文献标识码]A[文章编号]2095—3437(2014)15—0163—02一、前言向速度为。=·Uo=lVIcos~。式中为卫星相对于接收机现阶段GPS接收机中最为常用的为Ll单频波段的的速度矢量，V=IVI，Up为接收机相对于卫星的单位矢量载波相位，而载波相位中最为重要求解的内容即为其整周模糊度。目前世界上有许多整周模糊度的解算方

3、法，Ot，为矢量在上的投射角，P为接收机与卫星之间的较为常用的有快速模糊度确定方法(FARA)和最小二乘距离。则接收信号频率为：相关分解法(LAMBDA)。比较这两种方法则：FARA的基则多普勒频移为：f=f(1+)一11一)本思想是以数理统计的参数估计和假设检验为基础，利用初始平差的解向量以及其协因数阵、单位权中误差fe=f-f==等，并确定一个置信区间，在该区间内逐次找寻整周模如果时间间隔选择足够小，则多普勒计数等于瞬时糊度的组合，将平差结果中验后方差最小的一组作为其多普勒频移即：最佳的估值。而采用LAMBDA方法包含

4、两个部分：整数变换和基于目标函数分解的搜索方法lll回。二、新方法在不考虑其他误差的情况下：前面两种方法普遍存在观测时间长，无法快速解算堕整周模糊度、较难在搜索区间内快速找到最小二乘解、观测量之间具有较强的相关性无法精确合理的提供浮s=点模糊度协方差矩阵的问题网。而本文则采用新方法^&，也)一几+}几+几+^来快速解算整周模糊度，通过单频载波相位，利用双差，在去相关性的权阵中快速求取整周模糊度，具体解法为：先通过QR矩阵分解变换消去观测方程中坐标参数：一+s(2)^dtd信息，在此基础上利用Cholesky分解进行降相关处

5、理，其中(1)式中为载波相位的相位观测量，表示潮再利用最小二乘即可减少搜索区域陕速求解整周模糊度。汐和海水负荷潮汐效应，表示多路径效应，表示相三、周跳检测对论效应，s表示残差。相位测量中存在如果信号失锁，相位测量就必须从(2)式则为(1)式对于时间的求导，因为历元采样率新开始，这种现象称为整周跳变[51[61。周跳的检测可以保时间较短，在短时间内电离层、对流层等影响因素的差证模糊度参数的修正，本文主要介绍一种合理有效地周值误差较少则舍去。跳检测方法。则对(1)、(2)式方程积分可得：用多普勒观测量探测周跳存在的方法：A哆-

6、△p_△(Str--~t)c++(3)假设发射标准频率为厂，则卫星相对于接收机的径则(3)一(4)得[收稿时间]2014—01—20[作者简介]本林泽(1993一)，男，河南开封人，武汉大学2011级本科生，研究方向：大地测量与地球物理。163彦菊r*Bi=0，此时可以消除位置参数，只剩下模糊度参数：fOflt=ap—_△(&—&)c+￡P(4)～I(Q)LF(Q)ANi+(Q)(7)则(3)一(4)得Ni=(L一)，AAA=A-AlDjdt+a(5)从而可以求出整周模糊度。。’1使用该方法可以有效降低未知参数的个数，方便

7、快相位观测是通过对局部相位保持跟踪和累计整周速解算整周模糊度，对于通视效果较好的卫星可以选择数测量的，如果期间发生信号失锁，整周数错误，即发生较好的4-6颗卫星作为主组建立搜索空间，其余卫星用了周跳。因此，该积分可以通过首先将多普勒值调整为于模糊度的检测，可以极大的减少对历元数的需要，尽适当多项式，然后在一定时间内完成积分。量快速高效准确求得整周模糊度。四、单频GPS动态定位中的模糊度浮点数计算五、降相关分解及搜索固定当分别安置在基准站和流动站的两台单频GPS接实际应用中双差处理模糊度浮点数问会产生很大收机共视n+l颗卫星

8、时，每一个历元可以组成n个相位的相关性，所以模糊度方差阵不为对角阵。同时强相关双差观测方程。则对不同历元i建立线性化后的双差观性会使得模糊度搜索区域拉伸而效果很差，较为浪费时测方程为(根据(1)式中单频相位的计算方程)间，所以应该降低模糊度的相关性，本文给出将方差阵VAL=B6X+ALlV△Ⅳ+8(6)