单频GNSS实时精密相对定位研究

利用价格低廉的单频接收机实现大范围高精度实时精密定位,是卫星大地测量研究的热点与难点问题之一。本文给出并实现了一种基于单频GNSS接收机的实时精密相对定位方法,并分别用短基线和中长基线的单频实测数据对进行了验证。实验结果表明,该算法能够对短基线实现2 mm^6 mm的实时动态定位,对30 km基线实现水平5 mm、垂直2 cm精度的实时动态定位,在导航定位、形变监测等领域有较大应用价值。

结合实时数据产品与北斗短报文的厘米级海洋精密相对定位

针对远海精密定位的广泛需求和传统精密定位服务费用昂贵的问题,提出利用北斗短报文设备传输导航观测数据,结合实时服务数据产品,以实现海洋的低成本厘米级精密相对定位。为了克服短报文传输频率低的缺点,采用融合空间相对定位和精密单点定位两种技术来加密分钟间隔以外的坐标,避免了传统时间基线法加密坐标存在的误差累积现象。分别基于静态和动态海洋观测数据进行仿真实验,结果表明,新方法无论在水平方向还是垂直方向上,都可以实现厘米级定位,且对时间间隔不敏感。

GAMIT(10.7)用于GLONASS/BDS精密相对定位性能测试与分析

2018年6月GAMIT发布了10.7版本,此版本新增加了GLONASS系统。文中首先介绍新版本GAMIT(10.7)的特点和功能,详细讨论分析了GAMIT(10.7)解算结果的可靠性及精度评价指标。为了验证GAMIT(10.7)对GLONASS/BDS的精密相对定位的可靠性及精度,使用HKCORS的数据分别对GPS,GLONASS,BDS进行解算。从NRMS,RMS、模糊度固定率方面详细分析解算可靠性;从实验结果可知,GLONASS和BDS相对于GPS在平面及高程方向的差值均在mm级,相对精度达到10-8量级,由此证明GAMIT(10.7)可用于GLONASS和BDS的精密相对定位并且精度比较可靠。

BDS/GPS精密相对定位精度的对比分析

为了验证BDS精密相对定位的精度和可靠性,本文选取BDS短基线、中短基线和长基线的实测数据,利用GAMIT10.71软件进行解算,并与解算的GPS基线数据进行对比分析。经对比分析可知,BDS在中短基线解算中,相对于GPS在水平方向基线分量差值优于6 mm,在高程方向上分量差值优于4 mm;在长基线解算中,相对于GPS在水平方向的基线分量差值优于2.9 cm,在高程方向基线分量差值优于1.3 cm。经分析表明,BDS在精密相对定位解算中精度较高。

BDS精密相对定位精度的GAMIT分析

为了验证GAMIT用于BDS精密相对定位的可靠性与精度,该文以BDS短基线和长基线实测数据,基于GAMIT软件的不同解算策略进行BDS精密相对定位实验。由实验结果可知,GAMIT用于BDS短基线解算,相对于GPS在水平方向基线分量差值优于3mm,在高程方向基线分量差值优于3mm;GAMIT用于BDS长基线解算,相对于GPS在水平方向的基线分量差值优于6mm,在高程方向基线分量差值优于1.3cm。研究结果表明,GAMIT可用于BDS的精密定位解算且精度较高。

厘米级“北斗”相对定位的试验验证

随着我国"北斗"卫星导航系统的发展,"北斗"精密相对定位的应用市场日益拓展。在动态对动态环境中,将基准站与移动站分别设在不同的车辆载体上,验证了"北斗"实时动态相对定位的精度。平台跑车和省道跑车结果显示水平相对定位误差和天向相对定位误差都在厘米级,表明"北斗"系统性能完全满足高精度应用的需求,能替代相应应用领域的全球定位系统(GPS)。

基于BDS/INS动动组合相对定位技术的试验

针对在卫星信号质量较差情况下无法通过观测方程求解模糊度,进而导致无法实时准确测距的问题,提出一种利用惯性信息辅助解算模糊度的方法,即一种将运动载体的惯导信息与相对基线测量信息相结合,实现两运动载体之间精确动态相对定位的算法。通过建立双差载波相位观测方程与惯导观测方程紧组合的方式,分别在共视卫星数目大于4颗和不足4颗条件下求解模糊度未知数。最后,通过搭建组合试验系统平台,利用实地车载试验完成了对组合系统定位精度的测试,结果表明,组合系统定位精度较原先单GNSS定位精度有一定提高。

北斗相对定位精度分析

北斗卫星导航系统区域建设已经完成,并正式向我国及周边国家提供导航定位服务,其精密定位精度是目前最为关注的问题之一。研究了GNSS载波相位相对定位模型,对两条多天的实测BDS/GPS数据进行了处理,对BDS的精密相对定位精度进行了分析,并与GPS精密相对定位结果进行了比较。实验结果表明:对于10km长的基线,BDS精密相对定位平面精度优于2.5cm,垂向精度优于5cm,三维精度略低于GPS。

基于单一北斗二代系统的高速铁路CP0框架控制网基线解算和精度分析

目前,我国铁路CP0框架控制网基于GPS系统来构建,随着我国北斗系统的逐步完善,铁路行业亟需摆脱对GPS系统的依赖。在杭衢高铁进行北斗和GPS静态数据测量实验,在GAMIT内输入同时段的IGS和MGEX在亚太地区5个测站的数据,分别处理单一GPS和单一北斗的CP0基线,以标准化均方根误差和基线解算偏差作为指标来对比分析两者的基线解算精度,然后对解算得到的基线进行平差计算。研究表明:选择我国经纬度范围内3~4个MGEX站参与单一北斗二代系统的基线解算和平差起算,能够满足高速铁路测量规范对于铁路CP0框架控制网三维无约束平差最弱边相对中误差小于1/2 000 000,三维约束平差最弱边相对中误差小于1/250 000的精度要求;单一北斗二代系统能够独立应用于构建铁路CP0框架控制网,摆脱我国铁路系统在该领域长期对GPS系统的依赖。

回代解算的LAMBDA方法及其搜索空间

基于回代解算的序贯条件最小二乘技术和上三角的Cholesky分解算法,提出求解载波相位模糊度的一种新算法———回代解算的LAMBDA方法。该方法同Teunissen提出的LAMBDA方法相比,有着不同的目标函数和不同的搜索空间。实例试算表明这两种方法有着不同的执行过程,但有着相同的模糊度整数解和相当的搜索效率。

芜湖市连续运行GPS参考站综合服务系统的性能检测分析与应用

简介芜湖市连续运行GPS参考站综合服务系统的基本建设情况,详细介绍系统的实时RTK定位精度、导航解精度、空间可用性、时间可用性、定位服务时效性、接收机兼容性以及事后精密相对定位等7个指标的检测及分析情况,并就应用情况简要说明,旨在阐述检测分析的必要性。

基于坡度约束的多天线模糊度快速固定方法

针对多天线平台超短基线模糊度快速固定的问题,设计了一种利用传感器或其它相应方法测量平台瞬时坡度的方式加入坡度约束条件,坡度约束条件通过天线间的高差信息与ENU坐标和地心坐标转换关系建立,加入坡度约束条件后得到基线向量和模糊度的浮动解。随后采用LAMBDA算法可以快速地分解出各基线的双差模糊度,将单历元固定的模糊度与静态数据处理得到的模糊度进行比较。对实验中三条基线的实测数据进行处理,发现单历元模糊度解算成功率在99.8%以上。就计算量而言,该算法和普通单历元算法无明显差异,可用于多天线定姿和多天线精密相对定位。

顾及黄土滑坡灾害状态特征的实时GNSS滤波算法

受多路径等未模型化误差影响,全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)监测序列中出现的一些异常波动现象会对精准预警产生干扰,甚至造成漏警、误警等严重后果。针对滑坡灾害体的状态特征信息在GNSS解算过程中未被充分利用的问题,分析了GNSS灾害监测中的状态空间模型,提出了一种顾及灾害体状态特征的实时滤波算法,通过滑动窗口大小的自适应调整,对监测点历史历元解算结果进行状态方程建模,并在当前历元参数估计时进行卡尔曼滤波的状态更新,得到更加可信的实时解算序列。黄土滑坡实验表明,与常规结果相比,该算法的浮点解+固定解精度分别在东、北、天方向提升了97.6%、87.5%、89.6%;单固定解精度分别提升了50.0%、14.3%、18.8%;模糊度固定率由97.1%提升至99.9%。该算法在提高解算结果精度的同时,也提升了模糊度的固定率,有效降低了异常序列波动对灾害监测与预警的影响。

实时估计不同类型北斗卫星观测值的随机模型

为分析北斗卫星观测值随机特性,估计了地球静止轨道、倾斜地球同步卫星轨道、中地球轨道卫星载波相位观测值的方差分量。发现不同接收机和不同类型卫星观测值方差分量的大小和时变特性具有明显差异。为构建更切实际的方差结构随机模型,提出利用迭代最小二乘和最小范数二次无偏估计相结合的方法,实时估计不同类型北斗卫星观测值方差分量。为评估实时估计随机模型的性能,对243m、645m、10 137m三条不同长度基线进行精密相对定位测试,结果表明:实时估计随机模型能有效改善北斗卫星精密单历元动态相对定位性能,尤其当站间距离较长时改善更显著。10 137m基线测试结果表明,1h数据单历元解在北、东、高方向,平均定位精度分别提高了41.3%、54.5%、51.6%,稳定性分别提高了38.4%、17.7%、39.7%。