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Precision-Aided Partial Ambiguity Resolution Scheme for Instantaneous RTK Positioning

Castro-Arvizu, J. Manuel und Medina, Daniel und Ziebold, Ralf und Vilà-Valls, Jordi und Chaumette, Eric und Closas, Pau (2021) Precision-Aided Partial Ambiguity Resolution Scheme for Instantaneous RTK Positioning. Remote Sensing, 13 (15). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs13152904. ISSN 2072-4292.

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Kurzfassung

The use of carrier phase data is the main driver for high-precision Global Navigation Satellite Systems (GNSS) positioning solutions, such as Real-Time Kinematic (RTK). However, carrier phase observations are ambiguous by an unknown number of cycles, and their use in RTK relies on the process of mapping real-valued ambiguities to integer ones, so-called Integer Ambiguity Resolution (IAR). The main goal of IAR is to enhance the position solution by virtue of its correlation with the estimated integer ambiguities. With the deployment of new GNSS constellations and frequencies, a large number of observations is available. While this is generally positive, positioning in medium and long baselines is challenging due to the atmospheric residuals. In this context, the process of solving the complete set of ambiguities, so-called Full Ambiguity Resolution (FAR), is limiting and may lead to a decreased availability of precise positioning. Alternatively, Partial Ambiguity Resolution (PAR) relaxes the condition of estimating the complete vector of ambiguities and, instead, finds a subset of them to maximize the availability. This article reviews the state-of-the-art PAR schemes, addresses the analytical performance of a PAR estimator following a generalization of the Cramér–Rao Bound (CRB) for the RTK problem, and introduces Precision-Driven PAR (PD-PAR). The latter constitutes a new PAR scheme which employs the formal precision of the (potentially fixed) positioning solution as selection criteria for the subset of ambiguities to fix. Numerical simulations are used to showcase the performance of conventional FAR and FAR approaches, and the proposed PD-PAR against the generalized CRB associated with PAR problems. Real-data experimental analysis for a medium baseline complements the synthetic scenario. The results demonstrate that (i) the generalization for the RTK CRB constitutes a valid lower bound to assess the asymptotic behavior of PAR estimators, and (ii) the proposed PD-PAR technique outperforms existing FAR and PAR solutions as a non-recursive estimator for medium and long baselines.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142622/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Precision-Aided Partial Ambiguity Resolution Scheme for Instantaneous RTK Positioning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Castro-Arvizu, J. ManuelJuan.CastroArvizu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2361-4641NICHT SPEZIFIZIERT
Medina, DanielDaniel.AriasMedina (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1586-3269NICHT SPEZIFIZIERT
Ziebold, Ralfralf.ziebold (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0488-6457NICHT SPEZIFIZIERT
Vilà-Valls, JordiJordi.VILA-VALLS (at) isae-supaero.frhttps://orcid.org/0000-0001-7858-4171NICHT SPEZIFIZIERT
Chaumette, EricEric.CHAUMETTE (at) isae-supaero.frhttps://orcid.org/0000-0002-7029-3019NICHT SPEZIFIZIERT
Closas, Paupau.closas (at) northeastern.eduhttps://orcid.org/0000-0002-5960-6600NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2021
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/rs13152904
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Marais, JulietteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hsu, Li-TaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gu, YanleiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:RTK, GNSS, precise positioning, ambiguity resolution, PAR, CRB, integer least squares
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Navigation 4.0
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nautische Systeme
Hinterlegt von: Castro Arvizu, Juan Manuel
Hinterlegt am:20 Sep 2021 13:33
Letzte Änderung:20 Sep 2021 13:33

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