多频GNSS射频采样接收机设计与实现

针对多频GNSS接收机采用模拟射频前端存在的缺陷,研究基于直接射频采样技术的多频GNSS接收机设计与实现。根据当前公开导航频段,设计了一种可配置、可兼容的前端数字信号处理结构,将模数转换器件紧接在天线后端,直接在射频域对导航信号进行数字化,射频以下的所有处理功能全部采用软件模块来实现,使接收机通过参数设置就可以兼容多种导航系统。对采样频率选择、本振频率选择、抽取滤波等关键技术进行了分析,基于可编程片上系统平台给出一种射频采样GNSS接收机的实现方案,分析了其中各功能模块的实现框图与工作流程,通过测试给出接收机的性能指标。

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。

多频多模BDS/GNSS精密定位数据处理综述

【目的】随着我国北斗卫星导航系统(BeiDou System,以下称BDS)的建设完成,GNSS(Global Navigation Satellite System)导航系统呈现以BDS、GPS、GLONASS及Galileo为主的多频多模并存的格局,多系统融合定位数据处理成为近年来GNSS发展的趋势,得到了广泛而深入的研究。【方法】本文对近10年来多频多模GNSS融合数据处理中BDS观测信息的质量评估、观测随机模型的构建、融合定位方法、系统间偏差(Inter-System Bias,ISB)处理等方面的研究进展进行了归纳。【结果】对近年来的相关研究成果进行梳理,便于该领域的研究人员更好了解多频多模GNSS融合处理的发展现状,为GNSS数据融合处理研究方向提供参考。

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。

PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较

首先简要回顾了精密单点定位(PPP)技术在最近几年的发展现状,重点总结了高采样率钟差实时快速估计、多系统组合PPP模糊度固定、多频GNSS PPP模型及其模糊度固定、PPP快速初始化、PPP-RTK等若干热点方向的最新研究进展。在此基础上,利用目前四大卫星导航系统(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)最新的实际观测数据,全面比较分析了各系统及多系统组合PPP定位性能,重点给出了北斗二号+北斗三号PPP浮点解和固定解的定位精度、收敛时间和首次固定时间。结果表明:我国北斗导航卫星系统已经可以实现与其他导航卫星系统基本相当的PPP定位性能。北斗二号+北斗三号组合PPP的收敛时间/首次固定时间20~30 min;静态解的东、北、天方向定位精度在毫米到厘米级;动态解水平方向约5 cm,高程方向约7 cm;多系统组合可显著提高PPP定位精度、收敛时间和首次固定时间:固定解定位精度比浮点解在东、北、天方向分别提升了14.8%、12.0%和12.8%;相比单GPS,多系统组合PPP浮点解的收敛时间和固定解首次固定时间分别缩短了36.5%和40.4%。

GNSS精密数据处理的关键策略与方法

GNSS数据的精密化发展使卫星导航定位的效率和精度迅速提升,这主要归于网络RTK技术、实时精密定位技术的不断发展。同时,多频GNSS系统的迅速发展也使GNSS导航定位多样化,具体应用有了更多的选择和变化,为导航定位的推广也起到很大作用。

导航信号的射频直接采样方法与实现

针对传统导航接收机采用模拟射频前端存在的缺陷,提出一种基于直接射频采样技术的导航接收机实现方法。根据当前公开的导航频段,将1.2 GHz和1.5 GHz的导航信号视为2个整体的带通信号,通过带通采样原理,选择可以兼容多频段导航信号的采样频率。为了解决射频采样后数据速率较高的问题,设计了一种基于抽取滤波和多相混频的数字下变频信号处理结构,可实现任意频点导航信号的降速、下变频和分离。该方法通过软件模块修改配置参数就可以实现多频点信号接收,极大地提高了系统的灵活性。通过Matlab对GPS L1的信号进行了仿真验证,结果表明该方法有效。

高度角与信噪比混合的GNSS随机模型精化及其对RTK定位性能的影响

全球卫星导航系统(GNSS)观测值精度会受到大气延迟、非视距(NLOS)信号和多径等因素的影响,而高度角或信噪比(SNR)模型对不同误差源的敏感程度不一样,导致传统基于高度角或SNR的单一随机模型不能满足全场景的高精度定位导航,加上多频多系统的出现,不同GNSS甚至同一系统的不同频段观测值精度也会存在差异,这也给传统模型定权带来了一定挑战.在分析高度角随机模型、SNR随机模型存在的优缺点的基础上,提出了一种高度角、SNR混合的随机模型;通过站间单差、历元间三次差分别对GPS、北斗卫星导航系统(BDS)、Galileo的伪距、相位噪声进行提取,精化了高度角、SNR混合随机模型.实验表明,SNR模型、高度角模型、混合模型的模糊度正确固定率分别为92.42%、95.85%、97.69%;SNR模型定位精度低于高度角和混合模型,混合模型相比于高度角模型,水平方向上定位精度提升了50.0%,高程方向精度提升了37.1%.

一种计算北斗三频多路径的方法及其结果分析

多路径误差分析是北斗卫星导航系统性能评估的一项重要内容。本文给出了一种新的计算3频多路径误差的方法,该方法只需对B1和B2载波相位观测值进行处理就能得到3个频率的伪距多路径误差。利用MGEX跟踪站的数据计算了BDS的多路径误差,从GPS和BDS多路径误差比较以及纬度、轨道和频率因素分析了BDS多路径误差的特性,结果表明,BDS多路径误差小于0.5 m,符合质量检查要求,其性能优于GPS卫星系统。

无人机实时动态精准定位技术研究

载波相位模糊度固定是利用RTK精准定位无人机中的难点,为了能在高动态环境下对无人机精准定位,结合LABMDA算法的可靠性,对经典TCAR算法进行改进。改进后的TCAR算法兼顾可靠性和快速性,适用多频GNSS信号,并利用北斗数据对方法的正有效性进行检验。结果表明,提出的模糊度快速解算方法可快速、可靠地对在高动态环境下的无人机进行精准定位。