低成本GNSS终端多普勒平滑伪距定位算法

随着低成本全球卫星定位(GNSS)终端硬件性能的不断提升,其在定位领域的应用也更加广泛,然而低成本GNSS终端在数据采集中常受观测环境的影响,使得载波相位观测值的高精度定位较为困难。伪距定位算法因其定位模型简单且实时性好的优势被广泛使用,因此本文利用多普勒平滑伪距方法,充分利用了多普勒观测值的作用,通过多普勒平滑伪距噪声来提升观测值的测量精度,利用多普勒平滑伪距模型对静态与多种动态环境下的平滑效果进行测试和分析。实验结果表明:在静态情况下,采用多普勒平滑伪距算法,伪距单点定位与伪距实时差分定位模型定位中平面精度较平滑之前分别提高了25%与31%;在动态环境下,有遮挡动态实验其精度提升30%以上,空旷情况下定位精度提升15%以上,快速运动过程中其提升能达到20%左右。表明通过多普勒平滑伪距算法可以显著提高低成本GNSS终端的定位精度。

城市典型场景下低成本GNSS RTK定位性能评估与分析

随着大众应用位置服务的快速发展,低成本GNSS的高精度定位越来越被重视。低成本GNSS接收机也从早期的单频观测逐渐向双频过渡。在开阔环境下,低成本单、双频RTK的固定率较高,且能够达到厘米级定位精度,但对于观测环境复杂多变、卫星信号遮挡和干扰严重的城市典型场景,低成本GNSS RTK定位性能到底如何,相关的评估却不多。基于此,采用梦芯T906B和u-blox ZED-F9P低成本双频接收机,从模糊度固定率、定位精度两个方面评估和分析了开阔、半遮挡、遮挡等场景下低成本单频和双频GNSS RTK定位性能及差异。实测数据结果表明:开阔环境下单频和双频性能相当;在半遮挡环境下,双频较单频模糊度固定率提升约10%~20%,定位精度提升约10%~50%;在遮挡环境下,双频较单频模糊度固定率提升约10%,定位精度提升约10%~30%。

低成本GNSS终端中北斗三号多频观测的分析及应用

低成本消费级GNSS芯片相较于传统测绘级接收机在体积、功耗等方面具有突出优势,在未来无人驾驶、物联网等新兴应用领域具有极大潜力。然而当前低成本GNSS芯片的观测量存在非常严重的噪声和误差,为了改善观测质量,低成本芯片正逐渐从单频向多频过渡。首先调研了目前低成本GNSS接收机对多频信号的支持情况,然后介绍了北斗三号多频观测在电离层延迟和整周模糊度估计等方面的应用。通过对真实数据的采集和分析,针对当前原始观测量存在的诸多问题,提出了具体的预处理方案,并在此基础上开展了信号强度、电离层和模糊度实验。实验结果表明,基于华为Mate 40手机的低成本GNSS方案的北斗三频电离层延迟估计误差的均值为-2.97m,三频整周模糊度估计的成功率达93.8%,相较于单频整周模糊度估计的3.11%成功率有显著提升。

低成本GNSS终端的抗差RTK定位性能研究

针对低成本全球导航卫星系统(GNSS)终端受限于自身的低成本及低能耗特性,易受观测环境误差的影响,使得定位精度和稳定性较差的问题,该文在数据预处理后进行不同环境下的抗差自适应Kalman滤波,将抗差估计引入到实时动态定位(RTK)定位中,对异常值进行判别,增大异常值观测方程的方差以及协方差,降低异常值对定位性能的影响。通过对验前残差的所有粗差和验后残差中超出阈值的残差进行抗差处理和量测更新,直至标准化残差至阈值之内。通过对低成本GNSS终端进行实测数据的抗差RTK实验表明,抗差RTK能够显著提升定位性能,不同环境下抗差RTK动态定位性能提升效果不同,空旷环境下E、N、U方向的定位精度分别提升24.2%、28.1%、26.2%,收敛时间提升30.7%,固定率提升22.9%,部分遮挡环境下的提升效果较差。

低成本GNSS模块RTK性能比较分析

针对低成本GNSS模块及天线类型直接影响RTK性能的问题,该文选取了具有代表性的3种GNSS定位模块华大HD9310、UBLOX NEO-M8T、UBLOX ZED-F9P,以及测地型天线U35和螺旋天线BT-3070两种不同类型的天线。采集GNSS天线和模块不同组合的原始观测数据,深入分析了不同组合的原始GNSS数据的信噪比、模糊度解算初始化时间、伪距与载波相位的双差残差以及定位精度。结果表明:U35天线性能优于BT-3070天线;ZED-F9P模块性能优于NEO-M8T模块和HD9310模块。实验结果可为无人设备、工程测量等领域选取合适的RTK组合提供参考。