密林环境空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术

针对密林中卫星信号遮挡难以实现快速高精度定位的问题,提出了一种密林环境空地协同全球卫星导航系统/超宽带(GNSS/UWB)高精度定位方法。该方法综合考虑无人机平台在空旷环境快速运动与超宽带的强穿透性测量等特征,通过无人机携带GNSS/UWB集成化载荷,以移动单基站模拟多基站,配合密林中UWB标签组网测距,完成密林中UWB标签定位。对基站布设方案展开研究,为密林环境下空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术应用提供基站布设指导和依据,并且利用密林环境下实测测距实验+仿真定位实验对提出的方法进行验证。结果表明,所述方法可有效实现密林环境下的快速高精度定位,精度达到分米级,并且通过优选基站布设网型、范围及高度可有效提高定位精度,为密林环境下快速高精度定位方法提供了理论支撑。

双线程滑动窗口多系统GNSS超快精密定轨实现及评估

全球导航卫星系统(GNSS)超快精密定轨为GNSS实时应用提供了高精度空间基准。基于天地协同定位、导航与授时(PNT)网络服务中心实现了四系统GNSS卫星超快精密定轨,并对定轨结果进行精度评价。介绍了天地协同PNT网络的概念内涵以及网络服务中心部署的超快精密定轨软件架构和详细功能,并针对实时应用需求提出了一种双线程滑动窗口超快精密定轨策略。最后利用重叠弧段比较、与外部轨道产品比较以及卫星激光测距(SLR)检核3种方式对定轨结果进行了精度评价。结果表明,与武汉大学分析中心的最终事后精密轨道产品相比,四系统GNSS MEO卫星预报6 h弧段的径向均方根(RMS)误差整体在2~5 cm水平,BDS2 IGSO卫星最小一维RMS误差在10~15 cm水平;GPS和Galileo卫星的SLR检核残差均值在1~3 cm水平,标准差在3~6 cm水平,能够满足后续厘米级实时应用对空间基准的精度需求。

综合PNT应用服务体系:概念框架、技术路线与应用展望

综合定位、导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)体系是我国数字化经济社会运行发展的重要支撑,以北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)为核心的综合PNT应用服务是我国未来时空信息领域技术与产业的发展重点.本文首先定义了“按需弹性可伸缩综合PNT应用服务体系”概念,提出了“一体白盒(软件定义节点)+统一网络(弹性可伸缩系统)+网信场图(智能运管服务)+智能博弈(复杂任务决策)”的应用服务框架,设计了“固基、强网、增效”的综合PNT应用服务技术路线,给出了“公网+专网+机动网”的综合PNT应用服务模式,并对应用前景进行了展望.未来以“北斗+低轨+5G+伪卫星+位置大数据”为核心的综合时空应用服务体系将为多层次、多领域用户提供北斗室内外泛在空间云端协同的精准位置服务,助力全社会数字化转型.

Galileo精密单点定位模糊度固定模式下定位性能评估

模糊度固定是提升精密单点定位精度和快速收敛的主要因素之一,相位偏差、硬件延迟与模糊度参数无法正确分离是导致模糊度非整数特性的主要原因。采用德国地学研究中心(GFZ)公开发布的包含相位偏差的整数钟产品GBM,并基于全球分布的5个MGEX连续跟踪站年积日290~296的观测数据,对比分析单伽利略卫星导航系统(Galileo)精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)在固定解模式和浮点解模式下的定位精度和模糊度固定率。实验结果表明,模糊度固定模式下的定位精度,5个测站E方向提升都在83%以上,N方向提升在55%以上,U方向除了MATG测站,其他在65%以上,模糊度固定率方面,除了MATG站以外都优于60%。

基于WUM精密钟差产品的BDS-3星载原子钟性能评估

导航卫星星载原子钟的在轨性能直接影响导航系统定位、导航与授时(Position, Navigation and Timing, PNT)服务的精度和稳定性。基于武汉大学MGEX分析中心发布的精密卫星钟差产品,对BDS-3卫星星载原子钟的频率稳定性、钟差预报精度和钟速变化特征开展了分析评估。对GPS III和Galileo FOC卫星的星载原子钟性能开展分析,并与BDS-3的星载原子钟性能进行了对比。结果表明,BDS-3 PHM的平均天稳定度为4.62×10-15, 7 d钟差预报精度为2.3 ns, 10 d钟率变化为1.79×10-14s/s,其长期性能优于GPS III和Galileo FOC星载原子钟。值得指出的是,BDS-3 C19 RAFS的在轨性能远优于其他BDS-3 RAFS。

GNSS兼容频点动态PPP性能分析

为验证GNSS兼容频点定位性能,给出了顾及系统间偏差的PPP模型,推导了各GNSS兼容频点卫星UCD改正模型。基于全球范围内的MGEX测站,从5个方面开展了7种定位模式下,动态PPP性能分析。结果表明:(1) BDS-3兼容频点在3个单系统测试中最优,定位率、PDOP及可用卫星数分别为97.61%、1.94和9,Galileo次之,GPS最差;(2) BDS-3与其他系统的联合模式要优于其它系统间的联合,并且在GNSS联合定位中,BDS-3贡献最大;(3) BDS-3/Galileo联合模式收敛时间最快和收敛精度最高,E、N、U各方向收敛时间分别为22.70、7.99、11.17 min,收敛精度分别为1.6、1.2、4.9 cm;(4) BDS-3与其他系统联合均可显著加快收敛时间和提高收敛精度。可明显看出,BDS-3在GNSS兼容互操作发展方向扮演着重要的角色。

地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨

下一代导航系统拟纳入低轨卫星(LEO)作为增强和备份。研究了地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨(POD)理论与方法,基于实测国际地面站(IGS)和低轨卫星星载GNSS数据,通过建立高精度动力学模型和观测模型,根据全球测站和区域测站两种情况进行了导航星与低轨星的联合精密定轨试验。结果表明,联合定轨可同时获得导航星和低轨星厘米级的定轨精度。低轨星作为高动态天基测站,对导航星定轨精度的提升程度可达20%~90%。

结合坐标变换的GM(1,1)模型及其变形预测应用

传统GM(1,1)模型以指数函数预测,而其一次累加序列的拟合函数曲线与实测序列的一次累加序列曲线并不重合,存在相近、相交或相离的趋势,导致后期预测的一次累加值存在误差。基于此,提出以序列下标(时间)为横轴,以序列值为纵轴建立平面直角坐标系,在坐标系内对一次累加序列拟合预测值进行先平移后旋转的坐标变换。变换后的点形成新的折线,则将原横坐标在新的折线或折线延长线上对应的纵坐标值作为一次累加最终预测值,累减还原后即可得到建模序列后期预测值。以两个工程实例对变形预测数据进行了验证,证实该方法可有效提高预测精度,对实际工程具有参考价值。

基于ln(x+c)变换的GM(1,1)模型及其变形预测

针对原始数据序列不满足ln(x)变换要求和变换后的数据序列不满足建模要求两种情况,提出了对原始数据序列进行ln(x+c)变换,先从理论上证明了此种变换可以使建模数据序列的光滑度提高,进而提高所建模型的预测精度,另外还给出了基于建模序列近似确定最佳常数c的方法。然后,选取满足建模要求的递增变形数据序列,通过实例模拟得到了实测值与预测值接近的结果,论证了此种变换的有效性及实用性。该方法弥补了原始数据序列和对数变换序列的不足,拓宽了灰色GM(1,1)模型的应用范围,使模型的拟合精度和预测精度均得到提高。

BDS/GPS精密单点定位性能分析

北斗特殊的卫星星座布局导致不同地域用户的卫星观测结构存在差异,基于XMIS、POHN和MAYG站的数据讨论了北斗星座结构对精密单点定位（PPP）技术定位性能的影响,分析了BDS观测数据对BDS/GPS联合PPP定位的改善。分析表明,北斗卫星几何结构和卫星频繁升降是导致北斗动态PPP定位精度差的重要原因,因此,对于北斗系统地面观测条件较差的用户站而言,无法基于单北斗动态PPP实现高精度定位,但是可将北斗系统作为有效补充,采用BDS/GPS联合PPP动态定位方式进行高精度定位,虽然该方式对定位精度改善不明显,但是可有效改善收敛速度（约为20%~45%）。

基于GLONASS三频组合观测值的周跳探测与修复

基于现代化的GLONASS三个频率线性组合观测值的特征,选取三种线性无关组合,对G3载波相位观测值进行模拟,建立三频率组合观测值结合伪距探测周跳的模型。实例验证该方法提高了GLONASS载波相位周跳的探测与修复能力。

基于Kalman滤波的实时动态相对定位方法

常规实时动态定位(Real Time Kinematic,RTK)模糊度解算策略是基于当前时刻观测数据快速确定模糊度,在后续最小二乘方程中将该模糊度作为已知值,该方法会导致后续定位结果存在系统性的偏差甚至错误。针对该问题,设计了基于Kalman滤波的RTK解算方法,该方法以固定的模糊度为已知量进行强制约束来提高模糊度解算的可靠性。基于实测数据验证分析表明,该方法在超短和中长基线下具有定位精度稳定的优点。

电网GIS建设野外数据采集及处理应用程序开发

电网GIS空间信息服务平台是我国能源部门近期的重大建设项目。电网GIS数据库又是项目建设的基础及核心部分。针对采集的海量的入库数据:基础地理空间数据、电网资源空间数据、属性数据等,利用自开发的C#程序对采集的数据进行处理及管理,减轻了作业人员的工作量,避免了人为错误的发生,且调用起来非常方便,提高了整个工作的效率。实践应用表明与同类软件相比,其优势较强,且具有较好的使用及推广价值。

一种新的中长基线GPS RTK解算方法

为了消弱站间星间双差(以下简称双差)对流层延迟和电离层延迟的影响,减小中长基线下卫星升降对模糊度固定成功率的影响,实现中长基线实时动态高精度定位,设计了1种新的中长基线RTK解算方法。该方法以双差非组合观测量为基础,将残余的相对电离层和对流层天顶延迟视为高斯马尔科夫过程进行估计,在卡尔曼滤波方程中,同步估计用户站位置、相对对流层延迟、相对电离层延迟和双差模糊度,设计了部分模糊度固定策略及固定的模糊度进行强制约束,以提高模糊度解算的成功率和可靠性。基于实测数据分析了该方法在模糊度固定和RTK定位精度等方面的性能。结果表明:该方法能有效地改善中长基线模糊度固定的有效性,可提高实际环境的模糊度固定比率,改善定位性能。

PPP＿AR模糊度固定模式下的PPP性能分析

利用6个IGS跟踪站一周的静态数据,采用采样间隔为30s的卫星钟差产品,对精密单点定位(PPP)整周模糊度的固定模式——PPP_AR模式和常规的浮点解模式下的定位精度和收敛时间进行了比较试验。结果表明,PPP_AR模糊度固定模式下,数据之间具有自洽性,定位精度在E-W和N-S两个方向的RMS都优于1cm,在U-D方向优于3.5cm,明显高于浮点解模式下的定位精度。且PPP_AR模式下整周模糊度的固定率都在93%以上。PPP_AR模式下的收敛时间集中在20~25min,浮点解模式25~35min。

BDS/Galileo融合精密单点定位性能评估

【目的】针对传统精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)模糊度非整数特征的问题,基于整数钟产品完成模糊度的固定,验证单Galileo系统PPP模糊度固定对定位性能的影响以及BDS/Galileo双系统组合相比单Galileo系统在定位性能方面和模糊度固定率方面的提升。【方法】基于真实数据开展实验验证,通过解算单Galileo及BDS/Galileo双系统组合PPP模糊度固定模式下定位精度跟模糊度浮点解模式下进行比较,评估不同模式下的定位性能及模糊度固定率的提升。【结果】单Galileo系统模糊度固定模式下,5个测站E方向的提升明显,Galileo系统固定解模式下定位精度和收敛时间相对于浮点解状态有一定提升,加入BDS2/BDS3后5个测站E方向的定位精度提升率都在70%以上,另外两个方向效果没有E方向明显。【结论】模糊度固定是提升精密单点定位精度和快速收敛的主要因素之一,正确固定模糊度可以提升定位性能,加入BDS系统后相比单Galileo系统在定位性能及模糊度固定率方面有进一步的提升。

北斗中长基线静态解算算法实现及结果分析

该文对北斗中长基线静态基线解算的算法模型进行了介绍,基于北斗双频观测数据,对站间小高差和站间大高差中长基线的解算精度进行了测试和分析。实测结果表明:站间小高差基线各时段解算精度均优于平面1 cm+1 ppm,高程2 cm+2 ppm;站间大高差基线绝大部分时段解算精度均优于平面1 cm+1 ppm,高程2 cm+2 ppm,在解算时段长度为4 h时,解算精度优于平面1 cm+1 ppm,高程2 cm+2 ppm的时段比例高于95%。

电离层改正模型对GPS共视时间传递的影响分析

本文以2016年001~010d的观测数据，分析了广播星历的电离层模型、全球格网电离层模型、消电离层组合模型三种不同的电离层模型对4对IGS站间GPS共视时间频率传递的影响。结果表明，广播电离层模型模式下GPS共视时间频率传递的RMS值最大，表明精度最差；电离层格网模型模式下RMS值较小，表明精度比较高，消电离层组合模型模式下除了NANO跟ALBH的站间RMS值大外，相应的精度较差外，其它3组站间跟电离层格网模型的精度相当。

北斗短基线高精度相对定位软件实现及结果分析

本文首先介绍了北斗短基线高精度相对定位软件的算法实现和工作流程,对静态基线解算和RTK解算的异同进行了总结,对短基线的静态解算精度、时段长度和RTK解算精度进行了测试和分析。实测结果表明:静态基线解算各时段解算精度平面优于1cm+1ppm,高程优于1cm+2ppm,短基线适宜的解算时段长度为1小时至1.5小时;RTK解算精度低于静态基线解算精度,在1sigma情况下,RTK解算的平面精度和高程精度接近静态基线解算精度水平。

PPP-RTK服务端卫星钟差估值性能分析

【目的】针对实时动态精密单点定位(precise point positioning-real-time kinematic,PPP-RTK)技术几何固定模型解算的卫星钟差的性能,开展相关实验,评估此类卫星钟差估值在传统GNSS应用中的能力水平。【方法】通过将解算的钟差与国际GNSS服务(international GNSS service,IGS)精密钟差进行比较,并将其应用于动态精密单点定位(precise point positioning,PPP),以评估钟差估值的性能。【结果】评估了该模型逐历元策略解算的卫星钟差精度,证实其能够满足传统GNSS应用亚米级精度的增强信息需求。【结论】PPP-RTK作为一项新的高精度定位技术,其服务端能够提供丰富的增强信息。卫星钟差作为该技术几何固定模型提供的增强信息之一,不仅能够服务于PPP-RTK的用户端,而且能够兼容传统需要卫星钟差的应用。