北斗广域差分分米级定位的分区切换算法

从2017年1月开始,北斗系统在播发基本导航电文的同时,提供了包含实时轨道改正数、钟差改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数四重广域差分参数,使得系统具备了基于系统广播的电文参数实现广域单站实时动态分米级定位的能力。实际应用表明,北斗系统播发的分区综合改正数存在中断的情况,使得实时定位存在因重新收敛而造成跳变的情况。本文分析了分区中断期间定位跳变产生的原因,提出一种适用于分区切换的广域差分分米级定位算法。采用中国境内7个北斗测站10d的静态数据和车载动态数据对新算法进行评估验证。结果表明,在分区改正数中断的情况下,分区切换算法得到的坐标误差与使用连续分区综合改正数结果一致,双频动态定位水平和高程方向分别小于0.3m和0.5m,平均三维定位精度优于0.5m;车载实时动态定位测试中,分区切换前后的单双频定位精度不受切换影响,与切换前保持一致。分区切换算法有效保证了分区改正数中断后北斗广域分米级实时动态定位的连续性。

基于DSP的GNSS实时高频姿态测量技术研究

本文研究了基于DSP的GNSS实时高频姿态测量技术。针对实时高频应用中遇到的计算时间无法满足高频需求的问题,仔细分析了时间消耗的主要特点。利用姿态测量中单历元固定双差模糊度成功率高的特点,提出一种继承模式的模糊度处理方案。该方案在没有发生周跳或者没有发生卫星升起降落的情况下,不计算模糊度参数,直接使用前一历元的模糊度,避开了模糊度的计算,大幅度的降低了计算时间。实验证明:在同一款DSP下,提出的方法能够有效的解算姿态参数,计算时间削减了33%,计算结果没有精度损失。

一种适用于BDS/GPS组合姿态测量的选星算法

随着GNSS系统的不断发展和完善,多卫星导航系统组合应用成为研究的热点。多系统的逐渐成熟带来的是单一历元可见卫星数量的成倍增加。卫星结构更加完善,解算精度更高,但计算量猛增。利用GNSS系统进行姿态测量具有组成简单、成本低、不受天气影响、没有误差积累等优点。受限于姿态测量的实时性要求,对观测到的卫星进行快速、合理的选择,在尽可能保证精度的前提下,满足实时性要求,对GNSS姿态测量具有重大的意义。提出了一种适用于BDS/GPS双系统组合姿态测量的选星算法,在保证姿态角测量精度较少损失的前提下,大大降低了单历元的计算量,在实际工程应用中具有一定的意义。

北斗广域差分信息与CNES实时改正信息的性能评估对比

北斗系统和法国宇航中心(CNES)均提供了支持北斗系统实时高精度定位的改正参数。针对服务区内用户对不同来源参数的选择问题,对比分析了CNES提供的CLK93实时数据流中的改正信息和北斗广域差分(BDSWADS)参数的可用性,并采用服务区内监测站数据进行定位解算,对两套改正参数的改正效果进行评估。北斗广域差分信息中的轨道和钟差改正数在连续性和可用性方面优于CNES实时数据流,但CLK93数据流中IGSO/MEO卫星改正数据更加完整。定位结果显示,对于B1B2伪距消电离层组合单点定位,用户可优先选择北斗广域差分参数。加入BDSWADS参数后,服务区内用户定位精度在水平和高程方向分别得到17.1%和17.2%的提升。在无可用分区综合改正数情况下,用户可选择CNES改正信息,获得北斗单系统静态厘米级,动态分米级定位结果。对于分区综合改正数服务覆盖范围内的用户,利用BDSWADS分区综合改正数可实现比CNES改正信息略高的精密定位精度。

基于线性内插算法的北斗VRS改正数精度分析

网络RTK技术是一种高度集成的高精度定位技术。目前,基于GPS的网络RTK技术研究比较深入,已经趋近成熟,但基于北斗的网络RTK系统还不够完善。本文基于长江口北斗网络RTK试验平台的实测数据,对北斗和GPS的网络RTK线性内插算法精度进行了对比,实验证明线性内插算法同样适用于北斗网络RTK,能提供较高的精度。利用生成的虚拟参考站观测量与流动站进行事后解算,得到厘米级精度。说明基于北斗系统的网络RTK能够提供与GPS相当的精度结果。

DGNSS数据传输格式RTCM3.2的介绍及解码研究

传统的网络RTK中数据中心和流动站的数据传输一般采用RTCM SC-104格式,而数据中心和参考站之间一般采用接收机厂商自定义的实时数据格式。为了满足新一代网络RTK多系统,多信息类型的实时数据传输,RTCM委员会专门推出了最新的RTCM10403.2数据格式。本文详细介绍了最新版的RTCM3.2电文特点,新增的MSM电文,编、解码方式以及对BDS系统的支持。给出了MSM电文组的解码流程,通过对实时数据进行解码实验,证明了算法的正确性和可靠性。

网络RTK网外定位精度分析

现有网络RTK在网内的定位精度已经得到充分认证,能够达到厘米级,但网外的定位精度缺乏有效验证,对流层、电离层等误差的空间相关性限制了网外定位的作业距离。对网络RTK网外定位精度进行了详细分析,采用线性模型外推空间相关误差,用虚拟参考站技术搭建网络RTK,在网外不同位置检验定位精度。结果表明:定位精度随着用户离基站网距离的增加而降低,在参考站网络模糊度固定的情况下,用户位于网外20km范围内时,网络RTK基本能提供厘米级的定位精度,超过30km时,定位精度明显下降,且波动较大。

GPS/BDS组合相对定位解算及精度分析

随着全球卫星导航系统的不断发展,多模导航定位已成为研究热点。本文对GPS/BDS组合相对定位的原理进行了阐述,编写了相关软件实现了GPS/BDS组合相对定位功能,并通过实测数据进行处理和分析,验证了方法的正确性。结果表明:在短基线下,北斗区域卫星导航系统相对定位精度可达毫米级,与GPS相当,组合系统定位精度在水平方向上有所提高,且稳定性好。

北斗广域差分分区综合改正数评估

介绍北斗广域差分服务新增的分区综合改正数的原理及使用方法,并采用共天线方式进行连续7 d的实际测试。结果显示,未升级过的单频终端伪距定位精度水平方向为2 m,高程方向为3 m,单频分区定位精度水平方向为0.55 m,高程方向为0.80 m;B1B2双频动态分区定位精度水平方向为0.30 m,高程方向为0.55 m。对观测数据进行事后解算,结果显示,在改正信息连续、稳定的情况下,双频动态定位精度水平方向为0.35 m,高程方向为0.50 m;静态模式定位精度水平方向为0.12 m,高程方向为0.22 m。不同分区改正信息取得的静态定位收敛结果之间存在微弱差异,但对定位结果的RMS影响不大。

一种适用于GPS/BDS多天线姿态测量的平差方法

为了提高GNSS姿态测量系统的精度和可靠性,提出一种适用于多天线姿态测量的3维无约束平差方法:通过一组基于4天线构型的GPS/BDS多频单历元静态实验,将所有的基线作为观测量整体进行3维无约束平差;并将平差前后的基线结果与利用平差前后的基线进行姿态角解算的结果分别进行对比。实验结果表明,在基于4天线构型的姿态角解算过程中,不论GPS还是BDS,使用这种平差方法都可使精度和可靠性指标有所提高。

北斗三频数据模糊度解算方法比较分析

分析三频模糊度解算方法,利用实测北斗不同长度基线,对比LAMBDA方法、经典TCAR(CIR)方法以及GB-TCAR方法在模糊度解算成功率、解算精度、解算时间上的效果,分析了几种方法的优缺点及主要的限制因素。结果表明,虽然LAMBDA方法在解算时间上稍逊于其他方法,但是其定位精度及适用范围很好,GB-TCAR在解算短基线模糊度时略优于CIR方法,当基线长度大于20km时,二者的优势均慢慢衰减。

北斗WADS分区综合改正数拟合模型及定位分析

针对北斗导航与广域差分服务分区综合改正数缺失和切换造成的用户端定位精度恶化和重新收敛,提出一种同时适用于系统端改正数生成和用户端定位的分区综合改正数拟合算法。通过多个临近分区的分区综合改正数与待拟合分区的改正信息之间的双差残差对待拟合分区综合改正数进行拟合,可有效填补分区综合改正数的中断弧段。利用MGEX(Multi-GNSS Experiment)监测站的数据对拟合出的分区改正参数进行定位效果评估。采用拟合分区综合改正数进行动态定位,定位精度能达到水平0.20 m,高程0.44 m,较使用原始分区综合改正数精度仅降低8%左右,但能够有效保持定位结果的连续性和精度,在提高系统服务完整性及用户定位结果的可靠性方面具有积极意义。