基于改进蝴蝶搜索算法的DGPS整周模糊度快速解算

为了快速准确地解算差分全球定位系统(DGPS)整周模糊度,提出了一种改进蝴蝶搜索算法(IBOA)求解整周模糊度。首先在蝴蝶优化算法(BOA)的香味系数中加入一个自适应权重,弥补BOA算法觅食行为中较弱的搜索能力;其次使用动态切换概率权衡BOA算法中全局搜索与局部搜索的比例;最后在全局搜索和局部搜索阶段引入新的迭代位置更新策略,提升了算法全局搜索能力和跳出局部最优能力。与最小二乘模糊度降相关平差算法(LAMBDA)算法进行1000个历元数据的解算对比实验,结果表明所提算法的平均搜索成功率比LAMBDA算法提高了5.07%。

GPS的现代化进展及启示

目前的全球定位系统(GPS)相关信息内容多,良莠不齐,导致出现一些二手信息误导读者的问题。该文以GPS官方机构近些年公开发布的相关技术文件为依据,梳理了GPS的现代化发展历程,阐述了导航卫星上新增加的民用信号及军用信号、新一代运行控制系统、新型GPS BlockⅢ/IIIF卫星的特点,介绍了GPS Block IIIF上使用的点波束技术,并提出了几点启示。GPS是世界上第一个建成的全球卫星导航系统(GNSS),全球覆盖程度、软件应用、全球用户数量等指标都处于领先地位,它的很多技术发展方向代表当前的主流趋势。GPS建设过程中的经验教训值得我们借鉴,GPS的发展方向值得我们学习和参考。本文内容可供卫星导航行业相关人员参考。

中国内地GPS坐标时间序列噪声模型特征及其对站点速率影响

为了进一步评估全球定位系统(GPS)时间序列噪声模型水平和垂直速率的大小,及其对误差的影响,选取中国内地227个GPS连续基准站2010—2020年南北、东西和垂直3个方向的坐标时间序列,采用6种噪声模型或噪声组合模型对其进行噪声分析。结果表明,中国内地GPS坐标时间序列噪声模型存在多样性,且部分站点在不同方向的噪声模型也存在差异,主要以一阶高斯马尔可夫+随机漫步噪声(GGMWN)和闪烁噪声+白噪声(FNWN)为主;在100°E附近的GPS站点噪声特性差异最为显著;噪声模型与速率之间的关系分析表明噪声模型对水平向速率的大小和误差影响较小,在现实计算中可不考虑噪声对水平速度的影响,但对垂向速率的大小和误差影响显著;考虑噪声模型可有效提高垂向速率的精度,同时也可能会改变部分站点的垂向运动方向,所以在现实计算中须考虑噪声对垂向速率的影响。

高频GPS监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估

为了进一步研究2020年阿拉斯加矩震级(MW)7.8地震同震形变获取及震级预估,提出一种高频全球定位系统(GPS)监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估方法:利用双差动态定位方法处理震中周边9个高频GPS测站数据,并解算得到这些测站的三维位移波形;最后获取此次地震引起的同震形变并对震级结果进行预估分析。结果表明,近场GPS测站位移波形变化幅度显著,波动幅度变化不仅受震中距的影响,也可能受破裂断层、地震波传播路径及场地效应等的影响;距震中最近的AC12测站水平地面峰值位移约为40 cm,永久水平位移约为24 cm,垂向抬升约30.6 cm,震中140 km范围内的GPS测站均能够监测到量值大于1 cm的永久水平形变,330 km范围内的GPS测站能够监测到毫米级以上的永久水平形变,除AC12测站与AC45测站外,此次地震造成其余测站明显的永久沉降。这些结果反映出此次地震的震源特征表现为逆冲性质,也可为后续的研究工作提供参考;利用这些高频GPS地面峰值位移(PGD)预估此次地震的震级为7.78,与实际震级基本一致,表明利用高频GPS数据进行强震震级快速预估的可靠性。

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。

GPS/Galileo/BDS-3广播星历精度分析

为了分析当前GPS(Global Positioning System)、Galileo(Galileo Navigation Satellite System)和BDS-3(Beidou Navigation Satellite System with Global Coverage)广播星历的精度,详细分析研究了各种偏差改正及消除方法,并尽可能地消除了系统误差和粗差对评估结果的影响。选取2021-11-01/12-31共61天MGEX(multi-GNSS experiment)发布的多系统混合广播星历与武汉大学分析中心发布的事后精密星历数据进行实验,对GPS、Galileo和BDS-3近期广播星历精度进行对比分析,实验结果表明:3个系统广播星历整体精度由高到低依次是Galileo、BDS-3和GPS,其空间信号测距误差的RMS(root mean square)分别优于0.17、0.25和0.37 m,整体轨道精度的RMS分别优于0.17、0.12和0.25 m,BDS-3广播星历的轨道精度最高,钟差误差的RMS分别优于0.15、0.23和0.27 m,Galileo广播星历的钟差精度最高。对于GPS卫星的广播星历,blockⅢA卫星钟差和轨道精度均优于其他GPS类型卫星。

复杂环境下结合EMD的GPS-IR水位反演方法

利用法国布雷斯特(Brest)港BRST测站和英国塞文大桥监测系统GNSS双频观测数据,分别在静态和高动态环境下进行GPS-IR水位反演,探究传统GNSS监测系统进行水位反演的可行性与精度.结果表明:L1波段反演精度高于L2波段;在静态场景下,GPS-IR水位反演结果与验潮站数据相关系数大于0.98,在高动态场景下,桥梁GPS-IR水位反演精度稍低.利用经验模态分解(EMD)方法对算法进行改进,提高了在桥梁复杂环境下GPS-IR水位反演结果的精度,均方根误差(RMSE)相比经典方法降低约50%.本文方法提高了GPS-IR技术在不同水域环境下的适用性,在水位监测中具有很好的应用前景.

基于RFID与GPS的拖拉机机库信息管理系统的设计与开发

针对一些大型拖拉机机库的管理过程中,产生的数据量庞大,传统依靠人工手动录入的管理方式效率低下、成本高、可靠性低等问题,结合互联网、传感器、智能定位等技术设计并开发一套拖拉机机库信息管理系统。该系统分为移动端和机库端的开发,移动端使用GPS进行拖拉机室外定位,结合拖拉机作业幅宽,计算得到拖拉机的作业面积等信息,开发移动端人机交互界面。机库端先对射频识别(RFID)的硬件电路进行设计,再使用Landmarc定位算法进行拖拉机室内定位,最后综合机库内的环境参数和移动端上传的作业信息等,开发拖拉机在线管理可视化平台。为验证系统的可行性,进行Landmarc算法的定位仿真、作业面积计算准确性验证、数据上传丢包测试。试验结果表明:拖拉机室内定位的平均误差为1.06 m,可以满足判断拖拉机车位的要求;作业面积计算的平均误差为4.17%,可以满足实际作业时的需求;数据存储成功率为97.70%,能够实现各项数据的存储。

GPS/Galileo FCB估计方法与数值分析

为了进一步研究不同分析中心精密产品对全球卫星导航系统(GNSS)精密单点定位(PPP)中卫星端硬件延迟小数周偏差(FCB)的影响,对GNSSFCB估计算法进行分析:介绍GNSSFCB估计的流程和算法;然后采用2021年共51d分布在全球221个测站的数据估计全球定位系统(GPS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)卫星端的FCB;最后分析使用德国地学中心(GBM)和欧洲定轨中心(COD)精密产品对GNSS FCB结果的影响。研究结果表明:使用不同分析中心的精密产品对与宽巷(WL)FCB没有影响,并且在51 d之内,绝大部分GPS卫星的WL FCB非常稳定,几乎都在0.1周(1周载波长度=1倍波长)之内,所有Galileo卫星的WLFCB均在0.05周以内;对于窄巷(NL)FCB,大多数GPS和Galileo卫星的CODNLFCB和GBMNLFCB数值在0.1周之内变化,少部分卫星变化在0.15周左右,GPSNLFCB残差分布在±0.15和±0.25周以内的占比超过91.6%和94.2%,而GalileoNLFCB残差分布在±0.15和±0.25周以内的占比超过92.6%和95.1%;整体看来,Galileo卫星的WL和NL FCB要优于GPS,COD NL FCB要优于GBM NLFCB,采用GBM改变策略之后得到的NLFCB要优于改变策略之前的NLFCB,且所有改变策略之后的GalileoNL FCB均为0,而大部分GPS卫星的NL FCB并不为0。

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。

GPS/BDS/Galileo/GLONASS实时精密单点定位性能评估

随着卫星导航系统的迅速发展及人们对实时高精度定位性能日益增大的需求,越来越多的分析中心开始提供支持多系统的状态空间表述(SSR)产品。因此评估不同分析中心产品在不同系统组合下的定位性能十分必要。本文选取全球范围内的20个测站,对中国科学院(CAS)、武汉大学(WHU)和法国空间研究中心(CNES)3个分析中心提供的实时产品进行全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)/伽利略卫星导航系统(Galileo)/格洛纳斯全球卫星导航系统(GLONASS)实时精密单点定位(PPP)处理,并从实时产品可用性、收敛时间及定位性能进行分析。实验结果表明:WHU中心提供的GPS卫星可用性最好,GLONASS系统较差,且缺失了2颗卫星,CAS播发的BDS实时产品最好,提供了全部的BDS卫星改正数;静态模式下双系统组合中GPS+BDS组合的收敛时间最短,动态模式下双系统组合中GPS+Galileo的收敛时间最短,且在动态模式下,所有分析中心的GPS+Galileo+BDS+GLONASS组合收敛时间都明显优于GPS+Galileo+BDS组合;单系统中GPS的定位精度最优,静态模式下高程方向上优于2.5 cm,水平方向上优于1.7 cm;动态模式下高程方向上优于6.5 cm,水平方向上优于3.1 cm;但加入GLONASS的四系统组合并不能明显地提高定位精度。

抗差Helmert方差分量估计在GPS/BDS/UWB融合定位中的应用

针对卫星信号受限环境下,全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合定位出现较大偏差的问题,引入超宽带(UWB)技术作为定位性能增强技术。GPS/BDS伪距测量值与UWB测距值作为原始观测值,提出了基于抗差赫尔默特(Helmert)方差分量估计的GPS/BDS/UWB融合定位方法,实现合理定权,抵御粗差影响。分别进行了静态实验和动态实验,结果表明:没有粗差情况下,GPS/BDS/UWB融合定位相对于GPS/BDS的定位精度在静态实验和动态实验中均有所提升;引入粗差后,定位结果可抵御粗差,精度提升较为明显。

GPS水准高程模型的研究与应用

GPS水准高程模型的研究和应用在地理测量领域具有重要意义。综述了目前关于GPS水准高程模型的研究成果和应用情况。首先,介绍了GPS水准高程模型的基本原理和工作原理,包括全球定位系统(Global Positioning System,GPS)测量技术、高程模型的建立方法等。其次,总结了GPS水准高程模型的研究进展,包括GPS测量误差的影响因素、高程模型的精度评定方法等。再次,探讨了GPS水准高程模型在实际应用中的作用,如地形测量、地质灾害监测等。最后,提出了GPS水准高程模型研究的发展方向,如改进GPS测量技术、提高高程模型的精度等。研究结果对GPS水准高程模型的进一步发展和应用具有重要参考价值。

复杂测量环境下BDS-3/GPS组合RTK测量性能分析

为比较分析城市道路观测环境下BDS-3/GPS组合RTK测量性能,探讨一种基于卡尔曼滤波算法的RTK测量模型。在统一BDS-3/GPS组合RTK测量时空基准的基础上,建立RTK观测方程模型,利用LAMBDA算法快速确定双差整周模糊度,并基于卡尔曼滤波算法求解RTK观测方程模型测量结果;基于Visual Studio 2020平台,运用C/C++编程语言,设计和开发RTK数据处理软件(KalRTK),并比较分析BDS-3/GPS组合RTK测量结果。通过城市道路实测数据分析结果表明,BDS-3系统沿东西向跟踪卫星能力要略弱于GPS系统;BDS-3/GPS组合RTK测量的平面精度与高程精度均优于1.6cm,点位精度优于2.2cm,与GPS双频RTK测量精度基本相当,但优于BDS-3双频RTK测量精度。

基于GPS双定位的智慧接地线定位系统

复杂电网结构的智慧接地线定位过程会受到其他线路的干扰,导致定位结果差,设计一种基于GPS双定位的智慧接地线抗干扰定位系统。对单片机处理器内部组成进行优化,在其中嵌入GPS定位模块和GSM定位模块,并分析了双定位模块的有关参数。计算不同信号所对应的载波相位与时间差,根据GPS/GSM双定位系统的信息接收模式进行数据信息融合,优化定位流程。系统性能测试结果表明,与传统定位系统相比,定位误差更小,定位精度更高,具有一定优越性。

GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的运用

GPS-RTK测量技术属于现代化工程测量技术,具有定位准确、操作便捷的特性,所提供的是三维立体坐标,可一体化完成控制测量、工程放样、数字地图绘制等多项任务。为进一步明确水利工程测绘中GPSRTK测量技术的应用方法与价值效用,首先介绍了水利工程测绘中的GPS-RTK测量技术,其次结合工程实例探讨了GPS-RTK测量技术的实践应用方法。旨在为水利工程测绘中科学应用此技术提供参考。

基于GPS授时的通信电源数据同步采集系统设计

为解决当前通信电源数据采集系统时效性较差、时间同步精度较低的问题,引入全球定位系统(Global Positioning System,GPS)授时,提出一种全新的通信电源数据同步采集系统。通过设计系统的硬件配置,搭建良好的硬件环境。在此基础上,设计系统采集数据包协议;利用GPS授时,设计数据采集时间同步逻辑;利用数据采集节点,采集并处理通信电源数据;建立同步数据库,对采集的通信电源数据进行有效的管理与存储。测试结果表明,应用该系统后,在通信电源数据量持续增加的情况下,系统时间同步精度始终达到98%以上,性能优势显著。

GPS信号与特性分析的研究

GPS作为一种广泛应用的卫星导航系统,其导航系统的高精度、广覆盖和全天候可用性受到人们的普遍认可。然而,地面GPS接收机是相对脆弱的,容易受到各种环境因素影响,可能会对GPS接收机造成干扰,使其难以或无法正常工作。本文通过对GPS信号的基本原理、调制方式进行了研究,分析了信号特征和C/A码的生成方式,为下一步GPS信号的干扰与抗干扰提供理论和现实意义。

GPS技术在抚顺东露天矿的应用

随着科技的不断进步,GPS技术已经成为露天开采不可或缺的一部分。阐述了GPS技术在抚顺东露天矿电铁调度和边坡监测上的应用情况,详细论述了调度系统数据的查询、统计和分析功能;介绍了GPS技术在抚顺东露天矿中的优化措施,利用优化的差分定位系统,应用在工程设备上,提高了精准度。

基于北斗/GPS双模定位的土地面积测绘技术及土地信息系统研究

为提高土地面积测绘的精度、减少测量结果误差,规范土地资源的利用与开发,将北斗/GPS双模定位技术作为核心与支撑,对土地面积测绘技术展开设计与研究,并以此为依据,开展土地信息系统的开发。通过计算卫星信号与接收机距离、土地面积测绘与误差补偿,完成测绘技术的设计。将测绘技术作为基础,进行测量仪选型、土地信息无线通信部署、定位信息获取传输、土地信息系统数据库连接展示,以此实现对系统的开发。通过测试证明了设计的测绘技术测量结果与实际结果的误差较小,可以在实际工作中忽略此误差,将测量结果作为真实结果,同时,综合测试结果可知,本文开发的系统可以达到预期的设计标准与效果。