海上北斗动态精密定位的性能初步评估

航天测量船因其具有较强的机动性,能够有效地弥补陆地测站无法覆盖卫星整个轨道的不足,已逐渐成为我国卫星测控不可或缺的一部分。为了保障海上航天测量任务的顺利完成,精确导航定位是航天测量船的重要基础保障,本文分析了目前北斗卫星导航系统在海上测量数据的质量,并进一步分析了海上北斗动态精密定位服务的基本性能,结果表明:利用当前北斗区域导航系统能够实现分米级海上动态精密定位结果。

GPS动态精密定位研究在石油勘探中的应用

随着人类文明的飞速发展,陆地上的物质资源已经无法满足人类社会发展需要。为了缓解当前人类所面临的资源匮乏问题,各个国家将目光放在了海洋之上,而海上石油便成为新的资源获取方式,对于人类发展而言有着至关重要的作用。正因如此,本文以此为例,提出当前我国在进行海洋石油勘探过程中 GPS动态精密定位进行有效研究。

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。

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。

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。

OTF方式下短程GPS精密动态定位的数学模型

讨论了在OTF方式下短程GPS精密动态定位的函数模型和随机模型 ,给出了一个适宜于在计算机上编程实现的通用法方程式 ,并通过设置权比因子是否为零来达到这四类观测值选择使用的目的。阐明了当只选用两类精码观测值进行动态定位时 ,OTF方式与单历元方式是等价的 。

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。

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。

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。

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。

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。

PANDA软件在高频数据PPP动态定位中的应用研究

结合具体算例分析了PANDA的定轨、钟差计算精度,并利用PANDA计算的轨道、钟差产品,对汶川地震期间的高频GPS观测数据实施动态精密单点定位。结果表明,PANDA应用于高频动态精密单点定位中具有实时性强,定位精度高等优势。

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。

全球定位系统(GPS)技术的最新进展 第四讲 精密单点定位(上)

介绍了精密单点定位产生的背景 ,静态精密单点定位的观测方程 ,方程中各参数的处理方法 ,需考虑的各种改正和数据处理方法 。