低成本实时动态载波相位差分GPS的定位精度研究

以农田导航的实际应用为目的,以美国Swift公司的Piksi定位模块为基础,构建实时动态载波相位差分(real time kinematic,RTK)系统进行定位精度研究。结果显示:Piksi单个模块静态单点的定位精度(2倍均方根误差,置信度为95%)约为8 m,RTK的静态精度(2倍均方根误差,置信度为95%)约为1.5 cm。设计的动态双轨试验验证了用直线拟合评估动态直线精度的可行性,当流动站在0.4～2.3 m/s的平均速度范围内进行直线运动时,通过拟合得到的定位精度约为1.5 cm。采用测量点到拟合圆心距离与拟合半径的差值评估圆周运动的定位精度,发现在0.4～1.6 m/s的平均线速度范围内运动时,流动站的精度约为1.5 cm;考虑到实际应用过程中点对点的问题,拟合分析得到的测量误差整体偏小,初步判定Piksi RTK的真实动态精度为3～5 cm,可以满足农业实际需求。

惠州市国产北斗化平台实时定位精度测试分析

惠州市连续运行卫星定位服务系统(HZCORS)在2022年完成了国产北斗化升级改造工作,实现了基准站接收机全面支持北斗三号卫星导航系统即北斗三号(BDS-3)数据,且新的国产北斗化平台(简称“新平台”)具备支持北斗三号数据兼容其他卫星系统数据的处理能力,并支持实时播发1985国家高程(简称“85高”)。作为惠州市现代测绘基准体系的重要支撑,新平台投入使用前的测试显得尤为重要。测试结果表明:①新平台平面和高程的实时定位精度较以往有所提高。②新平台分别使用惠州市似大地水准面模型和广东省似大地水准面模型采集得到的高程成果,契合度均较好。③新平台的平均时间可用性为96.48%,优于规范指标的95%。

GPS载波相位差分技术实时测姿的研究与应用

从运动载体姿态测量实时性的要求出发,介绍了应用GPS相位差分技术,进行实时姿态测量系统的研究和开发,介绍了系统的设计思路和信息处理的基本过程,实现了载体姿态的实时测量,达到了要求的技术指标。该系统适用于静态姿态测量与定位和中、低动态载体的姿态测量与定位。

基于实时动态载波相位差分技术运用于施工安全范围管控的讨论

铁路营业线和临近营业线施工作业期间,现场人员、设备和机械作业状态和作业行为,一直是铁路安全管理现场盯控的重点,也是落实国家铁路建设安全管理现场管控的重要着力点之一。首次提出将实时动态载波相位差分技术运用于现场施工作业安全防控,利用短波无线电通讯具有的传输稳定性、抗干扰性、及时性等特点,实现现场对目标的运动情况的实时观测,极大地提高了对现场人员趋向性运动行为管控的时效性和预判性,并作为可替代现场巡检、临边防护、驻点盯控等现场安全防护人员的职能,推动和实现安全防控自动化、信息化和智能化的重要途径,具有十分重要的作用。

载波相位差分技术在山地道路测量中的应用浅谈

在野外实时测量中,载波相位差分技术具有实时性好、精度高、速度快等优点,在道路勘测与放样方面与常规测量相比具有明显的优势。从GPS-RTK技术的软、硬件环境,工作模式,数据处理,技术特点及精度影响等方面进一步探讨其在道路工程测量中中桩放线与纵横断面测量的应用。

北斗系统多频载波相位整周模糊度解算方法研究

研究利用LAMBDA方法来解算三频载波相位BDS系统和GPS系统整周模糊度并分析其固定精度情况。通过采用2 km、5 km、8 km、10 km和12 km五条基线进行单系统解算对比,实验结果表明,无论是BDS还是GPS,在进行单系统RTK解算中,N方向坐标偏差变化幅度较其他两个方向变化都是最大的;在进行5 km的基线解算中,BDS三个坐标方向偏差基本保持在-0.2~0.4 m之间,相对于GPS系统较好;5 km的基线解算中,GPS系统三个方向坐标偏差值基本在-0.1~0.1 m之间,较BDS系统稳定且精度高。2 km基线的时候在200历元左右GPS固定精度明显优于BDS,5 km的时候GPS在1 000历元左右模糊度固定精度明显要比BDS高,但是随着基线长度的增加,GPS系统模糊度固定精度逐渐趋近,直至小于BDS系统。

水利工程测量的载波相位差分技术研究

伴随着国民经济的提高及社会生产力的进步,领先的测量装置及方案持续被使用在各类水利工程项目,水利测量过程中全球定位技术因为其无须通讯、精度较高、成本较低、效率较高的特征在行业内被普遍接纳。全球定位技术能够实现厘米量级精确程度,数秒钟以内载波相位差分技术即能确认相关位置参数,由此使其在相关水利工程项目测量过程中的应用范围日益宽广。

BDS-3单频三种差分定位方法的性能初步评估

为进一步分析北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)B3I、B1C、B2a和B1I单频差分定位精度,利用全球14个MGEX测站构成基线长度在30km以下的7条基线2022-09-01到2022-09-30共30d观测数据,在评估可视卫星数和信噪比基础上,初步评估了BDS-3B3I、B1C、B2a和B1I单频伪距差分、载波平滑伪距差分和载波相位差分定位精度。结果表明:数据质量方面,BDS-3B3I、B1C、B2a和B1I可见卫星数和信噪比基本符合解算需求;差分性能方面,B1C和B2a相当,B3I和B1I略差;伪距差分E、N、U方向优于0.6m,点位精度优于0.8m,单频平滑效果B1C优于B3I、B1I和B2a,在E、N、U方向分别平均提升21.34%、22.2%和17.17%。设置平滑值和原始伪距阈值定位精度得到较好的提升;BDS-3载波相位差分B3I定位精度优于7 cm,B1C定位精度优于5 cm,B2a定位精度优于6 cm,B1I定位精度优于5cm。总体定位精度随着基线长度逐渐下降,单频伪距差分定位精度达到分米级,载波平滑伪距中短基线定位精度相较于伪距差分能够提升40%,长基线提升20%,载波相位差分为用户提供厘米级定位精度。

北斗三号多频组合RTK定位性能分析

为解决因用户对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)单星多频、全球导航卫星系统(GNSS)多星多频组合定位性能缺乏了解造成的应用困扰,本文基于陕西省北斗卫星导航定位基准站系统实测数据,对比分析BDS-3单星多频、GNSS多星多频组合下网络实时动态载波相位差分(RTK)定位精度、收敛时效和固定率,研究加入BDS-3新频点B1c和B2a后对定位性能的影响。结果表明,在开阔环境下,BDS-3单星和BDS+全球定位系统(GPS)双星、BDS+GPS+格洛纳斯全球导航卫星系统(GLONASS)三星组合定位精度量级相当,均满足厘米级高精度定位服务需求;BDS-3新频点的加入对定位精度有一定改善,且高程方向改善更为明显。在遮挡环境下,BDS-3新频点定位时效性有待提高,多星座多频点组合定位性能更优;下午12∶00-16∶00时段,电离层活动剧烈,BDS-3新频点加入后固定率没有提升。

卫星定位信号载波相位测量技术

卫星定位系统通过多颗定位卫星与接收机间的距离来计算接收机的真实位置坐标信息,常用的测距方法有伪距测量和载波相位测量。该文以GPS定位系统为例,介绍了卫星信号的载波相位的含义及其测量技术,并针对载波相位测量技术周期数模糊问题,分析说明了载波相位差分技术的优点及不足。

利用GNSS差分的天线阵大气相位扰动实时修正方法

提出了一种基于全球导航卫星系统差分的天线阵大气相位扰动实时修正方法,以高稳定度的原子钟作为外频标,利用导航卫星载波相位的单差与历元上的双差,并通过星历扣除由于卫星运动引起的相位变化,在周跳检测和修正后,通过长周期的拟合消除卫星轨道和站坐标误差的影响,最后通过双频或多频信号实现两地电离层和对流层扰动的实时测量.在国家天文台北京密云站和云南昆明站分别部署了一套全球导航卫星接收设备,进行异地大气相位扰动实时修正方法的实验验证.利用双频载波相位测量数据对第三频率进行修正,结果表明,在不同天气条件下修正后的大气相位扰动均方根达到1.9mm,表明该方法可用于射电天文和深空探测中天线阵的大气相位扰动修正.

全球卫星定位系统技术及其应用

全球卫星定位系统技术及其应用齐文秀（有色总公司矿产地质研究所北京１０００１２）①全球卫星定位系统（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）简称ＧＰＳ，是美国国防部建立的卫星定位和导航系统。早期的ＧＰＳ定位精度为几米，现在的精度已达到几厘米。Ｇ...

卫星导航定位欺骗式干扰对抗思路及策略研究

欺骗式干扰对卫星导航定位的威胁与日俱增,已成为作战中的主要干扰样式,亟需开展对抗研究。结合欺骗式干扰的类别和典型案例,从技术层面深入分析了欺骗式干扰实现的方法途径,指出同频入侵、修改信号参数是其实施攻击的2个必然要素。针对同频入侵,创新引入宽窄巷组合技术实现定频向变频转换,创造虚拟的拍频信号规避干扰影响;再针对修改信号参数的攻击点,提出在宽窄巷组合基础上耦合载波相位差分思想,通过单差、双差判别剔除干扰,增强抗干扰效能。以此构建欺骗式干扰总体对抗思路,分别设计了基于卫星接收机自身、地面基准站辅助、双天线测量、不同卫星间多频信号等四种对抗架构,并对具体策略进行了推导论证。同时,结合四种架构特点,对各自的应用场景和效能进行了分析和评估。研究成果可为欺骗式干扰对抗提供一种新颖的思路,对相关工程应用具有一定的参考价值。

基于北斗的网络RTK实时定位服务分析

随着中国北斗卫星导航系统的日渐成熟以及民用化的普及,很多地区开始提供基于北斗的网络RTK服务。但基于北斗网络RTK实时定位服务性能如何,能否满足不同用户的需求,与传统GPS/GLONASS网络RTK实时定位服务相比有何优缺点?通过试验并分析各项结果,本文从系统性能、定位精度等方面对基于北斗的网络RTK实时定位服务与传统GPS/GLONASS网络RTK服务之间的异同进行分析与评价。最终结果表明两者在定位精度和系统性能等方面均能满足用户需求,北斗网络RTK服务虽时效性略低,但高程定位精度更高,整体稳定性较更好。

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。

一种联合载波相位观测值的GPS/BDS滤波导航算法

提出了一种基于历元间相位差分的GPS/BDS单机实时动态定位算法。该方法采用历元间载波相位差分数据准确计算出载体的位置变化量;并以此描述载体的运动状态变化,建立动态定位滤波模型的状态方程。同时以历元间载波相位差分数据与伪距数据作为主要观测值,采用扩展Kalman滤波实时估计载体的位置和钟差。采用自主编制的软件对静态与车载GPS/BDS实测数据进行处理,结果表明:采用该方法,定位结果精度优于传统的标准单点定位算法与载波相位平滑伪距算法;而且算法具有较好的稳定性,与载体的运动状态无关。

实时动态定位技术在土地勘测工作中的应用

介绍载波相位差分技术(RTK)的原理,RTK的基本配置和作业流程以及在土地勘测工作中的应用。

一种基于加权因子调节的伪卫星室内定位方法

基于伪卫星载波相位差分的室内定位方法成为提高室内定位精度的一种手段。由于多通道伪卫星发射天线的老化、损坏等原因,引起所输出的载波信号相位误差变大,进而导致定位误差变大。针对该问题,提出了一种加权因子调节的多通道伪卫星载波相位差分室内二维定位方法。引入了基于多通道伪卫星的载波相位差分定位方法,在此基础上对不同输出天线的载波相位误差进行加权因子调节,减弱病态天线输出的载波对定位精度的影响。仿真实验表明,该方法在发射天线的老化、损坏条件下,能够有效地提高室内二维定位精度。

一种基于边缘计算的分布式高精度定位方法

在5G+新基建和北斗卫星服务的互联网时代,高精度定位融入诸多应用场景服务千行百业。载波相位差分技术(RTK)提供了高精度定位服务的实现方法,然而,传统的解决方案存在时延大、资源利用率不高、高精度定位平台播发压力大等通用问题,这些问题,与当前的平台架构设置有一定的关系,基于此,文章将边缘计算和分布式RTK设计思想引入到高精度定位服务中来,提出了一种基于边缘计算的分布式高精度定位服务方法。