不同接收机天线相位中心改正模型对GPS/BDS精密定位的影响

针对国产不同品牌不同型号的地面接收机天线相位中心(antenna phase center,APC)模型及仪器厂商模型差异,本文分别采用相对定位及精密单点定位(precise single-point positioning,PPP)方法,分析了GPS/BDS高精度定位中基于不同APC改正模型引起的站点估计位置差异,获得了各不同天线APC改正模型对站点估计位置影响的平均差异值.试验结果表明:不同APC改正模型对站点定位精度的影响相当,对站点估计位置在平面方向影响较小,U方向影响较大;同一种类型的天线在不同实验区域造成的影响具有较好的一致性;同品牌天线对站点估计位置的影响有一定的相似性,尤其是同品牌系列产品其相位中心的影响更为接近.

基于方差分量估计确定GPS/BD2组合定位先验权比

由于GPS与北斗二代(BD2)存在系统差异,两系统进行组合定位时,需合理确定两系统观测值的权比。为此,采用Helmert方差分量估计方法对两个系统的伪距观测值与相位观测值在伪距单点定位与相位相对定位时的权比进行分析。结果表明:Helmert方差分量估计可以得到GPS/BD2组合定位时的合理权比,即伪距观测值先验权比为2∶1,相位观测值权比为1∶1。

基于BDS/GPS组合的短基线相对定位性能分析

基于北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)组合定位的时空基准统一,文章详细介绍了BDS/GPS定位的函数模型和随机模型。在载波相位相对定位的算法基础上,编写BDS/GPS组合定位程序处理实测BDS/GPS短基线数据,从空间位置精度因子(position dilution of precision,PDOP)、整周模糊度固定以及定位精度等多方面分析BDS/GPS组合定位的性能。结果表明:BDS/GPS组合的PDOP值要小于单个系统的值,而且稳定性好,双系统的观测精度好于单个系统;BDS/GPS组合的短基线相对定位中单历元模糊度固定率高达98%,比GPS、BDS单系统单历元模糊度固定率分别提高了4.3%和21.0%。BDS/GPS组合的短基线定位精度在E、N方向定位结果优于1cm,U方向定位结果优于2cm,比单GPS系统在E、N方向定位精度分别提高25%、4.7%,在U方向定位精度提高12.8%。

基于PSO小波神经网络辅助卡尔曼滤波的BDS/INS定位

在北斗定位系统/惯性导航系统(BDS/INS)中,由于非线性噪声、精确构建运载体模型困难等原因,经卡尔曼滤波,列车的速度曲线会有部分信息损失,导致定位信息不准确。因此,提出了基于小波神经网络辅助的卡尔曼滤波法。神经网络的输入是卡尔曼滤波前的信号,其输出是滤波后的信号。考虑影响小波神经网络精度的因子,对权值、阈值和学习率进行了优化。在此基础上,通过加入对数函数对学习率进行改进,利用遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)算法组合优化权值和阈值。实例仿真表明,经过优化的小波神经网络提高了收敛速度、定位精度,同时在保持原速度波形的整体趋势前提下,降低了因滤波导致的信号误差。

BDS/GPS双模定位技术在现代有轨电车中的应用研究

实时定位监控系统是现代有轨电车运行控制系统的重要组成部分,它是确保现代有轨电车安全运行的关键系统。针对传统GPS定位存在的缺点,研究一种基于BDS/GPS双模定位技术的现代有轨电车高精度定位系统;提出一种以BDS/GPS双模定位为主,航迹推算/RFID定位为辅同时采用道路分段式的定位方案。为提高双模定位信息的精度,提出一种中值滤波和卡尔曼滤波相结合的数据处理算法。经过测试表明该方法比传统的现代有轨电车GPS定位系统更加准确、可靠,为现代有轨电车的安全运行提供了保障。

BDS/GPS组合定位在高层建筑施工基准传递复核中的应用

施工基准传递是超高层建筑施工中尤为关键的测量工作,垂直度监测是对施工基准传递精度的一个重要检核。目前常用的基准传递方法如激光准直内控法、全站仪观测外控法以及GPS测量外控法等,不同程度地存在着不足。文中结合某高层建筑施工,采用BDS/GPS组合定位测量外控法进行垂直度复测的实践,结果表明该方法可克服施工干扰严重的不利条件,有效传递施工基准,进行垂直度复测,相对于其他方法有明显优势。

GPS/BDS和IMU融合技术在无人配送车定位解算中应用研究

为了提高无人配送车定位精度,将GPS/BDS和惯性测量单元(IMU)多传感器融合技术用于无人配送车定位系统。为了解决GPS/BDS和IMU定位解算时产生的信号缺失和累计误差而导致的定位精度不高,抗干扰差等问题。本文采用CKF算法将GPS/BDS和(捷联惯导)SINS解算出的定位结果进行滤波处理,从而提高定位精度。当GPS/BDS定位接收模块信号缺失时,将IMU提供的数据结合SINS算法解算出无人配送车的当前位置;在IMU定位过程出现的累计误差问题处理上,利用CKF处理过GPS/BDS接收机数据进行矫正。为了验证融合GPS/BDS和IMU的定位解算方法的优越性,实验中使用单个BDS定位系统进行定位结果比较。实验结果表明,使用本文所述方法速度误差减少了27.89%,位置误差减少了38.81%,能有效提高无人配送车在配送物品的过程中定位的精确度和稳定性。

基于BDS定位的甘蔗机械作业补贴系统设计与实现

针对人工自填数据存在虚假隐患,以及传统申报方式效率低、工作量大等问题,提出基于北斗卫星导航系统(简称北斗系统)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)定位的机械作业补贴方案,并设计APP数据采集移动端和PC后台审核管理端的服务模式。利用BDS定位技术,可在机械作业时完成地块坐标点获取、作业轨迹图生成、作业面积计算等操作,克服了传统人工测量的局限性。将该系统在广西区内糖料蔗补贴项目中进行示范,运行后有效提升了补贴申报的效率,减少了劳动力成本,创新了机械作业补贴模式。

BDS短基线单历元差分定位算法

针对BDS短基线单历元差分定位中双差法方程严重病态的问题,采用TIKHONOV正则化准则进行改善。计算获得可靠的浮点解及其对应的方差协方差阵,再运用部分模糊度固定策略,采用LAMBDA方法进行模糊度固定获取准确的固定解,达到cm级的BDS实时定位效果。

基于“导航战”的北斗卫星定位抗干扰策略

为了进一步加强北斗卫星定位系统的抗干扰应用,立足“导航战”理念,提出电磁干扰环境下北斗卫星定位抗干扰策略:在总结北斗卫星信号结构和特性的基础上,查找北斗接收机面临人为干扰的薄弱环节,并重点对压制式、欺骗式和组合式干扰的机理、特点等进行分析;结合“导航战”3种属性进行逆向思维,从可用信号增强、干扰信号抵消、其他定位辅助等3个角度设计抗干扰总体策略;最后针对接收机抗干扰,提出一种“圆形阵列天线/空时域滤波”的压制式干扰对抗策略,以及惯导辅助定位、基于宽窄巷组合的载波相位差分等2种欺骗式干扰对抗策略。研究结果可为“导航战”理念实战转化和接收机抗干扰相关研究提供参考。

GPS/BDS定位中一种有效粗差探测方法

针对传统GPS/BDS观测值残差检验阈值较难合理确定的问题,本文提出了一种无需对观测值进行残差假设检验的粗差探测方法。该方法根据单位权中误差估值进行整体检验判断是否存在粗差,若存在则利用"尝试法"思想进行粗差定位。实验结果表明,该方法在GPS/BDS定位中应用效果相对较好,尤其是在观测环境较差的情况下,在保证数据有效利用率保持较高的前提下,该方法能够较为明显地提高GPS/BDS平均定位精度,并且计算效率也完全能够满足1 s采样率的实时动态定位需求。

BDS静态精密单点定位算法分析

为了提高BDS静态精密单点定位算法的精度,提出与BDS静态精密单点定位相关的数学模型、误差处理方法以及对应的参数估计策略:通过双频无电离层组合模型消除电离层延迟误差一阶项;同时采用误差改正模型对以对流层延迟为主的中性大气延迟误差、系统偏差和天线相位偏差等误差进行改正。实验结果表明:可见卫星数和PDOP值对BDS静态精密单点定位可产生一定的误差影响,东(E)方向和北(N)方向误差较天(U)方向小;虽然目前BDS跟踪站数量有限以及BDS精密轨道和钟差精度较GPS差,但是BDS静态精密单点定位精度仍然能够实现dm至cm级定位。

不同卫星天线参数对BDS定轨定位精度的影响

论证了BDS精密单点定位时卫星天线参数与卫星轨道、钟差产品保持一致的必要性。基于4组不同卫星天线参数BDS精密定轨RTN3方向内符合精度,GEO卫星均在9.3、18.6、11.5cm左右,IGSO卫星均在1.7、4.2、2.7cm左右,MEO卫星均在2.1、5.1、4.8cm左右,在R方向的差异小于5mm,在TN方向的差异最大为2.4cm;定轨结果与GFZ的事后精密产品比较,RTN3方向外符合精度差异较明显,排除GEO卫星因定轨策略与GFZ差异较大的因素,IGSO和MEO外符合精度ESA和WHU相近,RTN3方向均在10cm以内,各分量上优于IGS和EST 1~10cm,其中TN方向差异最显著。在保持BDS PPP使用的卫星天线参数与卫星轨道、钟差产品一致的前提下,4组卫星天线参数定位精度相近,其中静态定位最后一个历元水平和高程方向坐标偏差均在5cm以内,动态定位收敛后坐标偏差RMS水平方向在10cm以内、高程方向在15cm以内;使用ESA和WHU天线参数动态定位平均收敛时间在46min左右,IGS和EST天线参数动态定位平均收敛时间在56min左右,略差于基于GFZ事后产品的收敛时间,其平均收敛时间在34min左右。

斜拉桥环境下GPS/BDS定位精度试验分析

为了评定斜拉桥环境下GPS/BDS组合定位的能力,以苏通大桥桥面监测为例,对BDS、GPS、GPS/BDS的定位精度进行了试验分析。分析比较了系统组合前后的可见卫星数的变化、不同卫星截止高度角下的卫星可见数以及组合前后几何精度因子的变化。结果表明,组合定位有效增加了可见卫星数,大大降低了位置精度因子,尤其当观测环境存在较大多路径误差时,通过提高卫星高度截止角,GPS和BDS组合定位可以有效克服多路径效应,提高定位精度。实际监测数据的解算表明,组合定位相对于单系统定位精度上有明显提高,监测结果可以反映桥梁重要部位的变形特征,满足桥梁监测的需要。试验结果对类似工程具有较好的参考价值。

抗差Helmert估计在BDS/GPS组合定位权比分配中的应用

BDS与GPS双系统组合定位时,每个子系统需要进行定权,不同系统间的差异性会导致定权不准确。为提升组合定位精度,本文提出一种基于抗差Helmert方差分量估计的组合定位算法(RH算法)。首先,建立Helmert方差分量后验估计模型,区分多类型、不同精度的观测值,实现系统间权值的动态分配;然后,构建基于IGGⅢ方案的改进等价权函数,调整含粗差观测量的权值,解决观测值易存在粗差导致Helmert模型收敛失真的问题;最后,通过测试实际采集的双系统观测数据,验证算法的有效性和准确性。

对流层参数估计模型在亚太区域BDS/GPS组合定位中的效能分析

北斗区域导航系统相比GPS系统在亚太区域服务更具优势,针对气象参数具有时空特性问题,本文探讨了亚太区域2小时分段线性ZTD、附加8小时水平梯度参数和附加24小时水平梯度参数三种对流层参数估计模型对GPS/BDS组合定位的影响。数据结果表明,2小时分段线性ZTD和附加24小时水平梯度参数模型更稳定,特别是当数据质量较差时,该模型可减小定位结果在高程方向的系统性偏差,平均提升量级约1.1 cm(20%)。因此,建议在亚太区域BDS/GPS组合定位中采用。

基于BDS的浮标与无人机溢油监测系统

针对现有的溢油监测方式大多存在定位精度低、易受气象因素干扰、安全性差等问题,提出一个采用BDS进行定位和通信,结合溢油浮标跟踪、无人机遥感观测技术的溢油监测系统。经试验证明,该系统可提高油膜定位的精度达到亚m级并较好地解决数据传输可靠性的问题,充分应用中国自主研发的BDS相关技术,为实现对溢油事故的立体监控与动态监控提供参考。

单频GPS/BDS组合变形监测系统精度测试

为测试单频GPS/BDS组合变形监测系统的精度,选择在五强溪库岸边坡环境,采用人工变形模拟位移装置进行了多组精度测试实验数据采集,并采用自主研发的GPS/BDS组合变形监测数据处理软件进行数据处理。结果表明,在该库岸边坡变形监测环境下,单频GPS/BDS组合变形监测系统的定位精度优于GPS、BDS单系统,其定位精度比单频GPS系统在E方向提高0.8mm,N方向提高1.2mm,U方向提高4.5mm。说明在有较多遮挡的变形监测环境中,GPS/BDS组合系统能明显改善监测精度。

BDS基线解算不同时段精度差异分析

北斗导航卫星系统(BDS)已投入运行并完全覆盖我国区域,验证和评估BDS定位精度成为当前的研究热点。本文在河北和四川地区进行了当天内分时段的BDS基线解算,比较结果显示,BDS系统具有良好的稳定性,外符合精度在0.2 m之内,计算基线弦长中误差满足10 mm+5×10^(-6)D的国家C级控制网的精度要求,同一基线多天分时段解算结果呈现规律性变化,不同时段的结果差异较大,凌晨及傍晚时段的结果精度较高,下午时段的结果精度较差。