不同截止高度角多模GNSS组合单点定位性能分析

讨论多模GNSS时空统一方法,建立多模单点定位数学模型。采用8个测站的实测数据,对比单GPS与GPS/GLONASS/BDS/Galileo四大GNSS组合多模系统在截止高度角分别为15°、30°、45°时的单点定位性能。结果表明,15°时,多模较单GPS定位精度有一定改善,但效果不明显;30°、45°时,单GPS不能实现实时定位,多模则能提供稳定可靠的实时定位结果。在北斗卫星导航系统可见卫星数较多的亚太区域,95%以上历元可用,水平方向偏差RMS<8m,高程方向偏差RMS<20m,对城市峡谷和密林中导航具有一定的参考价值。

一种智能手机GNSS精密定位随机模型构建方法及定位性能分析

全球导航卫星系统(GNSS)定位芯片已经成为智能手机中实现导航定位的重要传感器,随着信息化、智能化社会的不断发展和深入,人们对手机高精度定位服务的需求不断增加。在分析伪距残差与高度角、载噪比(C/N_(0))及手机GNSS原始观测信息的相关性时发现:相比于C/N_(0),手机GNSS原始观测信息中的ReceivedSvTimeUncertaintyNanos与伪距残差的相关性更高。因此,提出了一种基于岭回归和智能手机原始观测信息的GNSS精密定位随机模型构建方法。通过构建以手机原始观测信息为特征变量的岭回归模型,利用谷歌公开数据集训练该模型,学习伪距残差与各种特征变量之间的映射关系,进而在线预测伪距噪声,以此作为GNSS定位中观测值定权的依据。最后,进行实时动态定位(RTK)和精密单点定位(PPP)实验以验证新定权方法的定位性能,实验结果表明,相比传统C/N_(0)定权方法,新定权方法的定位精度在3组实验中平均提升幅度分别为24.9%,44.8%及39.3%。

高精度GNSS单点定位模型质量控制及预警

差分GPS（如RTK）通过消除基准站与流动站之间的公共性和相关性误差提高定位精度，这种技术要求流动站与基准站之间的距离有一定的限制。为了克服这种限制，精密单点定位技术采用精密星历和钟差改正数据获得绝对坐标系下的高精度坐标。虽然目前精密单点定位模型及各种改正模型已基本建立，通过最小二乘或卡尔曼滤波估计方法能够获得最优估计。当观测值存在粗差或系统误差时，估计坐标发生偏差或系统性偏差，导致解算坐标精度下降。为了提高解算精度，需要研究模型质量控制及高精度单点定位模型。同时，当偏差超过限值时，需要提供相应的预警信息。

基于GNSS精密单点定位和相对定位的天津港验潮站VLM信息获取与分析

GNSS技术是用于VLM信息获取的常见且重要手段,本文列举了天津港两个验潮站通过PPP和基线解决方案的GNSS观测数据。结果表明,精密单点定位的结果较相对定位结果误差稍大,但能得到独立的计算结果,两者解算得到的VLM信息在两个测站都是一致的。因此在使用GNSS获取VLM信息时,两种结束应同时使用并进行结果比较,则可得到更为可信的监测结果。

不同采样周期下BDS GNSS精密单点定位验潮精度分析

利用海上移动平台搭载GNSS接收机采集观测数据,开展全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)精密单点定位(precise point positioning,PPP)采样周期对验潮精度影响的研究。以30 s、60 s、90 s和120 s为周期抽取成四个数据集,用Trip软件进行动态处理,获取每个测量历元坐标,比较各采样周期下两台接收机潮位测量结果,以标准差作为精度评价指标。研究结果表明,采样周期越短,PPP验潮精度越高,当采样周期缩短至60 s后,变化不再明显;采样周期从120 s逐级递减至90 s、60 s和30 s,精度分别提升63.0%、60.4%和10.0%。另外,对比了BDS GPS GLONASS三系统组合和GPS GLONASS双系统组合GNSS PPP在验潮精度上的差异,结果显示,在30 s、60 s、90 s、120 s采样周期下,三系统较双系统PPP在验潮精度上分别提升了88.9%、90.4%、78.7%和44.7%。

多系统GNSS融合精密单点定位模糊度固定方法分析

分析各分析中心提供的精密单点定位模糊度固定产品及其对应方法,结合观测数据进行多系统模糊度固定解算实验。结果表明,各分析中心提供的产品卫星轨道具有高度吻合性,提供了较高精度精密单点定位的基准;多系统GNSS融合可以加快模糊度固定,提高模糊度初始固定时的定位精度。

极地地区多模GNSS精密单点定位精度分析

基于多模全球导航卫星系统(GNSS)与精密单点定位(PPP)技术,分析极地多模GNSS精密单点定位策略。通过一天一站解和一天多站解,对11种不同导航卫星系统组合下的精密单点定位结果进行实验分析。结果表明:1)各组合中BDS和Galileo组合的定位结果最差,与平均值相比定位精度的差值范围在0.4~1.3 cm之间;2)极地地区各组合N方向收敛时间的平均值为7~11 min,定位精度的平均值优于1.3 cm,明显优于E方向和U方向;3)相同环境下三系统组合较双系统组合在E、N、U方向的收敛时间分别缩短10.3%、14.1%、7.3%,在定位精度上分别提升9.6%、4.6%、11.7%;四系统组合较三系统组合在E、N、U方向的收敛时间分别缩短6.8%、-2.1%、2.0%,在定位精度上分别提升4.9%、-7.1%、5.3%。研究结果表明,三系统组合的定位性能较双系统组合提升明显,四系统组合较三系统组合定位性能改善不明显。

GNSS非组合精密单点定位模型算法与应用

为了进一步发展全球卫星导航系统(GNSS)非组合精密单点定位技术(PPP),研究其算法和应用:构建非组合PPP从单频到多频、从单系统到多系统的满秩函数模型,并介绍各类非组合PPP模型的秩亏消除策略及待估参数形式;然后结合非组合PPP技术特色,论述其在对流延迟和电离层延迟提取、差分码偏差估计和精密授时方面的典型应用;最后针对最新发展动态,展望非组合PPP技术今后的发展趋势。

Klobuchar与GIM模型对GNSS单点定位精度影响分析

针对当前Klobuchar与GIM两种常用电离层延迟改正模型对GNSS伪距单点定位精度的影响,采用自编软件进行了两种模型对GPS、BDS、Galileo各两个频率伪距单点定位精度的影响分析。实验结果表明,整体而言GPS和BDS采用GIM模型解算得到的伪距单点定位精度要优于Klobuchar模型,Galileo采用两种模型解算得到的伪距单点定位精度相当。

GNSS精密单点定位技术及应用进展

综合分析讨论了GNSS精密单点定位(PPP)技术及应用的最新进展。重点对GNSS精密单点定位实数解、固定解、实时精密单点定位、PPP-RTK和多频多系统精密单点定位等5个方面的核心关键技术和实现方法进行了总结和讨论。结合PPP技术的特点和优势,论述了PPP在低轨卫星定轨、地震、对流层和电离层等方面的典型应用。针对多频多系统GNSS的最新发展动态,展望了PPP技术今后的发展趋势,并指出了精密单点定位技术和推广应用还有待进一步研究的问题。

基于GNSS网络的实时精密单点定位及精度分析

基于局域GNSS网络,以历元间、星间差分技术实时估计了GPS卫星相对钟差的历元间差值;针对所估计实时精密钟差的特征,推导了实时精密单点定位的估计模型.对所估计得到的相对钟差的历元间差值、实时定位结果分别进行了比较、分析.结果表明,相对钟差的历元间差值与IGS的最终星历相比其精度可以达到0.08 ns;每小时观测的实时静态定位结果在N、E、U 三个方向的精度分别为1.47、3.62、4.09 cm.动态模式,实时结果在N、E、U三个方向的精度分别为2.63、3.82、5.20 cm.与采用IGS最终轨道和钟差解算的结果相比较,实时计算结果优于采用精密轨道和精密钟差计算结果.

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。

高性能原子钟钟差建模及其在精密单点定位中的应用

鉴于当前许多IGS跟踪站均配置有高性能原子钟的现状,本文首先采用修正Allan方差法分析了不同IGS跟踪站的接收机钟随机噪声的时域特性,进而评估了不同类型接收机的短期稳定度及钟差建模的可行性,然后利用IGS站配有氢原子钟的观测数据,在精密单点定位算法中,通过对钟差参数进行短时建模约束接收机钟差的随机变化,进而改进精密单点定位(PPP)的定位性能。试验结果表明钟差建模方法显著降低了高程分量参数、天顶对流层延迟参数与接收机钟差参数之间的相关性,GNSS高程分量的精度可提高50%。该方法对于提升PPP技术在地壳形变监测、低轨卫星定轨、水汽监测及预报等高精度GNSS地学领域的应用水平具有一定意义。

面向城市复杂环境的3种多频多系统GNSS单点高精度定位方法及性能分析

城市智能交通、自动驾驶等对高精度动态定位的需求为分米级甚至厘米级,但在城市复杂环境下信号遮挡、衰减和多径频繁发生,GNSS定位的可用性和精度严重降低。本文充分利用现有可用的多频多系统GNSS(GPS/BDS/Galileo/QZSS)数据,采用最新提出的单历元PPP宽巷模糊度固定方法(PPP-WAR),并与传统PPP方法和广域伪距增强精密定位方法进行对比试验,分析了这3种单点高精度定位方法在大都市高楼密布道路、小城镇狭窄道路和工业区开阔道路3种不同信号遮挡条件下的车载动态定位性能。结果表明,目前城市环境中的三频数据完整性高达94%以上,可满足基于多频GNSS单历元定位的需求。粗差阈值设定为3 m时,单历元PPP-WAR解在小城镇狭窄道路的水平定位误差RMS为0.41 m,达到了分米级定位精度,比广域伪距增强精密定位解和传统PPP解分别提高了53.9%和21.2%;3种方法在大都市高楼密布环境下的定位可用性均高于70%,在另外两种城市环境下的定位可用性均高于90%。粗差阈值0.5 m时,单历元PPP-WAR方法和传统PPP方法在小城镇狭窄道路环境中可用性依然可达~70%。单历元PPP-WAR方法受城市环境中4种典型地物(地下通道、高架桥、行道树和高楼)的影响最小。总之,在干扰因素多的城市复杂环境中单历元PPP-WAR方法更具优势,在干扰因素少的城市开阔环境中传统PPP方法更优。

面向Android智能终端的多模GNSS实时非差精密定位

Android操作系统中全球导航卫星系统(GNSS)原始数据的开放为大众高精度位置服务的应用带来了重要机遇。在对Android系统GNSS原始数据特性分析的基础上,利用智能终端GNSS原始数据实现了实时非差精密定位,研制了面向Android平台的实时精密单点定位(PPP)软件PPPAnd,并开展了实际环境下的定位测试。测试结果表明:基于Android终端GNSS原始数据的实时静态伪距单点定位精度(RMS)为1.16m(水平方向)和1.51m(垂直方向),较其自身位置速度和时间(PVT)解算结果分别提高了70%和76%;实时静态精密单点定位解算结果的精度(RMS)为0.62m(水平方向)和0.66m(垂直方向),较PVT结果分别提高了87%和82%,精度收敛至1m以内所需时间约8min,并且收敛后的精度可达亚米级;城市环境中车载实时动态精密单点定位的水平和垂直精度(RMS)分别约为1.32m和0.81m,较PVT结果分别提高了39%和65%。

一种顾及GNSS系统间偏差的伪距单点定位方法

对系统间偏差的成分和影响因素进行分析,发现各项改正后残余误差对系统间偏差估值的影响可归结为与卫星编号和广播星历更新相关。提出一种新的顾及参与解算卫星构成的系统间偏差估计方案,新方案能够在仅有4颗多模GNSS卫星可见时提供可靠的位置服务。

单点GPS定位误差建模研究

对单点GPS定位误差进行时间序列分析,将定位误差拟合成十阶AR模型。AR(10)模型的零极点分析结果表明模型的动态特性由一对主导极点决定,得到单点GPS定位误差的二阶马尔可夫模型,有效提高定位精度。模型阶次的降低,减少了定位解算的复杂度和计算量,提高了系统的实时性。仿真结果显示:将GPS定位误差拟合成二阶马尔可夫过程是合理的。

电离层延迟参数随机建模对GPS非组合精密单点定位的影响分析

提出顾及电离层延迟历元间变化的随机游走模型,利用全球分布的170个IGS测站2016-07观测数据,采用静态和仿动态PPP解算模式,分析3种随机模型对PPP收敛时间和定位精度的影响。结果表明,该随机游走模型在收敛时间上不受随机游走模型谱密度的影响,且在较小谱密度时收敛效果明显优于传统随机游走模型;从定位精度来看,该模型与白噪声模型结果相当,静态模式下平均RMS约为5cm,动态模式下平均RMS约为8cm。

高精度多模GNSS相对定位理论与方法研究

随着目前BDS、Galileo等系统建设的稳步推进,多模GNSS数据处理方法及应用的研究逐渐成为卫星导航领域的研究热点。已有结果表明,综合多个GNSS系统的信号并在观测值层面统一处理能有效提高GNSS定位的可靠性和稳定性,尤其在山区、城市峡谷等信号遮挡严重的地区。

多模GNSS统一定位关键技术研究及精度分析

在卫星定位中,观测环境的优劣对最终定位结果精度有着显著性影响,单GPS系统因为其可观测卫星颗数少和自身星座分布的共同影响,载波相位周跳频繁,定位解的误差大、可靠性低、稳定性差。本文对多模GNSS(Global Navigation Satellite System)解算中时空系统的统一,组合单点定位模型和差分定位模型等关键技术进行了研究,实现了多模GNSS组合定位,改善了卫星相对于测站的几何分布,环境适应性加强,使得定位精度、系统冗余度和可靠性大幅提高,最后使用车载数据进行实验验证。验证结果表明,多模GNSS观测卫星数相比单GPS系统而言,观测卫星数增加了2倍,PDOP值降低了42%,极大地提高了差分定位解的成功率,固定解比例提高了18.3%。这充分说明了多模GNSS统一定位的可行性和优越性。