基于遗传算法的GNSS多频组合系数确定

摘要

高效、准确地确定载波相位整周模糊度是 GNSS快速高精度定位需要解决的关键问题之一。传统模糊度解算方法通常分三步：第一，忽略模糊度的整数特性，采用给定的实参数固定准则，如最小二乘准则求解浮点模糊度；第二，利用浮点解及其协方差阵以及特定的整参数估计准则，搜索固定模糊度；第三，对整周模糊度估值的有效性检验，如果通过检验，则利用固定的整周模糊度修正其他实参数的浮点解。随着各大全球卫星导航定位系统的现代化或即将组网运行，通过多频观测值的组合为载波相位模糊度的快速求解提供了新方法。以多频载波相位组合观测值系数确定为前提，通过组合观测值求解整周模糊度为目的，围绕最优组合观测值的系数确定和整周模糊度求解两个方面进行了理论推导和实验验证分析，主要研究内容如下：
　　（1）介绍了各全球卫星导航定位系统的信号特征，分析了影响载波相位定位精度以及载波相位线性组合模型中的误差因素，在研究组合模型及其误差分析基础上，给出了组合观测值中主要误差的量化指标。
　　（2）将遗传算法引入组合观测值的系数选取中，给出了整数规划法和函数法的多频系数选取基本思路，以Compass和Galileo系统为例筛选出满足一定特征要求的组合观测值。
　　（3）回顾了利用伪距和相位组合观测值的M-W模型，对GPS和Galileo系统的TCAR法求解模糊度的解算成功率进行了仿真计算。对筛选出的Galileo最优组合观测值利用MCAR方法计算了各步中模糊度解算的成功率。利用Compass实测数据，在Geometry-free模型基础上对选择出的组合观测值系数进行验证，求解了组合观测值的模糊度并利用矩阵转换法求得各基本载波的相位双差整周模糊度。结果表明，利用遗传算法选择出的组合观测值其模糊度解算误差小于半周，并能够获得双差模糊度的固定解。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 背景与意义

1.2 国内外研究现状与分析

1.3 主要研究内容与论文结构

2 GNSS发展及信号特征分析

2.1 GPS现代化及其信号特征

2.2 Galileo发展及信号特征

2.3 Compass的建设及信号特征

3 GNSS定位误差分析

3.1 电离层折射的影响

3.2 对流层折射的影响

3.3 多路径效应和接收机噪声

3.4 其他误差影响

4 组合观测值模型及误差分析

4.1 差分模型

4.2 多频组合观测值模型

4.3 组合观测值误差分析

5 基于遗传算法的多频组合系数选取

5.1 多频组合系数选取方法

5.2 组合观测值选取标准

5.3 基于遗传算法的多频组合系数确定方法

6 多频组合模糊度的确定

6.1 M-W组合

6.2 TCAR/CIR方法及其模糊度解算成功率

6.3 Galileo整周模糊度解算的MCAR方法

6.4 基于Geometry-free模型的北斗TCAR方法

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

作者简历

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