基于2.4 GHz无线技术的RTK定位系统

利用2.4 GHz无线技术,设计RTK(real time kinematic)定位系统.在两种实验场景下,进行对比实验,比较RTK定位系统和传统PVT(position velocity time)定位系统的定位误差.实验结果表明:两种实验场景下,相对于传统PVT定位系统,该文设计的RTK定位系统均有更小的定位误差.该文定位系统可应用于无人机、精准农业等领域.

GPT3模型对大高差中长距离RTK的影响分析

对流层延迟是大高差环境下实时动态定位(RTK)的主要误差源,严重影响了RTK的定位精度。为有效抑制大高差环境下对流层延迟对RTK定位的不利影响,提出提升RTK定位性能的合理方案。本文以香港连续运行卫星定位服务综合系统(CORS)站为例,评估了第三代全球气压气温模型(GPT3)在不同季节不同高差基线的对流层模型精度,并在此基础上对比分析了引入GPT3模型约束前后的中长距离RTK的定位性能。结果表明:香港地区19~34 km中长基线相对对流层总延迟的量级在厘米级到分米级,严重影响RTK定位结果。GPT3模型在香港地区的误差在±1 cm之间,可以作为先验对流层信息进行约束。加入GPT3模型的约束后,四条基线的BDS和BDS/GPS组合的RTK定位U分量的精度均有显著提升,BDS提升了35.1%、32.7%、32.3%和56.9%,BDS/GPS提升了29.1%、26.1%、31.2%和63.3%;四条基线的单BDS模糊度固定率分别提升了5.7%、2.6%、6.4%和4.5%,而BDS/GPS组合基本没有影响。此外,先验方差的取值对大高差基线有一定影响,在对流层活跃的月份须根据统计的大气建模误差及时更新先验方差。

基于平面特征的LIO增强GNSS RTK定位性能研究

针对应用单一传感器的智能导航定位技术在城市复杂环境下难以满足准确、无缝和稳定性能要求的问题,提出一种基于平面特征的雷达惯性里程计(LIO)增强全球卫星导航系统(GNSS)实时动态定位技术(RTK)定位性能的方法:通过滑动窗口构建多帧激光雷达(LiDAR)平面特征的关联;并将RTK与LIO在位置域层面直接融合;最后在开阔环境和城市环境中进行实验。结果表明,RTK/惯性导航系统(INS)/LiDAR组合系统能够在GNSS挑战环境中达到分米级精度;同时,在LiDAR平面特征的约束下,该方法速度和姿态的估计性能也可得到改善。

边坡安全监测GPS-RTK信号的降噪算法研究

全球定位系统实时动态差分技术(global positioning system-real time kinematic, GPS-RTK)是解决路基边坡安全监测问题的重要手段,但GPS-RTK信号易受到多路径误差和共模误差的影响。基于小波变换(wavelet transform, WT)和主成分分析(principal component analysis, PCA)分别可以有效去除多路径误差和共模误差,提出WT-PCA算法去除信号误差。首先设置仿真信号,通过参数调优进一步提高单一算法的降噪效果。其次提出组合算法WT-PCA改进单一算法的缺陷,并与其他组合算法进行对比分析。最后,对十天高速路基边坡的GPS-RTK监测数据进行实例分析。结果表明,WT-PCA算法的信噪比和均方根误差较于WT-VMD优于66%和50%左右,算法可以有效地消除GPS-RTK信号的多路径误差和共模误差影响。提高边坡位移监测信号处理精度,进一步评估边坡结构形变及安全状态。

香港地区非差非组合PPP-RTK定位性能评估

为探究非差非组合(UDUC)PPP-RTK模型定位性能,基于香港地区连续运行参考网(CORS)数据进行分析研究。首先采用服务端PPP-RTK模型处理参考网观测数据,得到对应区域的卫星、大气产品;随后用户站基于网端产品进行解算,得到各历元的位置结果;最后将PPP-RTK解算结果与单基线电离层加权(IW)RTK模型和电离层浮点(IF)RTK模型处理结果进行比较分析。结果表明,在大气产品约束下,PPP-RTK模型的单历元解算结果能达到99%以上的模糊度固定成功率,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、4 cm;多历元解算(静态仿动态)在任意时间均能实现首历元固定模糊度,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、2 cm。在没有大气约束的条件下,PPP-RTK静态仿动态解算在2~5 min内实现模糊度首次固定。经过比较,UDUC PPP-RTK在定位精度、模糊度固定成功率、模糊度固定速度面均远优于单基线IW RTK和IF RTK模型,可实现全天候、可靠的、实时动态的高精度绝对定位,在国防建设、交通运输、精密农业等领域具有更加广泛的应用前景。

格网化网络RTK地域性精度解算

为提高格网化网络实时动态(real-time kinematic,RTK)差分服务性能、消除地形对定位精度的影响,以格网化网络RTK差分技术为基础,推导了存在地形高差的格网RTK定位误差模型,选用平原、过渡区、山区三个区域进行不同密度划分的格网RTK定位实验,分析确定不同地形的格网划分密度标准.结果表明:格网密度越大,格网RTK定位精度越高.而在相同格网密度下,受地形高差影响,平原、过渡区、山区定位精度逐级降低.在平原、过渡区以及山区分别选用9′×9′、6′×6′、3′×3′格网时能够达到1 cm定位精度,可为设定格网划分准则提供相应的依据.

RTK-BDS定位的推土机推平作业实时辅助施工研究

针对当前推土机在作业过程中操作复杂、施工效果评估困难等问题,基于北斗实时动态差分定位(real time kinematic,RTK)技术和运动学方程,求得推土机实时位置;提出了以推土高程和设计平面的高程差作为平整施工质量评价的方法,可直观评价施工效果,研制了驾驶引导装置,可实时显示推土机状态与施工进度。工程应用表明,该装置达到了厘米级的定位精度,定位的绝对误差小于5 cm,满足推土机精准施工的需求;车载显示终端使用RS232通信可精确获取推土机坐标、速度、航向等自身状态参数和施工数据。在实际施工场景中,该系统可有效减少驾驶员返工次数、降低劳动强度,提高了施工效率,达到了辅助施工的目的。

信号采集回放仪检测全球导航卫星系统接收机RTK性能

针对GNSS接收机的实时动态(real-time kinematic, RTK)差分性能检测,提出了采用GNSS信号采集回放仪检测GNSS接收机的RTK性能方法,以解决GNSS接收机在检测中易受观测环境影响的问题.研究信号采集回放仪回放信号的重复性以及与真实导航卫星信号检测GNSS接收机RTK精度的差异.经分析,利用信号采集回放仪检测GNSS接收机RTK精度的重复性优于1 mm,说明信号采集回放仪回放的卫星导航信号具有高复现性.由于信号采集回放仪在存储或回放阶段引入噪声,导致信号采集回放仪检测的RTK性能低于真实卫星导航信号检测的RTK性能,但是噪声带来的误差未超出GNSS接收机标称RTK精度的1/3,符合作为测试设备的要求.因此采用具有高复现性的信号采集回放仪检测接收机RTK性能是可行的,为GNSS接收机提供了稳定的真实卫星导航信号,对解决由于不同的观测环境导致检测的GNSS接收机性能一致性较差,对接收机研发生产和检测具有指导意义.

基于扩展天线的智能手机GNSS RTK定位性能研究

本文对外接低成本螺旋天线的Mi8智能手机观测数据质量进行了研究,从载噪比(CNR)、伪距残差、相位残差等方面进行了分析和评估.结果显示:外接天线的Mi8手机原始全球卫星导航系统(GNSS)观测值的CNR比内置天线手机高约10 dB-Hz,和测量型接收机CNR水平几乎相当;伪距残差在5 m以内;与内置天线手机不同,外接天线手机伪距残差与高度角、CNR的相关性都较强.在此基础上给出了基于高度角和CNR的两种定权模型,并基于扩展天线的Mi8手机开展了静态和动态环境下的实时动态(RTK)精密定位性能测试实验.实验结果表明:在静态环境和动态环境下外接天线的Mi8手机RTK定位精度均可达到厘米级;使用基于CNR定权的随机模型相较于高度角定权的随机模型,在动态场景下具有更高的定位精度,具体表现为在水平和高程方向上分别有约16%和50%的精度提升.

BDS-2/BDS-3组合长基线三频RTK算法

针对在长基线动态实时差分定位技术(RTK)中,由于整周模糊度容易受到大气延迟误差的影响,导致其固定率偏低,从而影响定位精度的问题,提出一种基于北斗卫星导航(区域)系统即北斗二号(BDS-2)和北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)组合的长基线定位方法:组合方法中BDS-2采用B1I、B2I和B3I 3种信号,BDS-3采用B1I、B2b和B3I 3种信号,充分利用三频中存在电离层延迟极小且具有整数特性的组合,同时考虑对流层延迟的影响,建立基于弱电离层组合的几何相关中长基线解算模型,并利用卡尔曼(Kalman)模型对天顶对流层延迟误差、三维坐标和弱电离层组合模糊度进行参数估计;再结合部分模糊度固定方法加快模糊度搜索效率,最终实现长基线RTK定位。实验结果表明,该方法能够在长基线下基本实现单历元模糊度固定,定位结果与流动站真值之间的定位偏差可达到厘米级。

北斗三号新频点(B1C/B2a)单历元RTK定位性能分析

北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)新频点B1C/B2a有效增加了北斗卫星导航系统(BDS)多频组合定位的多样性,并提升了定位性能.为系统地评估BDS-3新频点实时动态(RTK)定位性能,选取6个MGEX(Multi-GNSS Experiment)测站构成三条基线,设计了BDS-3 B1I/B3I/B1C/B2a/B2b五种单频方案,BDS-2 B1I+B2I、BDS-2 B1I+B3I、BDS-3 B1C+B2a、BDS-3 B1I+B3I、BDS-2/BDS-3 B1I+B3I五种双频非组合方案和BDS-3 B1I+B3I+B1C+B2a+B2b五种频非组合方案进行RTK解算试验.试验结果表明:当基线长度不超过25 km时,在静态模式下,东(E)、北(N)和天顶(U)方向的BDS-3新频点B1C/B2a单频定位精度分别优于2.85 cm、1.67 cm和4.02 cm,双频定位精度分别优于1.63 cm、1.33 cm和3.26 cm,五频定位精度分别优于2.04 cm、1.12 cm和3.17 cm;在动态模式下,E、N和U方向的新频点单频定位精度分别优于3.03 cm、1.45 cm和6.49 cm,双频定位精度分别优于1.92 cm、0.95 cm和6.71 cm,五频定位精度分别优于2.32 cm、0.91 cm和4.89 cm.两种模式下BDS-3新频点B1C+B2a与旧频点B1I+B3I双频定位精度相当,均优于BDS-2 B1I+B2I与B1I+B3I双频定位精度,同时BDS-3五频非组合方案定位精度与稳定性均优于单频和双频非组合方案.

搭载低成本MEMS-IMU的RTK接收机初始对准方法

搭载的低成本微机电系统惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit, MEMS-IMU)的实时动态载波相位差分(real time kinematic, RTK)接收机的初始对准是一个关键的技术问题,也是目前惯导RTK的一个挑战。针对这个问题,提出一种基于梯度下降的惯导RTK初始对准方法,将多矢量定姿与梯度下降相融合,有效地提高了多矢量定姿的精度。通过仿真实验和现场实验验证改进算法的有效性。试验结果表明:在不使用任何附加传感器(如磁力计)的情况下,使用低成本MEMS-IMU,仅需2~3 s,就可以在91%的置信度下,对中杆倾斜40°范围内RTK的测量精度达到2.5 cm,该算法的精度和收敛速度都能很好地满足惯导RTK应用的要求。

精灵4 RTK在厂区海绵城市竣工测量中的应用

为研究无人机低空倾斜摄影测量在武汉市海绵城市建设中的应用前景,以武汉市某厂区海绵城市竣工项目为例,使用精灵4实时动态差分(RTK)无人机进行外业低空摄影测量,同时使用常规测量手段进行辅助测量,获取航测外业原始数据与检核点数据;然后使用大疆智图软件对航测外业数据进行空中三角测量并查看精度报告,获取测区正射影像和三维模型;再使用南方地形地籍成图软件(CASS)的3D功能进行三维裸眼测图,绘制测区1∶500地形图,并根据检核点验证其精度;最后根据地形图及其他收集资料,制作厂区海绵城市、绿化、竣工相关图表并分析。结果表明,使用精灵4 RTK航测数据进行海绵城市竣工测量,最终成果满足成图精度的要求,可应用于海绵城市工程建设与验收。

基于北斗RTK的正面吊防碰撞系统的研究

文章基于北斗RTK高精度定位技术和无线通信技术等,研究正面吊防碰撞算法,构建正面吊防碰撞系统,可以对货场内作业人员和正面吊进行实时定位,对正面吊行驶和作业进行安全监控,消除正面吊作业过程中的安全隐患,从而为货场作业的安全运营提供保障。

基于Internet的VRS/RTK定位算法模型及实验研究

针对VRS的关键技术,系统地探讨了基于Internet的VRS/RTK定位的算法模型,并结合GPS观测网络的实际和自主开发的GPS虚拟参考站软件系统Venus1.0进行了分析、实验、验证,取得了满意的结果。通过实际网络测试表明,网内水平精度1-3 cm,垂直精度1-4.5 cm;网外距离相关误差的相关性逐步减弱,定位精度也随之下降,但VRS/RTK定位在网络覆盖范围之外的一定范围(如成都地区可达20 km),仍然可以实现cm级定位服务。

基于RTK GPS技术的超高层结构风振观测

结构使用期间,由于各种原因,会造成其不同程度的损伤和破坏,为了保证结构的安全和尽可能地延长它的使用年限,应对其进行实时地健康监测与安全性评估。随着RTKGPS技术的逐步成熟,这一高效、快速、全自动、全天候和高精度的健康监测方法在特大型土木工程中开始应用。以某超高层建筑为背景,设计了基于GPS的风振观测系统,进行了强风下的现场试验;采用小波理论对实测的风速和风压进行了小波量图与小波相干分析,针对小波相干分析中由于噪声引起的伪相干现象建立了基于蒙特卡罗的统计显著性水平估计方法;最后对结构的风振响应进行了模态分析,与有限元数值分析结果吻合较好。

RTK实时动态测量技术在矿区测绘中的应用

分析了不同成图方法的速度、效率和优缺点,提出了基于RTK实时动态GPS测量技术厘米级三维定位成果,借助CASS成图软件,实现矿区大比例尺地形图快速数字测绘的方法,缩短了外业观测时间和内业成图时间。

RTK测量的方法与精度试验

由于RTK—实时动态测量具有实时、高效的特点,在许多领域都得到了广泛的应用;但在测量成果的精度和可靠性方面,从其诞生之日起就充满了争议。本文结合生产实例和近年来的研究成果,对目前采用的RTK测量的主要过程进行了剖析;并通过对几种测量方法比较,总结可提高RTK测量精度的几点结论,最后提出了质量控制方面的一些建议。

复杂环境下的GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位性能研究

为考察GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位模式在复杂城市环境下的定位优势,该文在香港采集一个参考站和7个流动站的GNSS数据,通过LAMBDA模糊度搜索方法和R-ratio检验得到单系统、双系统、多系统GNSS单频RTK的定位精度,分析在复杂观测环境下不同系统单频RTK定位性能.结果表明:1)在良好的观测条件下,多系统定位精度最高,双系统次之,单系统最差,都能达到厘米级的定位精度;2)在复杂环境下,部分单系统单频RTK很难实现双差定位,总体上双系统比单系统定位精度高,GLONAS+BDS的定位精度最差,但都难以实现高精度定位;3)多系统单频RTK可定位精度最高,可用于高精度的城市导航定位;4)观测环境与GNSS单频RTK定位精度具有明显的相关性.

浅谈GPS RTK测量技术的应用

GPSRTK测量技术以其高效率、高精度的优点得到测绘及相关单位的广泛应用。文章主要就GPSRTK的测量原理、基本配置、GPSRTK的应用及作业时注意事项进行了讨论,同时对GPSRTK测量技术与传统测量技术进行了对比,阐述了GPSRTK测量模式的优势和广泛的应用前景。