适用于高高原机场GPS/BDS导航快速选星算法分析

卫星导航系统是民航飞机导航的主要手段之一。因高高原机场环境复杂多变,单一GPS导航系统难以满足现实需求。基于GPS/BDS双模导航能显著提高导航性能,具有明显优势。但这将带来大的卫星冗余,增加了计算量的同时会引入更多低导航质量的卫星。为此,针对高高原机场情况,提出一种基于卫星仰角和方位角的快速选星算法,可以减少计算负担,同时自动选出高质量卫星信号,满足实际的导航需求。最后,选取4个典型的高高原机场场景对算法进行了充分的仿真实验分析。仿真结果验证了所提方法的有效性。

不同接收机天线相位中心改正模型对GPS/BDS精密定位的影响

针对国产不同品牌不同型号的地面接收机天线相位中心(antenna phase center,APC)模型及仪器厂商模型差异,本文分别采用相对定位及精密单点定位(precise single-point positioning,PPP)方法,分析了GPS/BDS高精度定位中基于不同APC改正模型引起的站点估计位置差异,获得了各不同天线APC改正模型对站点估计位置影响的平均差异值.试验结果表明:不同APC改正模型对站点定位精度的影响相当,对站点估计位置在平面方向影响较小,U方向影响较大;同一种类型的天线在不同实验区域造成的影响具有较好的一致性;同品牌天线对站点估计位置的影响有一定的相似性,尤其是同品牌系列产品其相位中心的影响更为接近.

播总控校时系统GPS/BDS卫星信号接收条件改良方案研究

本文阐述了电视播出系统总控校时系统的架构与实现策略,优化了GPS、BDS卫星信号的接收条件,从而提升了校时系统的稳定性。该方案为播总控系统提供了精确且可靠的时间基准,促进了系统同步运行,确保电视信号的精准播出,为播出安全奠定了坚实基础。

卫星分群的抗差Kalman滤波在GPS/BDS融合精密单点定位中的应用

抗差Kalman滤波是控制GNSS动态导航定位中观测异常的有效算法,当应用到GPS/BDS实时动态精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)时,会出现某些历元定位精度甚至不如单一系统定位精度高,这主要是因为同一接收机接收的不同种类卫星观测量的随机特性不同,使得观测量验后残差的分布特性不一致,抗差估计时随机特性不同的观测量验后残差互比,反而对某一系统优质数据也进行了降权,导致定位结果出现偏差,减弱了GPS/BDS融合精密单点定位的优势。针对这一问题,提出了卫星分群的抗差Kalman滤波算法,并应用到GPS/BDS融合精密单点定位中,算法的核心是在每一历元观测数据质量控制时根据卫星类型分类构建方差膨胀因子,给出了算法的实施步骤,最后通过MGEX实测数据进行了验证,结果表明算法应用到GPS/BDS融合精密单点定位中,相较传统的抗差Kalman滤波算法在东、北、天三个方向分别提高了34.6%、33.3%、31.0%,同时表明该算法提高了GPS/BDS融合精密单点定位的可靠性。

GPS/BDS混合双差分RTK定位方法及结果分析

提出一种单/双频GPS/BDS双系统融合的混合双差分RTK处理办法,推导出GPS/BDS混合双差分模型,并给出模型中不同系统观测值之间的时延偏差不一致、观测频率不一致问题的解决方法。与目前的标准双差方法相比,混合双差方法增加了一颗卫星的观测方程,其观测信息利用更为充分。推导结果表明,当截止高度角为50°时,对于单/双频RTK,模糊度固定正确率分别从47.96%和82.16%提高到61.86%和85.75%,同时模糊度固定的错误拒绝率分别从56.23%和7.46%降低到43.61%和1.85%。

GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合RTK在不同截止高度角下定位性能分析

针对单系统RTK在有遮挡信号的环境中难以实现高精度定位的问题,提出使用GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合RTK定位方法,并建立四系统伪距和载波相位双差非组合的数学模型,顾及GLONASS解算双差模糊度存在的频间偏差,利用LAMBDA模糊度搜索方法固定模糊度参数,用自主开发的软件对短基线数据进行双频RTK数据处理,获得不同卫星截止高度角下的定位结果并与单系统定位对比分析。实验结果表明,在40°大截止高度角下,四系统组合RTK定位能快速获得固定解,得到平面0.8 cm、高程3.3 cm的定位精度,改善遮挡信号区域RTK定位的连续性、可用性、可靠性和定位精度。

GPS/BDS单历元基线解算中随机模型的确定

相对于以往的经验随机模型和高度角模型,提出采用Helmert验后方差估计来确定GPS/BDS组合系统单历元基线解算过程中来自不同系统、不同类型观测值的权阵。数据处理结果表明,Helmert方差估计模型更合理地确定了组合系统相对定位的随机模型,有效提高了单历元模糊度搜索的成功率及基线解算的精度和可靠性。

0.18 μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端

采用低中频架构设计了一种0.18μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端,能在GPS L1模式或BDS B1模式下工作。通过频率自适应电路调整中频滤波器的时间常数,降低其频率不确定度;压控振荡器中加入4位开关电容阵列,以提高频率调谐范围和相位噪声性能;通过硬件复用的方式降低系统功耗。测试结果表明,在1.8 V电源电压下,功耗37.8 m W,电压增益为103 d B,GPS L1和BDS B1波段噪声系数均小于3.2 d B。

GPS/BDS组合姿态测量及精度分析

给出了GPS/BDS组合双差观测模型和姿态测量解算算法,采用Kalman滤波进行动态基线解算的参数估计,利用LAMBDA方法固定双系统模糊度,获得动态基线固定解,最后通过基线的坐标系转换获得姿态角。比较了单系统和GPS/BDS双系统静态姿态角与动态短基线解算结果。试验结果表明,GPS/BDS组合姿态测量的精度和可靠性较GPS单系统都有显著提高。

基于GPS/BDS组合的浅海AUV定位性能分析

针对水下机器人在浅海工作时定位误差大的问题,在浅海电磁波信号衰减不大的情况下,文中重点介绍一种基于GPS/BDS双模组合定位技术的浅海水下机器人高精度定位导航系统,为了比较双模定位系统的定位性能,设置了GPS和BDS单模定位系统作对比,提出了使用中值滤波算法和卡尔曼滤波算法相结合的定位数据处理方法,通过对双模定位系统测试数据的滤波处理,得出系统的定位性能。测试结果表明,双模定位系统的定位精度要高于单模定位系统;中值滤波和卡尔曼滤波相结合算法的应用能够明显提高双模定位系统的定位精度。

GPS/BDS和IMU融合技术在无人配送车定位解算中应用研究

为了提高无人配送车定位精度,将GPS/BDS和惯性测量单元(IMU)多传感器融合技术用于无人配送车定位系统。为了解决GPS/BDS和IMU定位解算时产生的信号缺失和累计误差而导致的定位精度不高,抗干扰差等问题。本文采用CKF算法将GPS/BDS和(捷联惯导)SINS解算出的定位结果进行滤波处理,从而提高定位精度。当GPS/BDS定位接收模块信号缺失时,将IMU提供的数据结合SINS算法解算出无人配送车的当前位置;在IMU定位过程出现的累计误差问题处理上,利用CKF处理过GPS/BDS接收机数据进行矫正。为了验证融合GPS/BDS和IMU的定位解算方法的优越性,实验中使用单个BDS定位系统进行定位结果比较。实验结果表明,使用本文所述方法速度误差减少了27.89%,位置误差减少了38.81%,能有效提高无人配送车在配送物品的过程中定位的精确度和稳定性。

单频GPS/BDS组合变形监测系统精度测试

为测试单频GPS/BDS组合变形监测系统的精度,选择在五强溪库岸边坡环境,采用人工变形模拟位移装置进行了多组精度测试实验数据采集,并采用自主研发的GPS/BDS组合变形监测数据处理软件进行数据处理。结果表明,在该库岸边坡变形监测环境下,单频GPS/BDS组合变形监测系统的定位精度优于GPS、BDS单系统,其定位精度比单频GPS系统在E方向提高0.8mm,N方向提高1.2mm,U方向提高4.5mm。说明在有较多遮挡的变形监测环境中,GPS/BDS组合系统能明显改善监测精度。

考虑卡尔曼滤波伪观测值的Helmert方差分量估计及其在GPS/BDS组合PPP中的应用

在GPS/BDS组合PPP中,引入基于卡尔曼滤波的Helmert方差分量估计来确定PPP中各类观测值的权重,针对卡尔曼滤波预报值权阵与观测值权阵验前单位方差不一致的情况,将卡尔曼滤波预报值作为伪观测值,与观测值一并进行Helmert方差分量估计处理。实验证明,该方法能够在合理确定当前历元各类观测值权重的基础上,有效平衡观测信息与预报信息对参数估计的贡献,可显著改善GPS/BDS组合PPP的收敛速度与定位精度。

基于单个GPS/BDS信标台增强的实时精密单点定位

随着IGS实时服务的推广,实时轨道、钟差产品可用于实时PPP;然而,在一些通讯条件差的地方,如偏远山区和广袤的海洋,差分信号的播发与接收仍然是实时PPP的障碍。文中提出一种基于单个GPS/BDS信标台的实时PPP定位方法:基站采用广播星历和无电离层伪距、相位观测值,实时估计耦合轨道、钟误差;单向通讯的方式播发给用户端,减小通讯量,提高用户端的定位性能。经过分别距参考站约200km和300km的流动站进行验证,通过约10~12min收敛,GPS/BDS组合可得到水平优于20cm的定位精度。本案验证了采用广播星历进行实时PPP的可行性,为海洋和偏远地区提供一种高精度定位方法。

一种基于GPS/BDS观测值的抗多路径误差导航定位算法

提出一种抑制卫星导航定位中多路径误差的算法,采用双卫星系统GPS/BDS的伪距和多普勒观测值,增加了观测值数据的有效性,结合抗差自适应卡尔曼滤波模型,减弱了城市稠密建筑中卫星导航定位多路径误差对定位的影响。城市车载实验结果显示,与GPS单系统伪距定位相比,采用GPS/BDS伪距定位,点位精度由4.9m提高到4.3m;采用本文算法,点位精度进一步提高到3.4m,验证了本文算法的有效性。

GPS/BDS的RTK定位平面精度分析

为了对比分析GPS、BDS、GPS/BDS三种实时动态定位(RTK)的精度,进行了6d的连续观测.实地观测结果显示:在短基线的情况下,GPS/BDS的RTK平均平面定位精度高于GPS或者BDS的两倍;三种定位结果均表现为南北方向误差大于东西方向;BDS/GPS RTK定位误差的方向差异性较小,BDS与GPS的定位误差方向差异性基本一致,均较大;在同一卫星系统下PDOP值与定位精度之间没有显著的相关性。

GPS/BDS组合精密单点定位性能分析

文章利用3个MGEX跟踪站的观测数据以及GPS和BDS精密轨道和钟差产品,研究了GPS/BDS双系统组合精密单点定位的理论模型并分析了其收敛速度和短时间(4 h)内的定位精度。计算结果表明:静态定位时,BDS收敛较慢,平均收敛时间为70 min,收敛后平面精度优于5 cm,高程精度优于8 cm;GPS/BDS组合的收敛速度较GPS快,定位精度与GPS接近;动态定位时,BDS平均收敛时间为100 min,平面定位精度优于8 cm,高程精度优于12 cm。由此说明,GPS/BDS组合显著提升了收敛速度,但是定位精度和GPS相比并没有明显提升。

基于正则化的GPS/BDS单频单历元模糊度固定

针对单频单历元模糊度固定中的秩亏问题,给出一种基于双差载波系数阵奇异值分解的正则化方法。通过对坐标改正参数进行约束,改善法矩阵的病态性,并结合LAMBDA方法实现单历元模糊度固定。采用长度不同的两组GPS/BDS基线数据进行单频单历元模糊度解算,并与选权拟合法比较。结果表明,采用该方法,5.8m基线BDS系统模糊度解算成功率提高17.61%,2.34km基线GPS、BDS及GPS/BDS模糊度解算成功率分别提高4.67%、3.56%和3.63%。当截止高度角为10°时,E、N方向定位精度达到mm级,U方向达到mm至cm级。

GPS/BDS分类组合定位的指数加权Helmert方差分量估计法

针对北斗卫星导航系统(BDS)星座结构复杂、不同类型卫星观测值残差差异较大的不利条件,将BDS系统中IGSO、MEO、GEO 3种卫星的观测值进行分类定权,提出一种顾及历史权比的指数加权Helmert方差分量估计法来精确确定不同系统之间观测值的权阵。为了验证该方法在GPS/BDS组合定位中的有效性,采用单点定位模型分别进行静态和动态导航实验,并将其定位结果与等权模型以及不考虑指数加权的Helmert方差分量估计方法进行对比。结果表明,采用改进的加权方法,在东、北、天3个方向的定位精度均获得显著提高,在静态条件下,相对于等权模型,改进方法 3个方向的定位精度提高幅度分别达到50.0%、51.0%和42.0%;在动态条件下,定位精度提高幅度分别为10.0%、8.0%和9.0%。特别在卫星数量较少、卫星几何图形强度较差时,定位结果的改善效果更为明显。

GPS/BDS/GLONASS双频RTK定位算法研究

针对GLONASS采用频分多址技术导致双差观测方程中双差模糊度失去整周特性的问题,提出了一种基于站间单差模糊度分别求解的方法,并结合附加模糊度参数的卡尔曼滤波模型,实现了GPS/BDS/GLONASS组合RTK定位。通过自编RTK程序对GPS、BDS与GLONASS双频实测短基线数据进行测试,并对比分析其他RTK模式下的稳定性与定位精度。结果表明,GLONASS单频和双频定位的模糊度固定率分别为99.8%、99.7%,其定位精度与BDS、GPS相差不大。在单频或双频RTK定位中,双系统、三系统组合定位的稳定性和定位精度明显高于单系统,其中三系统组合定位的稳定性最好,精度最高。随着频率增加,初始化时间明显减少,为实现单历元获得固定解提供了可能性。