动态场景GNSS伪距多路径误差特性分析

为了弥补现有全球卫星导航系统(GNSS)中伪距多路径误差分析大多基于静态数据分析的不足,开展动态场景GNSS伪距多路径误差特性分析:收集车载、机载、船载等3种场景的GNSS动态数据,分析北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)B1C、B2a频点伪距多路径误差;并与全球定位系统(GPS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)卫星公开服务频点进行比较。实验结果表明,BDS-3 B1C频点,车载、机载、船载场景的伪距多路径均方根误差(RMS)的范围分别为0.14~0.34、0.18~0.28、0.005~0.059 m,与Galileo E1频点相当,略优于GPS L1频点;BDS-3 B2a频点,车载、机载、船载场景的伪距多路径误差RMS的范围分别为0.10~0.33、0.12~0.22、0.005~0.065 m,与GPS L5、Galileo E5a频点基本相当。

基于PPP技术的伪距多路径效应分析

从3个方面研究了河北省CORS系统各参考站的伪距多路径效应:1)比较了不同截止高度角条件下(5°、15°和25°)的伪距多路径效应,分析了多路径效应与高度角之间的关系;2)以若干个受多路径影响较为严重的参考站为例,基于其多路径效应的天空分布图(skyp lot)分析了不同方位、不同高度角卫星观测值的多路径大小,同时对相应测站环境进行考察,验证了多路径效应的环境影响因素;3)利用PPP技术分别处理了受多路径影响最强和最弱的两参考站:永清和安新站同一天的观测数据,考察了多路径效应对PPP位置估值的收敛时间和收敛稳定性的影响。

BDS-2和BDS-3卫星伪距多路径偏差特性比较

通过分析2016-07-01JFNG测站BDS-2卫星伪距多路径组合(MP组合)的特征,证实BDS-2卫星的伪距观测值存在与卫星高度角有关的伪距多路径偏差,且该偏差与卫星类型和信号频率有关。利用SGG0站2017-07-10~07-20的数据计算BDS-3卫星的MP序列,通过三次多项式拟合建立每一颗卫星在各个频率上的高度角模型发现,对应的系数接近0,说明BDS-3卫星伪距观测值几乎不存在伪距多路径偏差。

北斗卫星伪距多路径偏差改正研究

通过分析不同卫星系统MEO卫星的伪距多路径误差,发现北斗卫星伪距多路径偏差的存在。进一步分析BDS三类卫星伪距多路径误差的变化特征,结果表明,IGSO卫星和MEO卫星的伪距多路径误差存在明显的系统性偏差。选择分段线性拟合和分段多项式拟合两种方法建立北斗卫星伪距多路径偏差改正的经验公式,并比较两种改正方法的效果。分析了北斗卫星伪距多路径偏差改正前后的MP序列和MW组合序列的数据变化特征以及PPP定位结果的差异,验证了经验公式的可行性和有效性。

一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复方法

使用北斗三频观测值提取伪距多路径误差。分析表明,北斗伪距多路径误差达到m级,且变化较快,不能通过历元间差分完全消除,会对周跳探测及修复产生影响。提出一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复新方法,能有效控制伪距多路径误差的影响,提高周跳修复的成功率。

北斗三号系统中轨道地球卫星伪距多路径误差分析和改正

2018—2019年,北斗三号系统陆续发射十几颗中轨道卫星,逐步完成全球组网。北斗三号系统卫星同时播发平稳过渡信号B1I、B3I和新体制信号B1C、B2a。实际数据分析表明,中轨道地球卫星民用B1C和B1I频点包含明显的伪距多路径误差,并且由于中轨道地球卫星的轨道特性,这种现象在卫星低高度角,即出入境时十分显著。利用多路径半天球图(Multipath Hemispherical Map, MHM)与伪距噪声和多路径校正法(Code Noise and Multipath Correction, CNMC)两种算法对伪距多路径误差进行改正。MHM算法对伪距多路径误差的改正并不明显;CNMC算法在高度角大于30°时可以将B1C频点伪距多路径误差从0.11 m降低至0.03 m,将B1I频点伪距多路径误差从0.074 m降低至0.024 m,从而使中轨道卫星的多路径误差降低60%以上。

GPS多路径效应实例计算与分析

本文讨论了一个GPS伪距多路径值计算及其频谱分析的方法。文中首先介绍了GPS多路径试验测量和观测数据采集的程序。然后探测和修复周跳、再利用伪距多路径计算公式,获得GPS测量中的伪距多路径值。实例证明该方法有效地计算出了伪距多路径值。

北斗GEO卫星多路径特性在SPP中的应用

分析了BDS多路径组合观测中低频分量的特性及其对定位精度的影响;基于MGEX跟踪站的GNSS观测数据,利用功率谱、相关函数和奇异谱分析等方法对BDS多路径组合观测值进行了分析。结果表明,相邻2 d伪距多路径组合的低频分量相关性较高;原始时间序列中含有高频分量,属于随机噪声;通过奇异谱分析对GEO卫星多路径组合中的低频分量进行提取和改正试验,跟踪站CUT0和JFNG在N、E、U三个坐标分量上定位结果的标准差分别改善了0.2 m、0.1 m、0.2 m和0.2 m、0.4 m、0.5 m。

基于靶场CORS的试验区北斗数据质量分析

自2011年国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)启动多GNSS实验项目(Multi-GNSS Experiment,MGEX)以来,多GNSS兼容和互操作成为研究热点,我国率先发起国际GNSS监测评估系统(International GNSS Monitoring and Assessment System,iGMAS)旨在对GNSS的运行状况和性能指标进行监测评估.鉴于此,本文从用户使用端出发,通过对连续运行参考站(continuously operating reference station,CORS)的数据完整率、周跳比、伪距多路径、载噪比(carrier to noise ratio,CNR)和伪距测量精度进行量化分析,探讨了基于靶场CORS系统进行试验区北斗数据质量监测与评估的方法,为高精度武器试验鉴定提供科学、可量化的卫星环境精度指标.

北斗三号观测数据质量及定位精度初步评估

开展BDS-3观测数据质量评估对于即将到来的BDS-3应用研究至关重要。本文从载噪比、伪距多路径及观测噪声3方面评估了BDS-3卫星的观测数据质量,在此基础上分析了其标准单点定位和短基线相对定位性能。初步评估结果表明:在载噪比方面,BDS-3卫星的B1I频点比BDS-2卫星高3~4 dB/Hz,B3I频点最高,其余频点大小相当;在多路径方面,BDS-3卫星伪距B2a、B2b和B3I与BDS-2的B3I大小相当,B1I和B1C与BDS-2的B1I、B2I大小相当,且BDS-3各频点的伪距多路径组合中不存在明显的与高度角相关的伪距偏差;在观测值噪声方面,BDS-3卫星与BDS-2卫星各频点大小基本相当。相比于仅使用BDS-2卫星,增加BDS-3卫星可以改善几何图形结构,一定程度上提高伪距单点定位和短基线相对定位的精度。

多GNSS数据质量全流程分析软件设计与实现

GNSS数据质量的好坏直接影响着定位的精度和可靠性。针对目前GNSS数据质量分析的主流软件大多操作复杂,需要有一定科研基础,并且每个软件有自己的侧重点,有的不支持四系统,有的不支持可视化。从实际出发,设计并实现了一套多GNSS数据质量全流程分析软件,可以满足从卫星端、传播路径到接收机端的多GNSS数据质量分析要求。

使用抛物面定向天线分析北斗三号星上伪距和载波测距偏差

对于全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS),观测值测距性能会影响系统基本服务能力。大口径抛物面天线能够较好地削弱地面设备和环境对信号采集的影响。基于抛物面天线数据分析北斗三号全球卫星导航系统(BeiDou-3 global navigation satellite system, BDS-3)的观测值特性和测距性能。结果显示,B1I、B3I、B1C、B2a和B2b 5个频点上均未发现与北斗二号卫星类似的相同量级卫星星上伪距偏差,部分频点伪距多路径存在波动,但与高度角的相关性不强,所有卫星测距偏差变化的平均量级为0.1 m。使用载波三频组合分析北斗三号卫星各个频率载波观测值的多路径变化和噪声水平,载波三频组合存在毫米量级的变化波动,但这种变化并未显示出与时间或者高度角的密切相关性,基于抛物面天线数据的载波三频组合均方根误差绝大部分小于0.6 mm。以上结果表明北斗三号卫星的伪距和载波观测值未出现系统性偏差,具有良好的测距性能。

Galileo导航系统观测值的质量分析

从信噪比、伪距多路径效应、单差残差和非差观测值精度等方面对进入初始服务初期Galileo导航系统观测值的质量进行了对比分析,最后简要评估了Galileo导航系统的单点定位精度。结果表明:在信噪比方面,Galileo E5最高,E1、E5a和E5b次之且基本相当;在伪距多路径方面,Galileo E1最大,其次分别为E5b和E5a,而E5最小;在单差残差方面,Galileo导航系统单差相位残差基本在±4 mm内,单差伪距残差基本在±0.3 m内;在非差观测值精度方面,Galileo导航系统相位观测值精度E1最高,E5a、E5b和E5次之且基本相当,而伪距观测值精度E5最高,E5b最差;整体上而言,Galileo导航系统观测值的数据质量略优于GPS和BDS;Galileo导航系统单频伪距单点定位的水平精度约为2.2 m,与GPS和BDS的水平定位精度基本相当,而高程精度约为5.2 m,稍差于GPS和BDS,这与可观测卫星数和PDOP有很大的关系。