GNSS单频载波相位平滑伪距算法的改进与精度提升

"这篇文档详细探讨了全球导航卫星系统（GNSS）中的单频载波相位移动开窗平滑伪距算法及其精度分析。它指出了伪距和载波相位观测在定位精度上的差异，前者较低，后者较高但需要解决模糊度问题。Hatch滤波是经典的载波相位平滑伪距算法，通过多历元平均来提高伪距精度，但长期使用可能因电离层变化导致精度下降。对此，研究者们提出了各种改进算法，如Park等的电离层模型优化、Kim等的自适应滤波、徐博等的Klobuchar模型补偿、赵琳等的Kalman滤波调整以及Walter和Luo针对动态接收机的算法。Huang等和Zhang等的工作则关注地基增强系统中的误差问题并提出了解决方案，显著提高了平滑伪距的精度。" 在GNSS定位中，伪距测量虽然可以直接提供站点与卫星的距离，但受限于米级的精度。而载波相位观测虽能实现毫米级精度，却受限于模糊度解算的复杂性和时间消耗。Hatch滤波是一种有效的中间策略，它通过电离层延迟的一阶近似，对多个历元的载波相位进行平均，以提高伪距的精度。然而，当电离层变化显著时，这种算法的精度会逐渐降低。 为了克服这些局限，学术界提出了一系列改进算法。例如，Park等人利用差分基站的电离层信息建立模型，改善了单频GPS接收机的定位性能。Kim等人引入了线性回归模型处理电离层延迟的变化率，并结合卫星高度截止角和多路径噪声特性，设计了自适应滤波算法，提升了静态和动态定位的准确性。徐博等人应用Klobuchar模型来补偿电离层延迟的变化率，提高了单频载波相位平滑伪距法的精度。赵琳等人通过调整Kalman滤波的新息向量和噪声方差矩阵，优化了平滑时间窗口，增强了定位的稳定性和精度。 此外，Walter和Luo的研究所关注的是在动态飞行器上应用单频接收机时，如何减轻电离层变化对载波相位平滑观测的影响。Huang等人则针对地基增强系统中的误差，通过实时计算平滑窗口宽度来减少误差，与传统的Hatch滤波相比，误差降低了68%。Zhang等人的工作也进一步解决了类似问题。 这些研究不仅丰富了GNSS定位理论，还为实际应用提供了更高效、更精确的平滑伪距算法，从而在各种环境下提升定位系统的性能。