GNSS广域差分改正数估计方法研究

随着我国北斗三号基本系统的正式运行,基于地面监测站的广域差分增强系统成为进一步提升卫星导航定位精度的手段之一。在码噪声多径误差修正(CNMC)的基础上,使用等效钟差方法实现GNSS卫星轨道与钟差误差的解耦,并依据卫星轨道运动的动力学特性,引入希尔差分方程描述卫星轨道误差变化,实现对轨道误差的实时卡尔曼滤波估计。基于GPS实测数据,对改正前后的用户等效测距误差(UERE)和定位精度进行了对比研究。实验结果表明,采用该方法,UERE标准差由改正前的0.456 m减小至0.227 m,降幅达到50.22%;整体水平定位误差(95%置信区间)由0.981 m减小至0.782 m,垂直定位误差(95%置信区间)由1.991 m减小至1.131 m,分别提升了20.29%和43.19%,差分改正效果明显。

综合伪距相位观测的北斗导航系统广域差分模型

我国区域北斗卫星导航系统为用户提供开放服务和授权服务两种服务方式,其中授权服务主要提供一维等效钟差改正数和完好性信息,实现更高精度的服务性能。北斗卫星导航系统提供的实时差分信息是基于CNMC平滑后的伪距观测数据计算,其精度受到残余伪距噪声的限制。为提升系统广域差分服务性能,本文提出了一种广域差分新模型。该模型综合了伪距及相位观测数据,并新增了轨道改正数。模型中经相位平滑的伪距观测值用于定义钟差改正数和轨道改正数的基准,而相位历元间差分观测值用于计算约束差分改正数的高精度相对变化。论文分析了数据采样率、测站个数等因素对新模型的影响,并采用中国区域内的观测站数据对新模型进行精度验证。试验结果表明:(1)基于新广域差分模型的GEO卫星UDRE指标相对原有模型提升了27%,IGSO卫星指标提升了35%,MEO卫星指标提升了24%;(2)基于新的广域差分模型,用户在南北、东西、高程方向的伪距定位精度分别提升了23%、32%和52%,实现了北斗系统用户导航定位三维定位精度优于1m的指标。

分布式广域差分GPS实时定位系统

针对普通广域差分ＧＰＳ实时定位系统中对数据通讯链的高要求，提出分布式广域差分ＧＰＳ实时定位系统，解决了预报精密星历、外推卫星相对钟差等技术难点。经过对该系统的中试实践，证明该系统对改善ＧＰＳ实时定位精度是有保障的。该系统的特点是降低数据通讯链工作频度和实时性的要求，并通过增设区域性差分基准站来计算卫星相对钟误差和电离层改正，以减少主控站的计算工作量。

星基广域差分GPS的应用与精度分析

简要介绍了星基广域差分GPS定位技术的原理,通过实例对不同差分方式定位精度的对比分析,表明星基广域差分GPS定位技术在中远海水深测量中能满足精度要求,使水深测量作业更加快捷方便。

广域差分GPS系统完备性监测

广域差分 GPS系统完备性监测技术是广域差分的关键和核心。本文全面介绍了完备性监测技术的定义 ,完备性监测系统的构成 ,以及各个部分的监测方法 ,包括监测站和用户站的监测技术 ,最后给出了完备性监测的一般步骤。

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。

广域差分GPS的数据处理方法及结果分析

详细讨论了广域差分GPS数据处理的数学模型和方法，就实际观测数据，用作者研制的软件确定差分修正信息并提供给用户站定位。结果表明，软件可以保证平面位置精度优于1m，高程精度在1．5m左右。

基于北斗差分信息的GPS广域差分定位技术

详细讨论了北斗-GPS广域差分系统数据处理的方法,实现了一种利用普通的单频GPSOEM板及北斗接收模块接收相关数据来实现差分定位的方案,编制了北斗-GPS差分算法。应用本方案进行用户定位,可将定位精度从原来的25 m定位误差圆提高至水平方向优于3m、高程方向优于4m的定位精度。经实践证明,本方案简便可行,易于实施,是一种精度较高的导航方法。

广域差分GPS中用户定位算法的研究

广域差分GPS中用户接收机多为较廉价的单频接收机 ,可以接收差分播发站发播的差分改正信号进行DGPS计算 ,由于WADGPS的算法和常规算法不一致 ,差分改正信号难以是标准的RTCM格式 ,因此必须研制专用的差分信号接收机和DSP运算平台 ,并在平台上集成用户定位的算法 ,用户定位软件可以实时对观测数据、差分改正信号进行解码 ,计算用户的三维位置和速度。

广域差分的全矢量法

针对广域差分改正矢量的组成元素集之一的电离层模型参数集,分别用Klobuchar模型和Georgiadou模型进行了分析和比较,详细推演了广域差分改正矢量估计的全矢量法。在统一的数学模型中给出了统一解算卫星星历误差、卫星钟差和广域差分基准站时钟误差的计算公式;对理想状态下的模型参数、基准站和跟踪的卫星的数量关系进行了探讨。

广域差分GPS用户站的完备性监测

研究了广域差分 GPS系统用户站粗差的检验和分离 ,应用广域差分 GPS’99南海实验 ,比较了广域差分 GPS用户站单点差分定位中最小二乘法定位与卡尔曼滤波定位的方法 ,以及用户站在加入 RAIM算法前后的精度等。

区域导航系统实时广域差分修正模型与方法

针对区域导航系统卫星轨道预报精度差、在轨卫星故障或者GEO卫星轨道机动后轨道快速恢复等问题,对独立时间同步体制下区域卫星导航系统的广域差分技术进行了深入研究,从非传统力学的角度提出了通过单历元广域差分进行星历误差改正的技术,完善了广域差分星历误差改正体制;并通过协方差矩阵分析了广域差分星历改正数误差传播规律,设计了控制误差传播放大的算法。模拟实验结果证明,在时间同步条件下可以通过发播等效钟差改正数、星历误差改正数实时地为服务区内用户提供高精度的卫星星历和卫星钟差改正参数。星历误差改正参数精度基本不受先验轨道、卫星钟差精度和观测数据累计时间长度的影响;在综合观测误差改正精度为2 ns的情况下,可为系统实时提供平均精度优于5 m的星历误差改正参数。

广域差分GPS定位算法在通用DSP系统上的实现

在对广域差分GPS定位算法精度分析的基础上,建立了通用GPS系统运算平台,构造了浮点类型,并提出了DSP运行环境中的高精度函数算法,完成了对广域差分GPS定位算法的优化,编制了基于通用DSP系统的广域差分GPS定位算法软件,成功研制了广域差分用户接收机系统。

星钟和星历误差分离的广域差分新方法

针对WAAS等传统的广域差分方法存在DOP值太大和要求基准站时间严格同步等问题,提出了星钟和星历误差相对分离的广域差分新方法。提出的相对分离理论包括以所有卫星的广播星历为基准的星钟误差的相对分离,以各卫星星钟误差相对分离结果为基准的相对星历误差分离和固定偏差的星钟二次修正三部分,其可简单归纳为星钟-星历-星钟的修正思路。这种方法除无需基准站同步外,用户定位比WAAS准。理论论证和算例仿真证明这种理论是科学的,对建设各种卫星导航系统的差分增强系统均是适用的。

广域差分新方法的定位性能与差分网优化布局

提出了一种星钟和星历分离的广域差分原理以及一站时间同步其他站无需时间同步的实现方法,通过简易差分网验证了这种原理和方法的正确性、有效性和可行性。同时,针对简易差分网存在定位的均匀性较差和覆盖区域较小等问题,提出了一种差分网优化布局方案,通过进一步分析,得出这种布局具有差分定位精度高、定位均匀性好和基本覆盖我国领海领地的能力。

广域差分GPS监测站的完备性监测

介绍了广域差分 GPS系统中监测站的监测作用 ,研究了监测站单点差分定位的方法 ,讨论了监测站粗差的检验及其分离的理论和数学模型 ,最后应用广域差分

广域差分GPS系统完备性监测技术的新进展

介绍了广域差分 GPS系统完备性监测技术的一些进展 ,详细叙述了应用卡尔曼滤波和观测值历史记录的 ERAIM算法 ,同时也给出了完备性监测技术的其他一些方法 ,如辅助 RAIM算法和中值选择法。

实时广域差分定位系统及精度分析

本文介绍了实时广域差分定位系统的组成与原理,基于开发的实时广域差分定位处理软件和高精度接收机,组成实时广域差分系统。通过接收国际全球定位系统服务机构提供的服务产品,进行了静态测试实验和动态测试实验,并对系统精度进行分析评估。

分布式广域差分GPS实时定位系统的技术特点

本文介绍了广域差分ＧＰＳ实时定位系统的基本思想、基本构成、工作流程和它的技术特点。针对广域差分ＧＰＳ实时定位系统中的数据通讯和难点，通过改进计算技术和软件的方法，提出了分布式广域差分ＧＰＳ实时定位系统。相对通常的广域差分ＧＰＳ实时定位系统来说，该“分布式”的技术特点是以预报精密星历来代替星历差分改正；设立地区性差分基准站来计算星钟差分改正和电离层差分改正；极大的降低了主控站和跟踪、用户站之间的大范围、长距离、高速率的实时数据通讯的要求，它既能满足我国未来十年对导航和定位的要求，又比较适合中国目前的通讯技术和装备以及对投资强度的需求。

99’广域差分GPS定位试验

由于海洋领域工作的特殊性,不可能在海上建立固定的大地测量控制点,不但常规大地测量技术和GPS静态定位技术无法应用,而且普通的DGPS定位技术也由于随流动站离差分主站距离的增大而定位精度迅速降低及作用范围有限(一般在陆上100km,海上300km)的缺点,在使用上受到限制。广域差分GPS定位技术(WADGPS)是建立“海洋动态大地测量定位基准”的关键性技术,它可以大大改进实时差分GPS定位的精度,并将其定位的服务范围扩大到我国大陆和整个海域。本文介绍了Omnistar DGPS和分布式广域差分GPS应用状况、研究进展和陆基试验结果。