基于RTK和IMU的多行播种定位系统研究

在耕种过程中,为了保持株距行距一致性、使作物长势均匀,提高后续管理便捷性,以及提高粮食产量,需要精确记录植株空间位置分布信息。为提高植株位置定位精度,本研究设计1种基于双天线RTK和IMU的多行精播机播种定位系统,利用RTK/IMU组合定位方式检测系统定位坐标及航向,通过落种检测模块判断落种状态,完成落种数据提取以及定位数据的采集,并设计了基于双天线RTK和IMU的播种定位算法,结合卡尔曼滤波融合算法获取播种机位置和姿态,根据排种机构与RTK天线及IMU相对位置,设计基于相对排种器位置模型的落种位置解算算法,实现各排种单体落种位置实时解算。实验表明系统在进行直线播种时作业速度在7 km/h以内或在进行弯道播种时作业速度在3 km/h以内时,能准确测量落种位置,均方根误差均小于30 mm,可以满足在精密播种过程中对落种位置预测精度的要求。

基于铁路带状北斗CORS的网络RTK测量精度分析

为研究和拓展北斗导航系统在铁路工程测量中的应用,利用BDS系统技术优势解决山区铁路测量定位难题。基于某山区铁路建立带状北斗连续运行参考站系统(以下简称“北斗CORS系统”)和高精度位置服务云平台。采用国产多星多频测量型接收机进行控制点数据采集工作,分别对比基于北斗CORS系统的单BDS、单GPS以及GNSS混合星历网络RTK观测数据以及传统基站形式的RTK观测数据的测量精度。结果表明:(1)铁路带状北斗高精度位置服务云平台网络RTK定位功能稳定可靠;(2)基于北斗CORS系统的网络RTK测量方法仅需进行高程曲面拟合,按3s采集的成果精度即可满足铁路测量规范中网络RTK中线测量、断面测量、施工放样、像控测量的精度要求,测量时应尽量采用同类型的设备并采用同精度观测方法以保证重复测量精度,也可通过增加观测时长、在局部区域利用既有高程控制点做高程校正的方式提高测量精度;(3)基于北斗CORS系统的网络RTK测量平面和高程内符合精度限差可分别设定为1.7 cm和2 cm,外符合精度可分别设定为2.2 cm和5 cm。

GNSS基准站信噪比联合卫星系统综合定权的手机RTK定位

随着智能手机芯片和天线性能的不断提升,基于手机的高精度定位逐渐引起学术界和工业界的广泛关注.相较于单点定位,实时动态(real-time kinematic,RTK)定位通常表现出更高的定位性能.然而,目前对于手机RTK定位的随机模型的研究仍相对较少.因此,文中以小米8为例,重点探讨了智能手机在多系统RTK定位情境下的随机模型.研究结果表明:不同系统的卫星伪距噪声存在显著差异,而相位噪声的差异则较小.基于此,本文提出了一种基站信噪比联合卫星系统间综合定权的随机模型.相对于传统的信噪比模型更准确地考虑了不同系统之间的权重分配.并在开阔和遮挡条件下进行了静态和动态实验.结果表明:相比于传统的信噪比模型,新模型在静态开阔、静态遮挡、动态开阔和动态遮挡下三维方向的RTK定位精度分别提升了18.7%、18.3%、3.3%和4.6%.

融合视惯RTK的非接触高精度点位测量方法

为解决信号受遮挡或物理不可达区域的高精度点位测量问题,提出了一种融合视惯和实时差分定位(RTK)信息的非接触高精度点位测量方法。首先,利用由RTK测定的相机位置信息,在增量式重建中将相机位姿和特征点空间位置配准到全球地理坐标系下;其次,在全局优化中引入视觉重投影误差、RTK测定的相机位置、惯性测量单元测定的相机姿态作为约束,以提升特征点空间位置的测量精度;最后,将图像中的特征点坐标从像平面坐标系映射到全球地理坐标系下,实现对场景中特征点位坐标的非接触性测量。与OpenMVG的对比实验表明:所提方法在3m和5m距离处的非接触性点位测量精度分别提高了87.25%和75.88%,验证了其在非接触性点位测量问题上的高精度。

基于GNSS-RTK定位的无人机L波段探空系统标定方法

随着我国北斗卫星导航探空观测系统升级换代工作逐步推进,降低L波段探空系统测风数据差异的需求尤为迫切。利用无人机GNSS-RTK定位信息研究新的标定方法,相较传统标定手段,避免人为因素干扰、极大的降低测量误差,新的标定方法更加科学有效,对保证测风数据的有效性,提高高空气象观测数据质量具有重要应用意义。

GPS-RTK技术在地籍测量中的实践应用探讨

主要探讨GPS-RTK技术在地籍测量中的应用。阐述了RTK技术的基本原理、测量方法和质量控制方法,并结合地籍测量的具体实例,在导线测量和高程测量方面,将RTK技术与全站仪进行对比,对平面和高程精度进行分析。结果表明,RTK用于地籍测量其精度完全能达到地籍测绘的要求。该技术用于地籍测量切实可行,值得推广和应用;同时总结了RTK技术在地籍测量中的优势和不足,在实际应用中应注意的事项等,可供同行参考。

北斗三号系统PPP-RTK技术在车辆自动驾驶应用可行性研究

卫星导航定位技术是支撑车辆自动驾驶的关键技术,北斗三号全球卫星导航系统建成开通,使得基于北斗三号系统的PPP-RTK技术具备了各行各业广泛应用的基础。本文从PPP-RTK技术本身的发展和车辆定位系统等方面开展论述,对PPP-RTK技术在车辆自动驾驶中应用的可能性进行探究。

基于MEMS IMU的GNSS RTK/INS紧组合定位分析

本文针对复杂动态的城市环境自动驾驶规模化应用需求,提出惯性单元辅助RTK快速收敛的自动驾驶低成本、高精度定位方法。使用MEMS IMU M39和战术级IMU Pos320,通过对多组实测车载数据进行仿真中断,得到INS位置漂移误差、模糊度收敛时间、模糊度固定正确性指标,再对无惯导辅助、M39辅助模糊度固定和Pos320辅助3种情形下的模糊度固定时间和定位精度进行了统计和分析。结果表明,M39在GNSS中断5 s时可辅助RTK实现模糊度瞬时固定,中断时间为10 s时可以将RTK模糊度收敛时间压缩至1/4。MEMS IMU的加入使得RTK模糊度固定错误个数显著下降,10 cm以内高精度定位占比由62.25%提高至98.44%。试验验证了MEMS IMU辅助RTK能够加快模糊度收敛速度,提高了其在自动驾驶导航定位应用中的精度和可靠性。

远海环境低成本RTK接收机多路径效应与平滑伪距单点定位性能

低成本RTK接收机抗多路径性能较弱,导致远海环境中的单点定位性能显著下降。综合分析远海环境中载波相位平滑抑径算法对低成本RTK接收机单点定位性能的影响。结果表明,远海环境中RTK接收机的多路径效应为陆地环境的2~3倍,E5频点的抗多路径性能最强;平滑抑径效果与伪距多路径效应大小有关,采用平滑抑径算法后,RTK接收机SPP定位精度在远海环境提升62%,在陆地环境提升24%;平滑抑径后GPS/Galileo/BDS-3多系统SPP定位精度优于1 m,可满足海上较精细作业的需求。

融合单目深度和 RTK 定位的电力线弧垂测量方法

现有电力线路弧垂测量方法操作繁琐且智能化程度低,提出一种融合单目深度和RTK定位的电力线弧垂测量方法。首先,无人机拍摄电力线路关键点图像,将其输入构建的单目深度估计模型EleDep-Net生成对应深度图,该模型嵌入带状金字塔模块和边界融合注意力模块,使模型能精准地捕捉导线上下文语义信息;其次,引入深度矫正算法进一步修正深度图中的深度值,根据修正后的深度值得到关键点深度信息;最后,结合无人机RTK定位和关键点深度信息,在参考坐标系中生成关键点空间坐标进而拟合出导线抛物线公式,通过该公式计算出导线弧垂。在配网线路真实环境中进行测试,结果表明本方法在保证测量相对误差小于5%的前提下,作业效率明显提高,有较高的工程应用价值。

基于GNSS-RTK水田平地机的设计与试验

设计了一种基于GNSS-RTK的水田平地机,并根据水田平整作业要求,设计了水田平地机的机械结构、液压及控制系统。控制系统基于GNSS-RTK卫星定位技术,采用Cortex M3系列控制器及RT-Thread嵌入式实时操作系统完成了平地铲高程的高精度检测,实现了平地铲高度的自动调节。田间试验结果表明:平地机机构设计合理,控制系统运行稳定可靠,平整精度满足要求。研究结果对水田平地机的设计具有一定的参考价值。

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。

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.

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在全国林草生态综合监测森林样地调查中的应用

RTK定位技术是目前使用最为广泛的高精度定位技术,应用RTK技术,通过硬件主机、手薄、平板电脑、测量软件、CORS通信技术与全国林草生态综合监测外业采集系统有机结合,能相互补短,快速精准测量定位样地和样木。文中阐述RTK系统组成、测量定位基本原理、工作模式及其与林草生态综合监测APP的关联应用,包括CORS账号的应用、Hi Survey软件的应用、RTK连接平板电脑后对样地和样本的定位。该技术提高了定位精度,使森林样地监测信息更加精准可靠。

基于北斗的PPP-RTK技术在无人机电力巡检中的应用分析

为解决无公网地区或地形条件复杂地区进行无人机电力巡检得不到高精度定位服务的问题,本文提出使用基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)的精密单点定位-实时动态定位(precise point positioning-real-time kinematic, PPP-RTK)技术,为无人机电力巡检提供高精度定位服务.文中使用电力北斗精准位置服务网四川省内电力北斗基准站的数据进行了PPP-RTK服务端产品的计算和用户端的仿动态定位试验.试验结果表明:在使用基于BDS的PPP-RTK服务条件下,用户端使用BDS或BDS+GPS进行PPP-RTK模糊度固定解模式时,在1 min内就可以实现收敛,收敛后水平方向的均方根(root mean square, RMS)值小于5 cm,高程方向的RMS小于8 cm,该试验结果可以为构建电力北斗PPP-RTK服务及其在无人机巡检中的应用提供设计参考依据.

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。

基于GNSS RTK在红河州草原综合监测样地调查中的应用研究

为了及时掌握草地资源生态状况,展开草地资源监督管理、编制草原发展规划服务,通过GNSS RTK在云南省红河州草原综合监测样地调查中的应用研究,解决了在草原综合监测样地调查中样地定位,样线端点放样、定位,高大灌木草样方放样、定位等问题,改变传统调查方法、工作强度大、效率低的劣势,提高草原监测样地调查的测量精度、工作效率及草原综合监测技术水平和质量。