单频载波相位移动开窗平滑伪距算法及精度分析
发布时间：2022-01-03 23:08
传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响,容易出现平滑结果发散的问题。提出采用移动开窗法减弱未模型化的电离层延迟影响,并建立了数学模型。通过公式推导发现:移动开窗法可以消除电离层延迟趋势项的影响。在静态定位实验中,所提出的算法在E、N、U三方向精度分别达到9.5 cm、18.0 cm和13.7 cm,比原始伪距定位结果分别提高了2.4、1.5和3.6倍。结果表明,所提出的算法可以显著减弱电离层影响,大幅提高伪距定位精度,且同时适用于静态和动态定位,其最优结果精度与加权Hatch滤波相当,但是窗口选择性更广,结果更为平滑。在各种应用场景下,推荐统一的平滑窗口为7 min。
【文章来源】：武汉大学学报(信息科学版). 2020,45(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
移动开窗平滑伪距流程图
NKLG位于赤道附近，卫星可见时段长，电离层变化剧烈，观测时段为协调世界时（coordi‐nated universal time,UTC)6:00―11:40（与当地时间相同）。首先对NKLG站的G01卫星分别采用采样率为1 s和10 s的观测数据进行伪距平滑计算，其中，原始Hatch滤波对1 s采样率和10 s采样率的中误差分别为±4.425 m和±4.422 m。图2显示了原始Hatch滤波与不同窗口下的移动开窗平滑伪距与原始伪距的残差。本实验和后续实验的电离层延迟都是通过双频载波计算得来。不同时段窗口下的固定权Hatch滤波和移动开窗法平滑伪距偏差中误差如表1所示，其中加粗字体表示与原始伪距作差后中误差最小的结果，后续表同。4.2.2 SHAO站G01卫星夜晚的数据
2)3种算法中，当窗口大于一定时段时（根据电离层变化大小的不同，通常为2～10 min），原始Hatch滤波受电离层影响最大，固定权Hatch滤波次之，移动窗口的平滑伪距残差最小，但是受伪距噪声本身的影响，减小的幅度有限。3）相同的时段中，不同采样率（1 s、10 s）的平滑伪距残差大小基本一致，即电离层延迟对平滑伪距的影响只与具体的观测时段有关，而与采样率大小无关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于部分固定策略的多系统长距离基准站间模糊度快速解算[J]. 高旺,高成发,潘树国,尚睿,邓家栋. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(04)
[2]BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位精度分析[J]. 陈浩,许长辉,高井祥,宋现锋,袁林山. 山东科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]多普勒平滑伪距在GPS/INS紧耦合导航中的应用[J]. 郑南山,李增科. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(10)
[4]一种基于电离层变化率的单频载波相位平滑伪距改进方法[J]. 徐博,刘文祥,廖鸣. 中南大学学报(自然科学版). 2014(02)
[5]自适应卡尔曼滤波在载波相位平滑伪距中的应用[J]. 赵琳,李亮,黄卫权. 哈尔滨工程大学学报. 2010(12)
[6]A New Optimal Hatch Filter to Minimize the Effects of Ionosphere Gradients for GBAS[J]. Huang Zhenggang*,Huang Zhigang,Zhu Yanbo School of Electronic Information Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Aeronautics. 2008(06)
本文编号：3567155
【文章来源】：武汉大学学报(信息科学版). 2020,45(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
移动开窗平滑伪距流程图
NKLG位于赤道附近，卫星可见时段长，电离层变化剧烈，观测时段为协调世界时（coordi‐nated universal time,UTC)6:00―11:40（与当地时间相同）。首先对NKLG站的G01卫星分别采用采样率为1 s和10 s的观测数据进行伪距平滑计算，其中，原始Hatch滤波对1 s采样率和10 s采样率的中误差分别为±4.425 m和±4.422 m。图2显示了原始Hatch滤波与不同窗口下的移动开窗平滑伪距与原始伪距的残差。本实验和后续实验的电离层延迟都是通过双频载波计算得来。不同时段窗口下的固定权Hatch滤波和移动开窗法平滑伪距偏差中误差如表1所示，其中加粗字体表示与原始伪距作差后中误差最小的结果，后续表同。4.2.2 SHAO站G01卫星夜晚的数据
2)3种算法中，当窗口大于一定时段时（根据电离层变化大小的不同，通常为2～10 min），原始Hatch滤波受电离层影响最大，固定权Hatch滤波次之，移动窗口的平滑伪距残差最小，但是受伪距噪声本身的影响，减小的幅度有限。3）相同的时段中，不同采样率（1 s、10 s）的平滑伪距残差大小基本一致，即电离层延迟对平滑伪距的影响只与具体的观测时段有关，而与采样率大小无关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于部分固定策略的多系统长距离基准站间模糊度快速解算[J]. 高旺,高成发,潘树国,尚睿,邓家栋. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(04)
[2]BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位精度分析[J]. 陈浩,许长辉,高井祥,宋现锋,袁林山. 山东科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]多普勒平滑伪距在GPS/INS紧耦合导航中的应用[J]. 郑南山,李增科. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(10)
[4]一种基于电离层变化率的单频载波相位平滑伪距改进方法[J]. 徐博,刘文祥,廖鸣. 中南大学学报(自然科学版). 2014(02)
[5]自适应卡尔曼滤波在载波相位平滑伪距中的应用[J]. 赵琳,李亮,黄卫权. 哈尔滨工程大学学报. 2010(12)
[6]A New Optimal Hatch Filter to Minimize the Effects of Ionosphere Gradients for GBAS[J]. Huang Zhenggang*,Huang Zhigang,Zhu Yanbo School of Electronic Information Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Aeronautics. 2008(06)
本文编号：3567155
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