基于宽巷模糊度约束的GPS/BDS动态相对定位

提出了一种载波双差动态相对定位模型,并将其应用于车辆的导航定位中.首先,利用MW组合固定双差宽项组合的模糊度,再联立L1的观测方程固定双差观测值L1的模糊度,回代到L1的观测方程中求解出站的三维坐标.由于基线长度较短,双差观测值可以消除大部分误差.L1观测值的噪声较小,一旦固定了L1的模糊度,单历元就可以快速解算出测站之间相对位置的三维坐标.分别利用GPS数据与北斗数据进行解算,所得的解算精度相当,初始模糊度固定时间均短于5min,定位精度为厘米级.基于宽巷模糊度约束的GPS/BDS动态相对定位模型可以快速固定L1基础模糊度,从而实现高精度快速相对定位.该模型可以应用于实时车辆动态相对定位.

自适应换站算法及其在长距离机载GPS动态相对定位中的应用

提出采用"自适应换站"法来解决单基线处理模式难以满足长距离动态定位的问题。该方法的主要思想是:整个解算过程始终保持单基线的动态定位模式,当发现流动站与原参考站间的距离大于流动站与其他参考站间的距离时,自动更换周围最近的参考站作为新参考站;对换站前后的数据设置一定时间的重叠段,利用等价消参法将换站前后的数据进行严格的自适应融合,以保持整个解算过程的连续性。通过对实测机载数据的解算,证明该方法不仅可以克服因载体飞行距离过远而导致的定位精度下降,而且能够避免因换站所引起的前后解的不连续,计算结果表明该方法的定位精度约为2 cm。

基于飞行体间精确测距的动态相对定位方法

飞行体间的精确相对定位是实现飞行体协同工作的重要技术基础。提出了一种将飞行体惯导信息与相对距离测量信息相结合、实现两飞行体间精确动态相对定位的算法。首先利用较为精确的相对距离测量信息对两飞行体惯导系统的相对误差进行单次修正,提高了两飞行体间的单次相对定位精度。然后,利用相对距离信息进行相对机动状态的检测,并根据检测结果对状态滤波模型进行选择和切换,实现飞行体间的动态相对定位。仿真结果表明,本算法具有较高的相对定位精度和稳定性。

一种载波相位动态相对定位精度验证方法

针对动态条件下用户较难验证其接收机载波相位相对定位精度的问题,提出了一种载波相位动态相对定位精度验证方法,即用两个移动站之间的解算基线长度与真实基线长度的差值来间接反映载波相位动态相对定位的精度。仿真结果表明该验证方法有效可行且有效性在94%以上,静态实验结果进一步表明了该方法的有效性,跑车实验验证了载波相位动态相对定位精度为厘米级。

动态相对定位数据后处理方法研究

在GNSS-RTK形变检测领域中,动态相对定位由于观测时间短,误差消除不够充分,导致基线出现粗差和数据大噪声现象。针对上述问题,提出了一种改进无约束平差算法,减小了系统解算误差,对基线向量中的粗差也起到一定约束作用。针对基线向量中的残余粗差,采用抗差卡尔曼滤波算法进一步消除残余粗差,得到更精确的状态估值。与传统的滑动平均滤波、小波阈值去噪、EEMD-小波联合去噪进行实测效果比较分析,在不添加硬件资源的情况下,新方法联合滤波去噪效果突出,且保留了基线坐标域较多细节部分,基线的均方根误差从2.36cm减小到1.00cm,精度提升57.6%。

顾及GEO轨道特性的BDS相对定位研究

针对BDS系统动态相对定位较少顾及GEO轨道特性的问题,本文分析了GEO卫星空间信号质量和观测值质量,顾及GEO轨道特性,基于站间单差残差和降权因子改善随机模型;并验证分析了剔除全部GEO和部分GEO情况下的定位性能。试验结果表明,顾及GEO轨道特性剔除部分GEO卫星并对随机模型进行改善,能够保证观测卫星数量,提升了模糊度固定率和动态相对定位精度。

一种基于卡尔曼滤波的动态相对位置解算算法

在舰船海上校飞过程中,测量解算飞机相对舰船的位置会产生一定的误差。采用直接算法在解算中没有对粗大误差和GPS信号缺失进行处理,解算结果误差较大。提出了一种改进的相对位置解算算法。通过仿真实验,从方位角、俯仰角和距离3个方面,对改进算法的解算精度和直接算法的解算精度进行分析比较,仿真结果表明,改进算法能很好的提高相对位置解算精度。

长航时长距离机载GNSS动态定位中参考卫星与参考测站的自适应更换方法

相对定位技术是目前GNSS定位中精度最高、可靠性最好的一种定位模式。但在长航时、长距离的机载GNSS动态相对定位中,经常需要更换参考卫星和参考测站。如何合理有效的更换参考卫星和参考测站,是保证长航时长距离机载GNSS相对定位稳定性、连续性和可靠性的一项关键技术。对此本文提出了一种"自适应换星换站"法来解决这一问题。对于"换星"采用一个通用转换矩阵来实现换星前后双差模糊度的等价变换;对于"换站"利用等价消参法将换站前后的数据进行严格的自适应融合,以保持整个解算过程的连续性和稳定性。通过实测机载GNSS数据的解算,检验了该方法的可行性和有效性,其定位结果精度优于2cm。

BDS／GPS联合动态差分定位

本文研究了BDS／GPS联合动态差分定位方法，指出在采用广播星历时需注意BDS与GPS的椭球参数不同及星历计算方法不同，提出采用公共位置参数分别计算BDS与GPS接收机钟差以消除两个系统间的时间误差。分析了不同权比对BDS／GPS联合动态差分定位的影响，指出由于差分定位减小了导航星历等系统性误差的影响，因此权值对联合定位的结果影响较小。静态站实测数据计算结果表明：BDS／GPS联合动态定位精度优于单GPS系统的定位精度，并且随着基线长度的增加，精度提高更加明显。机载实测数据计算结果表明：BDS／GPS联合动态差分定位无论在定位有效个数还是在精度上都好于单GPS系统和单BDS系统，动态定位精度优于10厘米。

航空测量场景下的中长基线动态定位方法

单基站中长基线动态相对定位受到大气残余误差影响,无法快速固定整周模糊度,定位精度和可靠性不如短基线场景。在航空测量场景下,流动站与基准站之间的基线由短到长变化,利用短基线场景下固定的整周模糊度反算得到高精度的电离层延迟量,并对其进行建模预报。随着基线变长,利用预报的电离层延迟约束中长基线定位模型,实现快速模糊度固定。本文分析了动态长基线情形下的电离层延迟的时变特性,采用滑动窗口进行电离层建模预报,讨论了该方法在航空测量实际作业中的实施条件、定位精度及模糊度固定情况。实测机载数据的解算结果表明,使用该方法,当测量载体出发阶段处于短基线场景下,单基站相对定位结果就可以达到接近100%的模糊度固定率,且定位精度保持在厘米级,显著减小了航空测量任务的作业成本。

基于多源传感数据的千米级公铁两用桥梁线形自动化监测技术

线形监测是保障大跨度公铁两用桥梁安全运营的有效措施。基于大地测量的桥梁变形监测周期长、工作量大,受监测频次限制难以实时监测。鉴于此,本文提出了一种以GNSS(Global Navigation Satellite System)为核心的多源传感数据的桥梁线形自动化监测技术,并应用于千米级跨度的沪苏通公铁两用长江大桥。结果表明监测方案合理可行,精度可达到厘米级(水平±15 mm,高程±30 mm),具有全天候实时监测的优点,可实现瞬时极值监测及报警,为日常养护提供技术支持。

复杂测量环境下BDS-3/GPS组合RTK测量性能分析

为比较分析城市道路观测环境下BDS-3/GPS组合RTK测量性能,探讨一种基于卡尔曼滤波算法的RTK测量模型。在统一BDS-3/GPS组合RTK测量时空基准的基础上,建立RTK观测方程模型,利用LAMBDA算法快速确定双差整周模糊度,并基于卡尔曼滤波算法求解RTK观测方程模型测量结果;基于Visual Studio 2020平台,运用C/C++编程语言,设计和开发RTK数据处理软件(KalRTK),并比较分析BDS-3/GPS组合RTK测量结果。通过城市道路实测数据分析结果表明,BDS-3系统沿东西向跟踪卫星能力要略弱于GPS系统;BDS-3/GPS组合RTK测量的平面精度与高程精度均优于1.6cm,点位精度优于2.2cm,与GPS双频RTK测量精度基本相当,但优于BDS-3双频RTK测量精度。

基于GNSS浮标数据的PPP和PPK方法解算海面高精度对比分析

全球导航卫星系统(GNSS)浮标技术的广泛应用为海面高测量提供了一种新的思路和方法。使用直径为2 m的GNSS浮标采集了5 d的GNSS观测数据,通过精密单点定位(PPP)和事后处理动态相对定位(PPK)方法对数据进行解算,得到海面高,并对解算的海面高进行低通滤波,将滤波前后的海面高数据与压力计观测的海面高进行对比分析。结果显示:PPP和PPK方法的解算精度(内符合精度)相当;与压力计的对比结果表明,PPK方法的解算精度略高于PPP方法,其与压力计数据的差值整体上较小,但精度相差不大;在滤波后,PPP和PPK方法的定位精度都得到了提高,滤波处理有助于提高海面高观测精度。

RTK在小区域测量中高程精度的研究

利用RTK进行数据采集和施工放样已成为当今一种非常重要的的测绘手段,其水平方向精度已得到公认,而垂直方向精度问题还需要进行更进一步的研究。本文通过RTK结合普通水准在一个小区域内,对一些固定点高程进行了检测,从结果看,RTK水准能够从控制测量到碎部测量满足大比例尺测图的需要。这项研究也对目前CORS的推广使用具有一定的借鉴作用。

非线性基线长约束条件线性化近似对模糊度解算的影响

GNSS动态相对定位中常附加非线性的基线长约束进行解算,而LAMBDA方法只能处理无约束或者线性约束的模型,为了应用LAMBDA方法,应对非线性约束条件进行线性化近似。通常附加该约束后,模糊度固定成功率会提高,但对于超短基线有时反而会降低。何种条件下附加线性化近似的基线长约束条件可以提高模糊度固定成功率尚未有定论。本文基于附加基线长约束的GNSS相对定位数学模型,推导基线长约束条件线性化近似余项对浮点解的最大影响值公式,给出基线长约束能否线性化近似的诊断条件。当该条件满足时,线性化近似余项影响可以忽略,附加线性化近似的基线长约束可以改善浮点解解算精度,提高模糊度固定成功率;若不满足,则线性化近似余项影响可能不可以忽略,附加约束会因浮点解有偏不能固定为正确的模糊度,并通过算例验证了相关结论。

惯导辅助GNSS整周模糊度快速固定

为了实现高精度全球定位系统(global positioning system,GPS)动态相对定位,文章根据惯性导航系统(inertial navigation system,INS)短时间内精度较高,不易受到外界干扰的特点,提出使用INS输出的位置信息辅助确定整周模糊度算法。在分析INS精度的基础上,利用INS辅助确定模糊度,比较恢复整周模糊度所需要的时间,评估加入INS对固定整周模糊度的帮助。实验结果表明,如果出现短时间的信号失锁,在INS的辅助下,固定模糊度所需要的时间可以被大幅度缩短;当信号失锁持续2s内时,整周模糊度可以被瞬时恢复。

GNSS RTK实时自适应换站方法

在中长基线的GNSS动态相对定位中,随着基线长度的增加,参考站与流动站之间误差的相关性会下降,导致模糊度无法快速固定,定位性能下降。在多GNSS参考站条件下,可以通过自适应选择距离更近的参考站,形成更加合理的基线,以保障RTK定位的精度。为解决换站后重新初始化模糊度所带来的定位结果重新收敛问题,本文提出了一种GNSS RTK实时自适应参考站换站算法,引入原参考站与新参考站之间的双差模糊度作为辅助,从而得到准确的新参考站与流动站之间的双差模糊度先验信息,避免了换站后模糊度的重新初始化,得到了连续的高精度定位结果。该方法可适用于实时定位,能够满足大范围RTK高精度连续定位的需求。利用香港CORS站数据进行验证,结果表明,本文换站算法能够克服换站导致的定位重收敛问题,且能够保障换站前后获得连续的高精度定位结果。

一种多基准接收机条件下的载波相位差分报文优化生成方法

实时动态相对定位(RTK)以其精度高的特点广泛适应于精密RTK测绘和高精度导航等领域。为了保证系统的完好性,基准站设置多台基准接收机,因此需要选取状态最优的基准接收机用于RTK定位的基准。在多基准接收机条件下,本文提出了完好性算法结合残差以及多基准优选的方法生成RTK报文,优选出状态最好的基准接收机,确保播发的报文数据质量高且卫星数多。该方法经过多次故障加注试验,验证了该方法能够优选出综合状态最佳的基准接收机作为基准,从而保证移动站的定位精度和定位成功率。

浅析GPS测量技术在工程测量中的应用

工程测量中GPS测量技术的应用水平,会影响到测量值的精度,从而影响到工程整体质量水平。本文通过分析GPS测量技术的原理与特点,进一步分析了工程测量中GPS测量技术的具体应用。

不同气候条件下几种对流层模型性能分析

对流层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)高精度定位测量的重要误差源之一。鉴于对不同气候条件下对流层模型性能分析不足,针对高压低温低湿、低压高温高湿气候条件,通过相对动态定位实验来比较萨斯塔莫宁(Saastamoinen)、改进霍普菲尔德(M-Hopfield)、新布伦瑞克三代(UNB3)这三种对流层模型精度并分析其适用性能。实验结果表明:低压高温高湿环境下,坐标偏差序列波动相对剧烈且在垂直方向上多峰值,各模型坐标解算精度相对更低且模型间精度差异更大,UNB3模型整体改正效果更好。高压低温低湿环境下,Saastamoinen模型更为适用,在垂直方向上表现显著,M-Hopfield模型次之。气象因子(气压、气温、相对湿度)影响对流层延迟量且气压影响程度相对低于气温与相对湿度。高压低温低湿环境下模糊度固定率高出约15%,UNB3模型定位的模糊度固定率高于Saastamoinen与M-Hopfield模型,且后两种模型的模糊度固定率相差不大。