无源三维卫星定位系统卫星钟差的监测技术

GPS的成功已证明:三维无源卫星导航定位系统是现阶段卫星导航系统发展的主要方向。这种系统建立的一个核心技术是时频技术,即星地统一的时间基准,本文在简单介绍三维无源卫星导航定位系统的时频系统方案的基础上,详细介绍其主要关键技术——卫星钟误差的监测技术。

北斗卫星导航RTK定位技术在铁路通信铁塔监测中的应用

通过自带基准站并利用北斗实时动态载波相位差分定位技术(Real-Time Kinematic,RTK)对铁路通信铁塔发生的水平位移、铁塔垂直度、塔基沉降进行连续不断测量和监控,解决以往铁塔监测系统误报、漏报率高、设备故障率高以及安装难度高、安装要求苛刻等施工难题,通过野外环境实验数据表明其精度满足中国铁路总公司发布的《铁路通信铁塔监测系统》(Q/CR851—2021)标准要求。

应用北斗卫星导航系统实现煤矿地表沉陷智能监测

地表沉陷监测是煤矿开采,尤其是“建下”开采的一项重要工作。为了提高监测的密度和保证数据质量,特别是在现场环境条件受限的条件下,需改变传统监测方式和监测手段。针对这些问题,以开滦唐山矿为研究对象,引入北斗卫星导航系统,运用静态观测后差分技术实现对地表沉陷监测数据的获取、传输、解算、分析全自动处理,并可通过网页随时浏览、打印结果。实践表明,该技术实现了煤矿开采地表沉陷监测的智能化,应用效果良好。

卫星导航差分系统和增强系统（十五）

3.4.3日本多功能卫星增强系统(MSAS)多功能卫星增强系统(Multi-Functional Satellite Augmentation System,MSAS)是GPS在日本的星基增强系统,目的是提高GPS的精度、完好性和可用性。利用日本多功能交通卫星(Multifunctional Transport Satellites,MTSAT)播发GPS的差分改正数和完好性信息.

关于北斗卫星导航系统的被动式定位算法比较研究

我国北斗卫星导航系统空间卫星共有2或3颗,无法单独满足被动导航定位的要求．针对这种卫星稀少的情况提出了3种被动式定位算法: 2星定位算法、 3星3参数定位算法和3星4参数定位算法, 这些算法分别采用气压测高方法增加观测数据和采用数学模型描述接收机钟差的方法减少定位方程求解的未知数;探讨了北斗卫星导航系统备份星的可用性和对导航定位精度的贡献;还提出了准差分修正技术,提高了定位精度．实验证明, 3种算法都取得了100m以内的定位结果,可以满足一般用户定位需求．

北斗广域增强系统星钟和星历误差改正算法研究

区域北斗星基增强系统提供等效钟差改正数统一修正星历和钟差误差。随着系统的建设发展,新一代北斗星基增强系统将区分星历和钟差误差改正信息,以提高差分改正精度。由于北斗卫星混合星座设计及区域监测网的局限,星历和钟差误差的高精度分离计算面临着新的挑战。对北斗星基增强系统的星历和钟差改正算法进行了研究,分别采用动力学和运动学模式计算了卫星星历和钟差改正数,并基于北斗实测数据,对两种处理模式的差分改正精度进行了对比研究。试验结果表明,采用动力学和运动学差分方法,得到的双频伪距实时定位精度分别为1.76m和1.78m,定位精度与WAAS及EGNOS相当。利用运动学和动力学差分改正数后均可得到分米级的精密单点定位(precise point position,PPP)结果,其中采用动力学广域差分改正数,收敛后定位精度可达到15cm;采用运动学广域差分改正数,收敛后定位精度可达45cm。

靶场GNSS增强、监测与评估系统建设构想

针对靶场GNSS(全球导航卫星系统)增强、监测与评估的测量精度和可靠性保障、异常分析和电磁环境监测等复杂技术需求,明确了靶场GNSS增强、监测与评估的概念,分析了各类方法的特点,确定了以大范围基准站网为主干,采用广域差分增强和地面完好性通道监测满足提高测量精度和可靠性主要需求,采用车载信号监测和干扰监测一体化系统满足不同区域间发的异常分析和电磁环境监测需求的技术路线。设计了系统体系架构,重点分析了系统实时工作模式和数据处理流程,为系统建设提供了有益的参考。

GPS变形监测网的整体方差分析法

为解决GPS监测网的数据处理问题 ,给出了一个整体方差分析方案。其特点是能对所有GPS站的位移参数及其精确度进行估计和检验 ,这与通常的单站变形分析方法不同。

基于不同空间尺度测站网的BDS-3 GEO卫星轨道机动实时监测

地球静止轨道(GEO)卫星为保持地球同步特性,需要频繁进行轨道机动,及时准确的对卫星轨道机动的状态进行动态监测,有助于对卫星真实轨道进行修复,使其在机动过程中仍能提供基本可用的轨道参数.利用基于历元差分测速原理的卫星轨道监测模型,对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的2颗GEO卫星各12次历史机动进行了分析.结果表明:所选不同空间尺度测站网均可以对C59卫星的机动时间与轨道动态变化进行实时监测,且监测结果基本一致.另外,本文所选的不同空间尺度测站网均可对C60卫星机动时间进行精准探测,但在对其轨道状态进行实时监测时,空间尺度较大的测站网监测结果更优.

基于物联网三层架构的地下工程测量机器人远程变形监测系统

针对地下工程变形监测特点,在物联网三层架构技术和测量机器人技术的基础上,以C#编程语言和SQL sever数据库为开发平台,借助GeoCOM开发包,通过远程控制测量机器人对地下工程进行自动化变形监测工作。在物联网三层技术架构自动化变形监测系统应用服务层中,介绍了提高数据处理精度的实时差分技术原理和围岩净空收敛分析方法。成功地将物联网技术应用在变形监测领域,保证了地下工程的安全服务;而这一系统设计思想更可为同类工程安全监测提供参考。

基于边缘计算的智能型全站仪自动监测系统技术与应用

目前,我国大型基础设施建设正在不断地加快推进,对工程建设施工与运营期间的变形监测及安全维护的要求也越来越高,而传统的全站仪自动监测已难以满足变形监测的要求。针对传统的远程全站仪自动监测系统存在的不足,引入边缘计算与物联网技术,提出构建基于边缘计算的智能型全站仪自动监测系统,将传统系统中数据中心的计算任务迁移到边缘端系统,以解决传统全站仪自动监测系统存在的低实时性、数据易丢失、无实时检核等缺点。同时结合实际工程监测项目数据,验证系统的稳定可靠性。结果表明,基于边缘计算的智能型全站仪自动监测系统能提供实时监测数据成果,具有较高的实际应用价值。

基于北斗三号区域短报文通信的滑坡灾害监测数据传输方案设计

稳定的有线/无线通信链路是北斗/GNSS-RTK技术应用于滑坡灾害监测的必要条件,当监测区域地面通信基础设施缺失或突发险情引起通信链路中断时,滑坡监测工作难以开展。针对于此,研究并分析了北斗三号区域短报文通信(regional short message communication,RSMC)技术应用于滑坡灾害监测的可行性。首先设计了一种基于北斗三号RSMC的GNSS观测数据编码方法,在此基础上分析了基准站与流动站观测数据的不同传输方案对滑坡灾害监测的影响。最后对其中两种可行性较高方案的通信指标与定位效果进行了评估,结果表明,基准站采用4G、监测站采用北斗三号RSMC的第一种传输方案,平均解算时延优于1.1 s,传输成功率可达98.46%,实时监测序列精度在水平方向优于1cm,高程方向可达厘米级水平。该方案保持了监测序列的高频率高精度实时获取,同时提升了地面通信受限时监测信息的可用性。

北斗广域差分分米级定位的分区切换算法

从2017年1月开始,北斗系统在播发基本导航电文的同时,提供了包含实时轨道改正数、钟差改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数四重广域差分参数,使得系统具备了基于系统广播的电文参数实现广域单站实时动态分米级定位的能力。实际应用表明,北斗系统播发的分区综合改正数存在中断的情况,使得实时定位存在因重新收敛而造成跳变的情况。本文分析了分区中断期间定位跳变产生的原因,提出一种适用于分区切换的广域差分分米级定位算法。采用中国境内7个北斗测站10d的静态数据和车载动态数据对新算法进行评估验证。结果表明,在分区改正数中断的情况下,分区切换算法得到的坐标误差与使用连续分区综合改正数结果一致,双频动态定位水平和高程方向分别小于0.3m和0.5m,平均三维定位精度优于0.5m;车载实时动态定位测试中,分区切换前后的单双频定位精度不受切换影响,与切换前保持一致。分区切换算法有效保证了分区改正数中断后北斗广域分米级实时动态定位的连续性。

基于GNSS和RTS技术的桥梁结构健康监测

动态变形监测是桥梁结构健康监测的重要内容之一,全球导航卫星系统（GNSS）和自动型全站仪（RTS）是目前获取结构动态变形信息的两种主要技术手段.本文以英国诺丁汉Wilford悬索桥和长沙三汊矶湘江大桥为试验研究对象,对GNSS和RTS传感器动态监测噪声特性、多传感器集成、网络实时动态差分、数据滤波、有限元建模等关键技术进行了研究.论文的主要工作及创新点如下。

GNSS系统及其技术的发展研究

阐述了国际上卫星导航系统的总体发展,对美、俄、欧、中的四大全球系统,以及相关的区域系统和增强系统进行了简单的介绍,研究分析了GNSS系统及其技术的发展趋势,同时分析了我国Compass全球系统面临的机遇和挑战,并提出了我国未来工作的建议。

多种环境下GNSS-RTK监测噪声特性分析

为了获取实时动态差分模式下全球卫星导航系统(GNSS)实时动态差分(RTK)在不同环境下监测的噪声特性,提出一种改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)算法分离噪声:首先采用CEEMDAN进行信号分解,然后以有效系数和相关系数相结合的筛分标准,选择和重构固有模式函数(IMF)分量;通过仿真信号验证改进算法的可靠性;然后对GNSS-RTK实测信号进行噪声分解,并进一步分析不同环境下噪声分量的时频特性。研究结果表明:在一般环境下,GNSS-RTK监测多路径误差主要集中在0.05 Hz范围内,基于改进CEEMDAN算法能够有效分离GNSS-RTK多路径误差和仪器白噪声。

一种高可靠性精确定位系统在铁路站场的应用

为了有效、准确获取铁路站场调车、列检作业过程中人员、设备的位置信息,及时发现异常状况,提高应急响应和事件处置的速度,提出了一种基于LoRa的GNSS差分定位系统设计方案。系统由LoRa无线通信网络和GNSS差分定位模块组成,LoRa可以实现数据的无线传输,GNSS差分定位模块包括移动接收机和基准站。基准站依据已知位置的精确坐标,计算出基准站到GNSS导航定位卫星的差分改正数据。移动接收机接收来自卫星的位置信息和基准站的差分改正数据,经过算法处理,得出校正后的定位信息。该定位信息通过LoRa无线数据传输网络传输到服务器,最终在显示终端中显示。

基于CORS的网络RTK测量精度分析及影响因素研究

随着各种先进科学技术在测绘行业中的应用,测绘已经从传统的劳动力密集型行业逐渐向数字化、智能化、信息化转变。传统作业方式采用全站仪、水准仪获取碎部点的平面位置和高程,现阶段利用网络RTK作为碎部点三维坐标的获取手段,不仅使得地形图测绘更加高效,而且大大降低了作业成本。然而在提升效率的同时不能降低点位精度。本文实验并通过实地采集数据,分析影响基于CORS的网络RTK测量精度的主要因素,实验结果表明:基于CORS的网络RTK测量精度主要受CORS系统播发的差分改正数质量、流动站观测条件等因素的影响。

GPS广域增强系统星历和星钟改正及用户性能分析

研究并程序实现了GPS广域增强系统的星历及星钟差分改正和故障监测算法。为了评估分析算法的性能,选取美国均匀分布的17个GPS测站作为监测站,计算了2016年年积日183～189共7天的卫星星历和星钟的差分改正,基于此改正信息的定位精度相对于伪距单点定位一般可提高60%;在广域增强系统的边缘地区效果稍差,定位精度可提高约30%,总体来看,差分改正数精度可满足Ⅰ类精密进近的定位精度要求;在卫星星历故障情况下,程序可以很好地识别出故障卫星并发出告警信息;在卫星钟斜坡类故障情况下,程序不仅能够计算有效的星钟差分改正数,而且能够准确地估计其变化率。