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测绘科学XX样稿 测绘科学投稿样张（此样张仅为投稿格式参考）导航卫星多维粗差定位算法研究张三1，李四2，王老五3,4（1.中国测绘工程有限公司,北京100000；2.江南省水利规划设计院，南昌330029；3.中国矿业大学，江苏徐州221116）摘要针对现有全球导航卫星系统导航卫星多维粗差定位算法研究较少，本文提出采用全局-局部测试法查找观测值中的粗差。 从函数模型方面详细论述全局测试和局部测试判断并定位粗差的过程，并且结合蒙特卡罗方法模拟的导航实验数据验证本文所提出的方法。 模拟实验表明，该方法能比较快速且准确地定位含粗差观测值，从理论上补充了GNSS导航卫星多粗差定位的算法，也在一定程度上提高了多星座导航完备性。 但该方法实际应用于涉及生命安全的民用航空领域还需要进一步验证。 关键词全球导航卫星系统导航、接收机自主完备性监测、粗差定位、全局测试、局部测试【】P【】A【】1009-2307 （xx）02-Study onalgorithm of multi-dimensional gross errors locationfor GNSS navigation satellitesCAO Yu-ming1,PENG Xiang-guo2,TAN Xing-long3,4(1.LTD ofChina PowerEngineering ConsultingGroup，Beijing100120,China;2.Jiangnan ProvincialWater ConservancyPlanning andDesigning Institute,Nanchang330029;3.China Universityof Miningand Technology,Jiangsu Xuzhou221116,China)Abstract:Aording tothe factthat thereis no我们enough algorithm of GNSSnavigation satellites multi-dimensional grosserrors location,this paperpresents the global and local test methods tofind thegrosserrorsin observations.It describesthe wholeprocess oftheglobalandlocaltestmethodsin detail.And itverifies theproposed methodbining withthe navigationexperimental datasimulated byMonte Carlomethod.The resultsof simulationexperiment indicatethat theobservation grosserrors canbe detectedquickly andaurately bythis method.This researchincreases thealgorithmofGNSSnavigationsatellitesmulti-dimensional grosserrors locationand improvesthe RAIMofmulti-constellation navigationto someextent.It stillneeds furtherstudy,however,if thismethod canapply tothe fieldof civilaviation.Key wordsGNSS Navigation；RAIM；Gross ErrorsLocation；Global Test；Local Test；Monte CarloSimulation1引言全球导航卫星系统（Global NavigationSatellite System,GNSS）又称天基PNT（Position、Navigation、Timing，定位、导航、授时）系统，是指利用在太空中的导航卫星对地面、海洋和空间用户进行导航定位的一种空间导航定位技术1。 卫星导航定位技术目前已经基本取代了无线电、天文测量和传统大地测量技术，并推动了全新导航领域研究的发展，未来几年内GNSS系统将进入一个全新阶段2,3。 随着GNSS导航系统在各个领域（特别是航空领域）的应用，接收机自主完备性检测技术起着举足轻重的作用，它的完好性决定了导航系统能否可用。 因此，研究GNSS组合导航完备性算法具有重要的理论价值和应用价值。 完备性的主要目的是定位和剔除粗差。 在粗差定位方面，自Baarda提出的数据探测法（Data-snooping）4以来，国内外很多学者对单、多粗差提出了不少方法，有欧吉坤的拟准平差法5、顾利亚的粗差发现和定位能力与相关系数的关系6、Yaakov OShman的抗差方法7等，且取得了不少成果。 但目前将多粗差定位应用于多星座组合导航的完备性研究还是相对较少，因此有必要提出一种适用于多星座组合导航完备性监测的方法。 本文主要采用统计可靠性监测来判断用于参数估计的模型是否正确，其中包括应用全局测试来判断导航的连续性；接着通过循环局部测试来定位和剔除含粗差的观测值，目的是在给定的条件下，探测和剔除含有粗差的观测值，从而获得导航解的连续性。 题目中英文，简练不超过20个汉字，尽量不用英文。 全文字数8000字以内中文摘要以300字左右为宜，包括研究的目的、方法、结果和结论。 摘要应具有独立性和自明性，采用第三人称的写法，尽量不要出现公式、英文注解、数值等。 英文摘要务必准确翻译！题目、摘要中出现英文缩写，务必在引言中解释英文缩写。 标准表达方式中英文关键词4个8个。 从题名、摘要或正文中选出反映论文主题概念的词或词组。 中文关键词不能全是英文或英文缩写。 引言是文章的背景和综述，主要包括本文研究内容的国内外同行现状，本文的研究与现有的同行研究相比有什么创新等。 本刊常用的单位的符号用法如下单位符号（正体）米，千米，厘此行直接复制我刊所有文章自引言开始，以结论或结束语结2公式实例判定观测量中是否含有粗差，一般是通过残差来判断，通常采用的方法是统计理论测试最小二乘残差法。 假定观测值误差服从均值为0的高斯分布，并且观测值之间互不相关。 但在弱信号环境中，这种假设不一定正确，此时就需考虑根据信号质量定权，对于这种情况，本文不作详述。 本文主要是在最小二乘残差基础上采用全局和局部测试来判断和剔除粗差，其中全局测试用于判断观测值中是否含有粗差，若含有粗差，则采用局部测试将粗差定位并剔除。 我们可以通过残差向量来测试伪距观测值的局部一致性。 残差向量标准化后为9?,1,()iirr iirwi n?Q （1）其中，iw为标准化残差；n为观测值个数；?()rr iiQ为残差协因数阵?rrQ的第i个对角元素；残差协因数阵计算公式如下1?()T Trr?Q QH HPH H （2）式中，Q为伪距观测值的协因数阵，且1?Q P。 021k ikw wi wn? （3）其实，全局和局部的连续性测试是早期Baarda提出的数理统计可靠性测试和粗差探测的一部分。 若在全局测试中0H被拒绝，则需要调用局部测试来寻找含粗差的观测量。 测试中，参数00,?之间具有一定的相关性，一旦选定任意两个参数后，剩下的两个也就定了。 全局测试中的显着性水平?必须与局部测试中的两个参数0?和漏检率0?相对应，其中0?。 因此，在理论上，造成全局测试失败的观测值一定能在局部测试中识别出。 当给定了0?和0?后，?的值可联合式 （6）和式 （7）求得，根据实验经验，此处0?=0.1%，0?=?=10%。 0022xx()n n? （4）xx2(1,)(,)n pnp? （5）3粗差探测技术首先获取导航观测值，将获取的观测值组成定位方程、平差，求得后验方差；接着调用全局测试，对验后方差进行2?检验；若全局测试通过，则直接输出定位结果，若不通过，说明观测值含有粗差；然后调用局部测试，找出含粗差的观测值；最后判定剩余观测值的个数，若小于4，则说明不能定位，若大于等于4，则直接输出定位结果，完成了一个观测值的判定。 根据以上步骤对每个观测值进行粗差探测和剔除。 每次都假设在给定时间内只出现一个错误并不总是有效，特别是在市区。 因此若要探测多个粗差，就需循环使用局部探测。 假如有足够的多余观测来执行多粗差的剔除（若有m个粗差，则至少需要1m?个多余观测），若在第一次循环发现有粗差并将其剔除，然后再重新计算残差，并将其标准化，再次调用局部测试，如此循环，直至没发现粗差。 在循环过程中需注意，每次的观测值个数都比前一次少1个。 连续使用局部测试探测多个粗差的流程（如图3中间部分）。 4图表实例正文正文、图表、公式中的变量要用斜体，矢量、矩阵、向量要用黑斜体；英文缩写、计量单位、函数名称、运算符号、括号等都要用正体；、等一律用正体，矩阵的转置符号上角标用正体。 上、下角标，是数字的用正体，英文变量用斜体，英文缩写用正体。 a特征点提取b影像镶嵌a ExtractFeature Pointsb ImageMosaicking图1Figure1表1研究区域数据详细情况Table1Data destripitionused inthis study图层名称描述图层类型比例尺Study Area研究区域边界多边形1:10万Lake Sediment地球化学探测数据点1:10万Contact地层接触带线1:10万Anticline构造背斜轴线1:10万Deposit已知金矿点点-5结束语随着GNSS组合导航的快速发展，组合导航的完备性也日益受到关注，而快速有效的找出粗差是提高完备性的途径之一。 当观测值中带有粗差时，导航定位模型自身无法避免粗差的影响，粗差越大，导航定位的精度越低。 因此本文提出了采用全局-局部测试来定位和剔除粗差观测值。 最后采用蒙特卡罗模拟导航数据验证了该算法的有效性，为多星座导航提供了可靠性保证，对于实际应用还有待验证，特别是在实际应用中如何选取合适的判别标准，还需要综合考虑很多因素。 参考文献类型1专着著者.书名M.版本（第1版不注明）.出版地出版者,出版年起止页码.2期刊作者.题名J.刊名，年，卷（期）起止页码.3论文集作者.题名C.编者.文集名.出版地出版者，出版年:起止页码.4学位论文作者.题名D.保存地点:保存单位,年份起止页码.5专利文献专利申请者.专利题名P.专利国别,专利文献种类，专利号.出版日期.6报纸作者.题名N.报纸名，年-月-日（版次）.7颁布单位.标准编号,标准名称S.（标准Sstandard）.出版地出版者,页码.8电子文献作者.题名EB/OL.（刊登或修改日期）引用日期.访问路径.参考文献1曹冲.卫星导航系统及产业现状和发展前景研究J.全球定位系统,xx (4):1-6.2张双成,王利,黄观文.全球导航卫星系统GNSS最新进展及带来的机遇和挑战J.工程勘察，xx (8):49-53.3陈俊勇.全球导航卫星系统进展及其对导航定位的改善J.大地测量和地球动力学，xx,29 （2）1-3.4Baarda w.A TestProcedure foruse inGeodetic worklJ.Neth Geod.Comn,1968,2 (5).5欧吉坤.粗差的拟准检定法（QUAD法）J.测绘学报,1999,28 (1):15-20.6顾利亚,岑敏仪,李志林.粗差发现和定位能力与相关系数的关系J.武汉大学学报?信息科学版,xx,30 (7):621-624.7Yaakov Oshman,Mark Koifman.Robust NavigationUsing theGlobal PositioningSystem inthe Presenceof spoofingJ.Jourmal ofGuidance,Control,and dynamics,xx,29 (1):95-104.8陶本藻,姚宜斌.可靠性分析与数据探测J.武汉大学学报?信息科学版，xx，27 （6）607-609.9李德仁,袁修孝.误差处理与可靠性理论M.武汉大学出版社,xx.10许长辉,王坚,高井祥,等.GNSS导航平台数据处理的可靠性分析J.大地测量与地球图表我刊论文为黑白印刷，图、表务必清晰，请用单色并去除底色。 标注中、英文名称，分别从图 1、表1开始排序，不按章节排序。 图要有图序、图题，图要随文出现。 表要随文出现并标注表序、表题，表格尽量采用“三线表”。 参考文献一般10条25条。 标点符号用半角（英文状态输入）。 参考文献类型主要有8类。 动力学,xx,29 (1):114-118.作者信息作者简介曹一 (1980),男，蒙古族，湖南湘潭人，教授，学士，从事测绘科研和教学工作。 基金项目名称+编号。 如国家自然科学基金（12345678，12345679）E E-mail:caoymncpe.作者照片（请附一寸证件照，最好是白底，现役军人须用着便装照片）地址/邮编单位手机/电话(必须是能联系上作者，否则后果自负)测绘科学投稿流程一寸照片证件照测绘科学投稿须知征稿范围本刊主要刊载大地测量、工程测量、摄影测量、遥感、地图学、海洋测量、矿山测量、地籍测绘、地理信息系统、信息传输与处理、测绘仪器等测绘及其相关相邻学科的学术论文。 撰写要求来稿应论点明确，论据可靠，数据准确，文字简洁，图表清晰，不涉及国家政治、经济及技术秘密，内容不涉及Google Earth。 所有涉密单位论文须经所在单位保密审查通过后方可在本刊网站投稿，否则，一切后果由作者本人承担。 论文要求具有较高学术水平、独创意义或重大应用价值。 论文篇幅要求（含图、表）8000字以内。 作者投稿系统接收*.doc格式的文件。 文稿必须包括标题、作者姓名及单位、摘要、关键词、正文、参考文献、作者简介、E-mail、通信地址和手机号码。 文章常识性内容简略、突出创新。 为方便审稿和修改，建议正文宋体5号，其他字体以系统自带、方正或汉仪为宜。 细节要求如下1标题要求有中英文，简练（不超过20个汉字）、可用短语，不能用句子，应是能反映论文中特定内容的恰当而简明词语的逻辑组合，英文题名应与中文题名含义一致。 中文标题以3号黑体字标示。 标题中涉及到的中英文术语在正文中请给出定义和解释。 英文标题实词首字母大写。 2摘要中文摘要以300字左右为宜，包括研究的目的、方法、结果和结论，摘要应具有独立性和自明性，采用第三人称的写法，尽量不要出现公式、英文注解、数值等。 建议采用“对?进行了研究”、“报告了?现状”、“进行了?的调查”等。 用过去时态叙述作者工作，用现在时态叙述结论。 要求作者明确提出自己的观点和创新之处。 切忌对自己的成果作过高自我评价，如“为XXX奠定基础”、“作出了重大贡献”等。 英文摘要应与中文摘要文意一致，采用被动语态，不用“We”等第一人称作主语。 3关键词要求有中英文关键词4个8个，应是从其题名、层次标题和正文中选出来的能反映论文主题概念的词或词组，应尽量从汉语主题词表中选取，中英文关键词一一对应。 中文关键词不能全是英文或英文缩写。 4正文 （1）章节标题简练、可用短语，不能用句子。 采用三级标题顶格排序一级标题形式如 1、 2、3排序；二级标题形式为1. 1、1. 2、2. 1、2.2?；三级标题形式为1.1. 1、1.1. 2、2.1. 1、2.1.2?。 论文开头要有引言（以1序号开始），结尾要求有结束语。 （2）图表目前我刊论文为黑白印刷，图、表请去除底色，对图进行表述时注意不要用彩色说明。 要有图序、图题，图要随文序号出现，应精选、清晰，有自明性，标目、标值要规范、准确，切忌与文字内容重复；表要随文出现并标注表序、表题，表格尽量采用“三线表”(左、右端不封口)。 标注中、英文名称，分别从图 1、表1开始排序，不按章节排序。 （3）正文、图表、公式中的变量要用斜体，矢量、矩阵、向量要用黑斜体；英文缩写、计量单位、函数名称、运算符号、括号等都要用正体；容易混淆的外文字母及符号请注明；文中的计量单位一律使用中华人民共和国法定计量单位。 （4）文中英文缩写第一次出现时须给出英文全称（GIS，GPS和RS等可直接用）。 例，北斗卫星导航系统（BeiDou NavigationSatellite System，BDS）。 （5）物理量、计量单位及其符号按的有关规定执行，本刊常用的单位的符号用法如下单位符号（正体）米，千米，厘米，毫米，赫兹，度、分、秒（），秒，分，小时，天。 （6）矢量、矩阵符号用黑斜体，一般变量用斜体；、等一律用正体，矩阵的转置符号上角标用正体。 上、下角标，是数字的用正体，英文变量用斜体，英文缩写用正体。 5参考文献凡论及他人工作和观点时均应标注引用文献。 本刊参考文献采用阿拉伯数字顺序编码制，请按正文引用顺序排序。 非正式出版物文献资料在文中加括号标注，不列入文后参考文献。 一般不少于10条，不超过25条。 只着录最必要的、最新的参考文献，仅限于作者直接引用并公开发表的文献，未公开发表的资料不能作为参考文献引用；全部参考文献序号在正文出现处，要以右角上标的方式从1开始按顺序一一标注出来(中、英文刊物均照此执行；中文文献不用译成英文)。 文献题目后要给出文献类型字母标识，如期刊J、专着