BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System,BDS)已于2020年7月正式建成并开通,北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上,增加了B1C、B2a新信号.为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能,试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能,对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析,并与单卫星系统对比分析.试验结果表明:BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25 cm、0.89 cm、1.67 cm,BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上,U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点,较旧频点定位精度提升了34.2%,新频点收敛时间25.9 min比旧频点提升了12.7%;相较于BDS、GPS单系统,组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高,BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当,在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升,提升了17.2%,组合系统新频点收敛时间20.1 min比旧频点提升了17.6%.

BDS信号失锁下基于自适应因子图的列车组合定位模型

针对列车运行环境复杂,容易产生BDS信号失锁,影响BDS/IMU列车定位系统的精确性问题,提出了基于自适应因子图的BDS/IMU/OD列车组合定位模型。在BDS/IMU列车定位系统的基础上,引入里程计(Odometer,OD)定位技术,利用北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)与惯性测量元件(Inertial Measurement Unit,IMU)、OD 3类传感器获取列车量测信息,根据因子图理论,将多源量测信息描述为状态空间方程,抽象BDS、IMU、OD因子节点和先验因子,确定因子节点与变量节点之间的无向连接关系,建立多变量列车组合定位因子图模型,解算列车的位置信息。当BDS信号产生变化时,借助因子图的即插即用特性,提出了自适应因子算法,动态调整列车组合定位因子图模型结构。在BDS信息部分失锁时,利用BDS的部分信息,建立BDS/IMU/OD列车组合定位因子图模型,在BDS信息完全失锁时,转换为IMU/OD列车组合定位因子图模型,抑制BDS完全失锁造成的发散误差。利用卡尔曼算法、因子图算法、自适应因子图算法进行了列车定位的仿真分析,在BDS信息部分失锁时,自适应因子图模型的定位位置均方根误差比卡尔曼算法分别降低了52.3%、48.2%和42.7%,比因子图算法分别降低了34.8%、27.0%和25.2%。在BDS信息完全失锁时,自适应因子图模型的定位位置误差比卡尔曼算法分别降低了46.7%、46.7%和50%。自适应因子图算法提高了BDS信息失锁的情况下的列车定位精度,实现了不同传感器之间的即插即用,为构建高精确性、强鲁棒性、高可扩展性的列车组合定位系统提供模型支持。

地基BDS/GNSS水汽监测在水利领域的研究进展与展望

地球上几乎所有的水汽都集中在对流层,水汽含量对全球气温、降水等气象要素都有很大的影响,在一定程度上可以影响地球气候变化,在全球范围内调节热量平衡.对对流层水汽监测、水资源管理、极端天气预警和气候变化研究等具有十分重要的作用.在北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)/GNSS技术持续发展和完善的过程中,BDS/GNSS大气可降水量反演(precipitable water vapor,PWV)逐渐成为一种新型的水汽探测技术,相较于传统水汽探测技术可实现对水汽高精度、近实时的监测.本文对BDS/GNSS PWV反演的发展历程及研究现状进行了系统地综述,阐明其反演原理与方法,主要从高精度水汽监测、降水短临预报、气候变化及旱涝监测方面分析地基BDS/GNSS水汽监测在水利领域中的应用与发展方向.

低功耗BDS-SPP/INS融合定位系统的设计与试验

【目的】融合定位设备大多依赖于BDS-RTK,而BDS-RTK功耗大,在网络信号不佳的区域无法获取差分链路,只能使用标准单点定位(Standard point positioning,SPP),而SPP定位系统存在定位误差大、抗干扰能力弱的问题。本研究致力于解决这些问题。【方法】提出一种惯性导航系统(Inertial navigation system,INS)和BDSSPP传感器信息融合卡尔曼滤波方法,基于该方法开发了低功耗融合定位系统。采用BDS-RTK作为基准,测试了BDS-SPP的低功耗模块静态和动态的误差、航姿参考系统(Attitude and heading reference system,AHRS)零偏和噪声,同时进行滤波器融合定位试验,检测在单天线BDS受到干扰时AHRS的断点续航情况。【结果】BDS定位的静态误差为0.4726 m,BDS-SPP/INS融合定位系统动态平均标准差小于1.9137 m,相较于融合前减少0.1652 m。断点续航试验结果表明,融合定位系统偏移距离平均标准差为3.6365 m,相较于融合前减少了2.5900 m。BDS-SPP/INS融合定位系统比BDS-RTK定位系统功率降低了33.3 W;融合后的输出频率较单独采用BDS-SPP情况提高了3倍。【结论】本文的融合定位装置提高了BDS-SPP的抗干扰能力,减少了定位误差,可以在缺少RTK链路的情况下为农业机器人提供定位,可以为农业机器人导航研究提供了技术基础。

BDS在资阳大地控制网的运用与精度分析

北斗卫星导航系统(BDS)在全球服务方面的性能持续提升,其在大地测量和地理信息系统(GIS)领域的应用潜力不断被挖掘。本文以资阳市全域大地控制网建设项目为例,通过分析评估GPS和BDS观测数据的主要指标,以及使用常规解算软件加载广播星历分别对GPS单系统和BDS单系统观测数据进行基线解算,目的在于采用常规数据处理方式验证北斗系统在大地控制网建立中的实际应用效果及可行性。分析结果表明,BDS在水平方向上的基线解算精度优于GPS,垂直方向上的基线解算精度与GPS相当。结果证实,BDS采用常规数据处理方式能够满足大地控制网建设的需求,为BDS在相关领域的进一步研究与应用奠定了一些实践基础。

基于正则化与恒星日滤波的BDS多路径误差削减方法

在重构的载波相位单差残差基础上,利用分段思想估计北斗卫星的多路径重复时间,分别采用正则化方法和经典小波滤波方法提取载波相位单差残差的多路径信号,得到“干净”的单差残差序列。实验结果表明,利用Tikhonov正则化方法正确提取多路径信号是可行的,多路径信号比原始测量残差更具平滑性,并进一步优化了正则化参数的估计方法。利用优化后的Tikhonov正则化方法与恒星日滤波后,载波相位单差残差平均改进40.5%;坐标残差E、N、U方向分别改进24.8%、26.3%和42.7%。无论是观测值域还是坐标域,优化后的Tikhonov正则化方法较传统的小波滤波方法更具优越性。

利用RTS平滑算法分析BDS/GNSS定位精度

为解决精密单点定位技术(PPP)收敛阶段精度差的问题,本文研究了利用RTS反向平滑算法提高定位精度。首先,基于前向Kalman滤波算法进行前向PPP解算,精度统计表明BDS在N、E、U分量定位精度分别为2.6、2.0、7.8 mm,采用GPS+Galileo系统组合解算的精度最优,其在N、E、U方向的定位精度可达到1.7、2.1、3.4 mm。基于RTS反向平滑算法的动态PPP分析表明,单BDS系统在N、E、U方向的定位精度可达到3.3、3.4、9.0 mm。加入GPS、GLONASS或Galileo观测值后BDS定位精度提升达50%以上。车载动态试验分析进一步表明,采用反向RTS平滑算法进行PPP解算在N、E、U 3个方向的定位精度分别可达0.028、0.015和0.033 m。

高精度BDS+GPS变形监测技术在特高压线路地质灾害监测中的应用

BDS+GPS变形监测技术对特高压线输电杆塔的高精度监测具有重要意义。本文在构建BDS+GPS高精度定位数学模型的基础上,依据前后历元的一致性,给出稳健的GNSS观测数据预处理策略;兼顾监测算法的高精度及快速响应,利用实时滑动窗口时段解的解算策略对高压线输电杆塔的位移变化进行实时监测;采用B/C架构研发BDS+GPS变形监测软件,具有数据采集、数据解析、数据解算和前端展示功能。精密导轨试验结果表明,该算法的水平RMS小于3 mm,高程RMS小于5 mm,满足厘米级、毫米级变形监测需求。

GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

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.

基于GM-RBF组合模型的BDS-3卫星钟差短期预报

针对卫星钟差具有趋势项和随机项变化的特征问题,提出了GM-RBF组合模型的方法。该模型首先用GM(1,1)提取预处理后的卫星钟差趋势项部分并进行建模预报,得到相应的残差序列,通过RBF神经网络训练用灰色模型预报所获得的残差序列,然后将GM(1,1)模型的钟差后续预报值与RBF神经网络的残差预报值对应相加可得组合模型的预报结果。为验证组合模型的有效性和可行性,将组合模型预报结果与GM(1,1)模型、ARIMA模型、RBF神经网络模型预报结果进行对比实验。实验结果表明:组合模型预报精度要高于其他单一模型,其在不同时段的平均预报精度可提高46.4%~86.2%。

CNMC平滑算法在BDS长基线解算中的应用研究

为提升BDS长基线定位性能,以MGEX跟踪站组成的长基线实测数据,采用CNMC载波相位平滑伪距算法进行定位结果平滑,分析了平滑前后3条BDS长基线的定位性能。实验结果表明,CNMC载波相位平滑伪距算法能有效改善BDS卫星P_(1)和P_(2)伪距观测OMC情况,使OMC标准差有明显的降低,同时该算法能有效提升BDS长基线定位精度与模糊度固定率,且表现为对较长长基线的改善效果低于较短长基线。本文研究结果可为今后提升BDS长基线的定位性能提供一定参考。

GEO对BDS伪距单点定位影响分析

BDS星座构成不同于其他导航定位系统,GEO卫星的独特性将会增加我国BDS定位的优势,因此,本文选取多个MGEX跟踪站数据,分析了GEO卫星对BDS系统B1I和B3I单频伪距单点定位精度的影响。实验结果表明,GEO卫星能明显改善BDS卫星可用性,使BDS卫星可见数有明显增加,使PDOP值有明显降低,同时GEO卫星能有效提升BDS伪距单点定位精度,使伪距单点定位精度提升都在分米级,水平定位精度提升量在13%以上,高程定位精度提升量在10%以内。

基于BDS的双系统组合精密单点定位性能对比分析

精密单点定位测量技术已广泛应用于测绘、交通、市政、导航等诸多领域,随着我国BDS的顺利组网,基于BDS的精密单点定位技术研究越来越广泛深入。本文利用MGEX数据网站获取不同测站的多卫星系统的观测数据,建立双系统组合单点数据处理模型,通过对比BDS+GPS、BDS+GLONASS、BDS+Galileo三种组合模型的静态、动态精密单点数据处理结果,从位置精度、可见卫星数、DOP值等多个维度说明BDS+GPS组合的精密单点定位性能最优,可为BDS在实际定位测量工作中的应用提供参考。

基于BDS无人驾驶汽车通信系统的应用

无人驾驶汽车通信系统通过实时交换信息,车辆能够感知彼此的位置、速度、行驶路线等关键信息,从而避免碰撞、优化车流,以提高整体交通系统效率。该文基于BDS的基本组成及工作原理,阐述无人驾驶汽车通信系统的基本要求,包括实时数据传输、高精度位置信息获取和车辆之间的协同通信,继而探讨BDS无人驾驶汽车通信系统中的应用原理及优势,讨论其潜在挑战和未来发展方向,旨在更好地利用BDS推动无人驾驶汽车技术的进步。

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。

基于BDS高精度定位的无人机智能水域巡检系统的设计与研究

传统的水域巡检往往依托人力巡检,有着人力投入大、巡检效率低等缺点,而基于北斗卫星导航系统(BDS)高精度定位技术,融合无人机自主巡检、人工智能(AI)图像识别等前沿技术,可为相关政府部门构建一套具有创新性、高效率、智能化的水域巡检系统,对水面漂浮物、养殖设备违规蔓延、违章建筑、船只违规运营、四乱等问题进行判别与分析,补齐传统水域巡检短板,降低人工投入,提高巡检效率,具有一定的推广价值。

BDS/GPS组合导航系统在民航中的应用

随着航班流量增加、航班运行复杂化,高效的航线航路规划、合理的空域布局在民航中显得更为必要,而这需要先进技术的支持。因此,基于北斗卫星导航系统(BDS),引入全球定位系统(GPS),解析了BDS/GPS组合导航系统的定位解算,并进行实验验证,试验结果表明BDS/GPS载波相位平滑伪距定位解算能够显著提高导航的定位精度。另外,还展望了BDS/GPS组合导航系统在我国民航中的应用。

基于BDS的高精度卫星定位技术在1:2000比例尺城市地形图测绘中的应用

现有的测绘成果中,城市地形图能够反映详尽、准确的地理信息,为城市规划、工程建设、交通运输、环境治理等领域提供了强有力的数据支撑。近年来,随着我国北斗系统的建设和发展,基于BDS的高精度卫星定位技术在城市地形图测绘中得到了广泛应用,特别是1:2000比例尺城市地形图的测绘,由于测区范围广、地物特征点多、传统导线控制网布设困难,应用高精度定位技术能够直接获取控制点的平面坐标和高程值,大大节省了平差和测图时间,提高了测绘作业效率。基于此,本文对基于BDS的高精度卫星定位技术在1:2000比例尺城市地形图测绘中的应用展开了分析。

BDS-2/BDS-3卫星观测数据联合处理关键技术研究

高质量卫星观测数据及高精度轨道钟差等产品作为全球导航与位置服务的核心,对整个系统的服务能力起到了至关重要作用。论文针对BDS-2/BDS-3卫星观测数据联合处理中空间构型、快速与高精度处理、轨道钟差精化及观测数据偏差等关键技术进行了深入探讨与系统研究。