基于动态单点定位的GPS数据质量指标研究

利用Bernese模拟GPS观测数据研究了精度因子(DOP)、L1伪距多路径效应(MP1)、L2伪距多路径效应(MP2)以及观测数据和周跳比(O/SLPS)4种质量指标,并分析了它们与动态单点定位精度之间的相关性。模拟试验表明:精度因子对动态单点定位精度的影响较小,伪距多路径效应和周跳个数对动态单点定位精度影响较大。利用平滑伪距进行动态单点定位,伪距多路径效应MP1、MP2的阈值约0.500m,不进行平滑处理,伪距多路径效应MP1,MP2阈值约0.300m。观测数据和周跳(O/SLPS)比值的阈值约670。

自适应SRCKF在GPS动态单点定位中的应用

平方根容积卡尔曼滤波具有良好的数值稳定性与滤波效率,针对滤波中状态函数与实际不符带来的误差对滤波造成的影响,将基于预测残差统计量的自适应因子和最优自适应因子与平方根容积卡尔曼滤波算法相结合以降低预测信息在滤波中的权重,并将平方根容积卡尔曼滤波与带自适应因子的平方根容积卡尔曼滤波用于GPS动态单点定位数据处理,最后用航摄飞机实测GPS动态观测数据验证了算法的有效性。

一种新的自适应滤波及在单频GPS精密动态单点定位的应用

应用扩展卡尔曼滤波(EKF)进行单频GPS精密动态单点定位时,只有当动力学模型和随机模型准确无误时,卡尔曼滤波才能提供系统状态向量的最优解。而实际上,卡尔曼滤波解会受到许多因素的影响。尝试利用支持向量机来辅助卡尔曼滤波,先选择具有全局意义的样本,把信息向量作为支持向量机的输入,输出是相应的滤波解差值。然后在动态定位中,在线利用训练好的支持向量机预测出当前历元的滤波解差值,实时地修正滤波解,从而提高定位精度。最后通过一个实际算例验证该算法的适用性。

基于距离约束的精密动态单点定位

对于双天线动态GPS定位，本文采用动态精密单点定位方法确定飞机运动轨迹；考虑两个接收机所处环境几乎完全相同，两天线的空间距离为固定常数，构造距离约束条件，修正飞机定位结果，提高动态单点定位解算的可靠性。最后以一个实测机载GPS数据验证表明，该方法在一定程度上提高了动态单点定位的可靠性和精度。

基于动态精密单点定位技术估计海潮负荷位移

本研究应用动态精密单点定位(PPP)技术,基于香港地区全球导航卫星系统(GNSS)5个测站的垂直坐标时间序列,估计海潮负载位移,并与海潮模型预测进行比较分析。研究中采用奇异谱分析(SSA)对时间序列进行降噪处理,分析噪声对海潮负载位移估计的影响。结果表明,SSA降噪显著提升了坐标时间序列的精度,其中白噪声和有色噪声分别下降了60.4%和21.68%。SSA降噪后,海潮负载位移反演值与模型预测值间的差异减少,显示噪声改正对提升反演精度有积极作用。利用GNSS PPP估计的M_(2)、K_(1)、K_(2)、O_(1)这四种主要潮汐分量引起的地表负载位移,与海潮模型的预测值之间存在一定的偏差,但SSA降噪后的均方根误差不符值有所下降。本研究证实了利用GNSS PPP技术估计海潮负载位移的可行性,并强调了降低噪声在提高估计精度方面的重要性。

GPS动态单点定位的遗传算法探究

GPS单点定位是当前GPS领域的前沿方向,寻求合适的算法以实现目标点三维坐标的快速解求具有现实意义。文中分析GPS单点定位的实用数学模型及误差源,建立遗传算法的单点定位模型。基于非线性化最小二乘原理的适应度函数定义,使得算法具有成熟严格的理论依据;遗传算子的比较选择,使得模型的稳定性更强。试验证明了该算法适用于GPS动态单点定位数学模型,并能够以较快收敛速度和较高的精度趋近期望值。

基于基准站改正信息的实时动态精密单点定位

针对常规实时动态精密单点定位状态噪声大、观测误差复杂、精度不稳定等局限性,在具有基准站数据的前提下,提出了一种基于基准站改正信息的实时动态精密单点定位算法。该算法能有效解析出基准站和流动站的共性误差,进而修正流动站观测值精度;其定位模型仍采用传统非差PPP模型,与常规动态PPP解算软件兼容,算例结果证实该算法可以获取与动态相对定位等价的精度。

基于相位单差精密测速的动态精密单点定位算法

利用相邻历元间的载波相位单差可求得动态载体的高精度三维速度向量,基于此提出了可精确描述载体运动变化的扩展卡尔曼滤波动态精密单点定位算法。该算法克服了高动态条件下采用简化动力学模型可能引起的系统状态描述失实问题,同时还可输出动态载体的精密速度信息。飞机动态试验结果表明,用该算法的动态单点定位结果与TRACK双差解计算互差得到的三维RMS值,平面分量精度优于3cm,高程分量精度优于6cm,速度测量精度可达mm/s级。

基于非线性滤波的单频GPS精密单点动态定位

研究在低动态情况下利用廉价的单频GPS接收机进行精密单点动态定位,处理动态数据时运用一种新的非线性滤波估计方法。通过试验表明,该方法可行,定位结果比较稳定,并具有较高的定位精度。

动态精密单点定位传统模型与UofC模型的比较

介绍了基于传统模型和UofC模型的两种精密单点定位算法;利用自主开发的精密单点定位软件实现了这两种算法。为了比较两种精密单点定位模型的动态定位精度、收敛时间以及解算速度,收集了船载和机载的动态GPS观测数据进行解算实验。实验结果表明:两种模型的动态定位精度和收敛时间相当,传统模型的解算速度约为UofC模型的2倍。

电离层二阶项延迟对GPS动态精密单点定位的影响

随着GPS精密单点定位逐步由理论研究走向实际应用,越来越多的误差改正项的细节工作得到重视。就电离层延迟而言,通常使用无电离层组合消除电离层影响,但该组合仅能消除电离层一阶项延迟,而残余的二阶及高阶电离层项延迟也能达到最大厘米级量级。本文基于IGS提供的电离层TEC格网产品和IGRF12地磁模型计算电离层二阶项延迟,结合21个IGS站实测数据和全球2.5°×5°格网的模拟站点数据,研究分析电离层二阶项对PPP动态定位的结果的影响。21个IGS站实测结果显示电离层二阶项对动态PPP定位影响量级最大达到水平方向0.8 cm,高程方向达到2.4 cm,与全球模拟格网计算结果与实测计算结果影响量级基本吻合。在少数极端观测条件下,可视卫星PDOP值、电离层活跃度和地球磁场干扰均较大区域,电离层二阶项延迟接近3 cm,对定位结果的影响甚至能超过7 cm。实测数据和模拟数据均显示二阶项电离层会引起全球范围内点位坐标南向偏移的现象。由此可见,电离层二阶项延迟影响不仅能够造成点位坐标厘米量级的误差,且该影响体现一定的系统性南向偏移,无法通过平滑方法消除,因此精密单点定位需要突破厘米级的限制,应该考虑电离层二阶项延迟的影响。

基于无电离层模型的动态精密单点定位

首先综述了10多年来动态精密单点定位(PPP)技术的研究现状,最后基于一个动态PPP定位实例,分析了基于非差观测值的单历元动态PPP定位精度.实验结果表明,如果数据质量较好,卫星数量充足(>5颗),动态PPP定位结果可以在1 h左右收敛到20 cm以内;研究还发现,动态单点定位与GDOP有很强的相关性,当卫星数少于等于5颗,且GDOP值较大时,定位精度会大为降低,很难获得较高精度的定位结果.

动态精密单点定位联合卫星测高求解潮位研究

随着动态PPP技术的发展,利用动态PPP确定潮位是当今海洋潮位数据确定研究的热点话题。针对这个问题,该文对动态PPP的定位进行探讨,在此基础上利用动态PPP结合卫星测高对潮位数据的确定进行了研究。结果表明,在所实验的测线中,远离海岸的潮位数据和模型计算的数据符合得比较好,次之符合一般,离岸边最近两者符合得最差。说明动态PPP结合卫星测高能够较好地确定潮位数据,这将为潮位数据的确定提供一种新的,可行的方法。

GNSS融合动态精密单点定位性能分析

基于武汉大学PANDA软件生成的GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统精密轨道和钟差产品,采用MGEX跟踪站多模观测数据进行试算,对GPS、GPS/BDS、GPS/GLONASS、GLONASS/BDS、GPS/GLONASS/BDS以及GPS/GLONASS/BDS/Galileo 7种模式的动态精密单点定位的精度和收敛性进行比较。结果表明:1)BDS动态PPP收敛速度较慢,收敛后精度能够达到cm级;2)GPS/BDS融合定位北方向分量精度不如GPS单系统定位,但东方向和高程方向分量收敛速度和定位精度都得到改善;GPS/GLONASS和GLONASS/BDS融合定位提高了东方向、北方向和高程方向分量的收敛速度和定位精度;3)GPS/GLONASS/BDS融合定位20min即可收敛,收敛后平面精度优于1cm,高程精度优于3cm;Galileo的引入对收敛速度和定位精度的改善不明显。

低成本GNSS接收机机载单点动态定位精度评估

针对采用信号模拟器进行全球卫星导航系统(GNSS)接收机动态定位测试与性能评估时,硬件成本高昂、未使用实际GNSS信号等问题,设计了以小型无人机(UAV)为载体的低成本GNSS接收机动态定位实验,在无人机爬升、直飞、转弯和降落四种飞行状态下,对其单点定位(SPP)精度进行评定和分析。实验结果表明:全球定位系统(GPS)与北斗卫星导航系统(BDS)组合定位时,低成本单频接收机的单点动态定位精度优于5m,小型无人机爬升、直飞、转弯和降落阶段,其水平定位精度分别为2.807,2.296,2.522和2.720 m;垂直定位精度分别为3.778,2.713,2.779和3.258 m。无人机四种飞行状态下,低成本接收机单点定位精度为:直飞状态下的精度优于转弯状态;转弯状态下精度优于爬升和降落状态。研究结果可为GNSS接收机动态性能测试和小型无人机机载应用GNSS接收机选型提供有益参考。

基于精密单点定位技术的航空测量应用实践

讨论了基于精密单点定位技术来实现无地面基准站的航空测量。计算结果表明,用观测值的验后残差计算得到的实测动态及静态模拟动态进行精密单点定位的三维RMS均优于3 cm;用动态数据精密单点定位的结果同多基准站的双差解求较差计算出的RMS,南北分量和东西分量均优于5 cm,高程分量优于10cm;用基准站的静态数据模拟动态单点定位解算得到的坐标同已知坐标求较差计算出的RMS,南北分量和东西分量均优于3 cm,高程分量优于5 cm。

基于无人机GPS动态精密单点定位精度研究

精密单点定位是一项应用较广泛的空间定位技术,因此对GPS动态精密单点定位精度展开研究具有十分重要的意义。对无人机GPS动态定位进行试验分析,结果表明,GPS单点定位既可以满足用户对高时效性的要求,又可以做到灵活高效;GPS定位通过RTS卫星星历与Final卫星星历计算会有一定的偏差,但偏差的标准差在0.1 m以内。

站钟约束的实时动态精密单点定位

针对全球卫星导航系统服务(international global navigation satellite system service,IGS)发布的实时产品以及IGS跟踪站装备着高性能原子钟的现状,根据站钟的高稳定的特性,在实时精密单点定位(precise point positioning,PPP)数据处理过程中,对接收机钟差参数建立历元间约束模型。试验选取5个IGS站连续21天观测数据,并接收法国国家太空研究中心发布的实时精密产品,用于分析历元间约束模型对实时GPS PPP动态定位的影响。结果表明,历元间约束的钟模型能够有效提高全球卫星导航系统高程分量的精度,提高程度可达23.16%。

均值漂移粒子滤波的动态精密单点定位

粒子滤波以大量粒子计算为代价削弱动态精密单点定位的非线性方程线性化、非高斯噪声正态化造成的精度损失,这也带来计算效率较差的问题。针对计算效率低的问题,将均值漂移算法引入到粒子滤波,减少粒子选取个数,提高动态PPP中待估参数的计算效率。以某机载GPS数据为例,基于均值漂移算法的粒子滤波大大削减了粒子个数,计算效率有一定程度的提高。

多模GNSS动态精密单点定位性能分析

为研究多模全球卫星导航系统(GNSS)联合动态精密单点定位(PPP)性能,首先给出了多模GNSS联合PPP解算处理方法,然后基于多GNSS试验项目(MGEX)测站的实测数据,分析多模GNSS联合动态PPP在定位精度、收敛时间等方面的表现以及截止高度角对PPP定位精度产生的影响。试验采用控制变量对比分析的方法进行。结果表明:与单全球定位系统(GPS)PPP相比,多模GNSS联合动态PPP在精度及收敛速度上具有明显改善,E、N、U方向定位精度分别由1.24、0.97、3.59cm提高到0.78、0.77、2.48cm,收敛时间由22.7min缩短为9.8min;截止高度角的增加对单系统动态PPP性能影响很大,而多模GNSS联合动态PPP却保持良好的稳定性。多模GNSS联合动态PPP使得可视卫星数明显增加、卫星空间几何结构明显优化,有效增强了定位结果的可靠性及可用性。