GPS+BDS卫星定位技术在ITCS系统中的融合应用方案

针对既有ITCS系统仅依赖GPS进行列车定位可能存在的安全风险,提出对既有ITCS系统进行软件升级,利用GPS+BDS卫星定位技术进行列车自主定位。介绍了与ITCS系统列车定位功能相关的设备组成;阐述了列车初始定位和正常运行定位流程;对差分信号源的选择策略进行了优化。在青藏铁路上进行了实际测试,测试结果表明:升级后的ITCS系统在可用性和定位性能方面有了一定提升,可以在青藏铁路进行运用。

多遮挡环境下BDS／GPS组合动态差分处理算法及性能分析

研究BDS/GPS组合载波相位动态差分定位算法,讨论加入BDS后对模糊度固定的影响,针对部分区域有较严重信号遮挡的实测动态数据,分别进行单GPS和BDS/GPS组合解算。结果表明,相比单GPS,加入BDS后增加了共视卫星数目,改善了卫星几何结构,模糊度解算成功率和可靠性得到明显提高。多遮挡环境下测试数据显示,BDS/GPS组合的定位精度远高于单GPS,东向和北向精度优于8mm、天向为16mm,而单GPS东向仅为3cm、北向和天向约8cm。

BDS/GPS格网虚拟化伪距差分和伪距改正数差分的差异化实现

为了解决大规模基准站为海量用户提供网络RTD服务,且保证基准站坐标及数据安全的难题,本文基于格网虚拟化差分服务模式,研究并实现了BDS/GPS RTCM3.2格网虚拟化伪距差分服务技术,研发了同时具备RTCM2.3伪距改正数差分服务和RTCM3.2伪距差分服务的差分服务系统,形成了完善的、面向大众的网络RTD服务系统。系统提供的2种差异化差分服务均已在四川省北斗地基增强系统中进行验证,经测试,格网虚拟化差分服务的方法切实可行,可保障基准站信息的安全,并且可较传统差分服务模式提高25%的并发用户量,可广泛应用于各省市、各区域的CORS网络RTD服务中。

基于DCB改正的BDS/GPS/Galileo多频单点定位精度分析

为了实现多频数据融合处理并有效抑制伪距硬件延迟对定位精度的影响,推导了多频标准单点定位的数学模型,给出了多系统双频/三频观测值组合情况下的DCB改正方法,并以5个MGEX监测站连续7 d的实测三频数据进行验证.结果表明,DCB改正后,BDS,GPS,Galileo系统观测值残差的标准差分别减小了74. 3%,66. 1%和71. 2%;单BDS三频单点定位点位精度提高74. 6%;单BDS双频单点定位与三频单点定位精度相当;相比于单BDS,BDS/GPS及BDS/GPS/Galileo组合单点定位精度分别提高了18. 9%和24. 6%,取得了三维3. 640和3. 385 m的定位精度.

基于BDS-3、GPS和Galileo重叠频率观测值的紧组合RTK定位方法

基于BDS-3、GPS和Galileo的重叠频率(BDS-3 B1C/B2a、GPS L1/L5、Galileo E1/E5a)观测值,分析了重叠频率观测值间的差分系统间偏差(DISB)稳定性,在此基础上提出了顾及系统间偏差的三系统紧组合RTK定位方法,并采用实测数据对常规松组合和紧组合模型的模糊度解算性能和定位精度进行了对比分析。分析结果表明,对于用相同类型接收机组成的基线,3个系统重叠频率观测值间的伪距和载波DISB均接近于零,可直接忽略。相比常规各系统选择各自参考卫星的松组合模型,采用共同参考卫星的系统间紧组合模型单历元模糊度解算的模型强度、固定率、固定准确率均有一定的改善,尤其在高截止高度角的不良观测环境下改进明显;在定位精度方面,紧组合模型也有一定的提升,当截止高度角为40°时,N/E/U 3个方向上的定位精度分别可提高15.0%、11.8%和19.4%。

GPS、BDS与GPS/BDS伪距单点定位与差分定位精度分析

为了提高GPS、BDS和GPS/BDS组合系统伪距单点定位与差分定位的精度,给出相关的数学模型、参数估计及误差处理方法。实验结果表明:差分定位精度明显较伪距单点定位的精度提高很多;在伪距单点定位中,GPS的精度和GPS/BDS组合系统的精度大小相当,BDS较GPS和GPS/BDS组合系统的精度低,尤其天顶方向误差最大;在伪距差分定位中,伪距双差定位精度较伪距单差定位精度有所提高,BDS和GPS较GPS/BDS组合系统的差分定位精度低。

顾及伪距差分系统间偏差的GPS/BDS/Galileo/QZSS伪距差分定位精度分析

随着BDS、Galileo和QZSS等卫星导航系统的发展,GNSS正朝着多系统组合定位的方向发展。本文针对GPS/BDS/Galileo/QZSS,提出四系统间伪距差分模型,并对其定位性能分析。结果表明:无论是相同还是不同类型的接收机,伪距DISB在几天范围内是稳定不变的。同时通过设置截止高度角进行模拟遮挡实验。实验结果表明:相对于常规的系统内伪距差分方法,系统间伪距差分方法在截止高度角为30°、40°、50°下的定位精度分别提升19.62%、33.11%、57.77%。该方法可以有效提升定位的精度和可靠性,特别是在遮挡严重的环境下改进明显。

BDS/GPS伪距差分改正数3种内插方法的比较

针对BDS/GPS融合伪距差分定位中,利用基准站改正数生成用户伪距改正数的各内插方法效率易受用户与基准站距离远近、基准站数量等因素影响的问题,分析当基准站数不同时,反距离权重插值法、线性内插法和低次曲面模型法等3种内插方法用于BDS/GPS融合伪距差分时的定位效率和精度,并提出适合BDS/GPS融合伪距差分定位的最优内插方法。实验结果表明,当用户附近可利用的基准站数不少于3站,采用离用户较近的3个基准站构成多边形网且用户在多边形网内时,利用反距离权重插值法或线性内插法生成伪距改正数来进行BDS/GPS融合伪距差分定位,所获得的定位效率和精度更优。

Kalman滤波在GPS/BDS组合伪距差分定位中的应用

随着各国卫星导航系统的蓬勃发展,单一的GPS系统时代正逐步转变为多系统并存且兼容的全球性卫星导航系统(GNSS)时代。相比于单一卫星导航系统,多系统组合将显著增加可视卫星数目、改善卫星空间几何结构,多系统组合导航定位将是必然的发展趋势。滤波算法是减小GNSS定位随机误差的重要方法,利用非线性滤波方法可消除多种随机误差,从而提高导航定位精度。该文实现了基于Kalman滤波的GPS/BDS组合的伪距差分定位,并将其与最小二乘方法进行比较。实验结果表明:基于Kalman滤波的GPS/BDS伪距差分的定位精度能达到分米级,在差分定位解算过程中,多卫星系统伪距差分精度明显优于单卫星系统伪距差分精度,Kalman滤波解算的精度明显优于最小二乘解算的精度。

BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位研究

为提高卫星实时定位的精度,利用载波相位测距精度高,伪距测距可实时解算的优势,并兼顾多卫星可有效提高定位几何精度。本文采用BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位理论,应用于导航系统实时位置解算,试验表明BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位可有效改善伪距差分定位的精度,满足了高精度动态实时定位的需求。

基于观测噪声的BDS/GPS伪距差分定位随机模型分析

合理的随机模型对提高GNSS定位精度具有重要的现实意义。针对高度角定权等常规随机模型无法较准确评估伪距观测值质量,提出一种基于伪距观测噪声的分区定权方法。首先,基于载波、伪距双差观测量构建几何无关组合,并利用滑动窗口取平均法进一步分离出伪距观测噪声;在此基础上,以观测噪声越小对定位解算贡献率越大为原则,建立了观测噪声分区定权的随机模型;最后,设计伪距差分静、动定位实验分析其性能。结果表明,在不同距离条件下,基于观测噪声的分区定权模型无论是在静态还是动态伪距差分定位中,定位精度都要优于等权及高度角定位模型。该随机模型有效提高了伪距定位精度,且易于实现,具有一定的实际应用价值。

基于RTKLIB实时差分定位的BDS性能研究

为研究北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)在实时动态差分定位中的性能差异,本文在澳大利亚、巴西、芬兰和中国境内共选取四条由国际GNSS服务(IGS)站构成长度不超过30 km的基线,利用精密定位开源程序包(RTKLIB)软件进行了BDS与GPS两种模式下载波相位实时差分定位,结果表明:BDS可利用卫星数量和实时差分定位稳定性在亚太地区优于GPS,在全球区域两者的差别不大;两种模式的实时差分定位精度十分相近,均能达到厘米级精度。

北斗辅助无人机航摄影像的空中三角测量

介绍了北斗(BeiDou system,BDS)和BDS/GPS组合两种动态差分定位的基本模型,利用搭载有双频可同时接收BDS、GPS信号的全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机的无人机低空航摄系统对嵩山航空检校场进行航空摄影实验,比较了GPS、BDS以及BDS/GPS组合3种差分定位的结果,并利用3组摄站坐标进行了GNSS辅助空中三角测量。实验结果表明,利用3种定位模式获取的摄站坐标分别辅助光束法区域网平差的实际精度是一致的,平面中误差均小于±0.17m,高程中误差均小于±0.25m,可以满足丘陵地1∶500比例尺地形测图的摄影测量加密精度要求。