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双模静态PPP定位精度与收敛性分析

随着仪表引导系统(instrument guidance system,IGS)精密星历实时化计划的推进,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)精密单点技术已成为精密定位领域的一个热点。文章实现了北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)双模静态精密单点定位(precise point positioning,PPP)算法,并采用武汉大学发布的15 min精密卫星轨道与5min钟差产品对亚太地区多个测站实测数据进行BDS/GPS单模与双模静态PPP精度与时间收敛性的分析。从亚太地区多个测站的分析结果得出:BDS静态PPP充分收敛后的水平精度优于5cm,且北向精度优于东向,高程精度略差,优于10cm;对于收敛性,水平方向收敛速度快于高程方向,整体上为70~250个历元,BDS静态PPP定位结果逐渐收敛,但是天向存在收敛不充分现象;相对于GPS,目前BDS的PPP精度和收敛性比GPS略差,但充分收敛后目前可实现厘米级的绝对定位;BDS/GPS双模静态PPP收敛性优于单模,定位精度与GPS单模相当。

0.18 μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端

采用低中频架构设计了一种0.18μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端,能在GPS L1模式或BDS B1模式下工作。通过频率自适应电路调整中频滤波器的时间常数,降低其频率不确定度;压控振荡器中加入4位开关电容阵列,以提高频率调谐范围和相位噪声性能;通过硬件复用的方式降低系统功耗。测试结果表明,在1.8 V电源电压下,功耗37.8 m W,电压增益为103 d B,GPS L1和BDS B1波段噪声系数均小于3.2 d B。

基于BDS/GPS和百度地图的现代有轨电车监控系统的设计

为实现对现代有轨电车车辆的位置及运行状态进行实时监控,设计了一个基于BDS/GPS和百度地图的现代有轨电车监控系统;定位终端以具有我国自主知识产权的BDS/GPS双模定位模块为主,RFID系统作为辅助定位手段;数据通过HTTP的GET方法提交至服务器,由服务器端的PHP页面自动处理后存储到MySQL数据库,中心管理平台显示页面调用百度地图API,将数据显示在百度地图上;最终该系统可以实时获取并存储列车的位置坐标、速度、时间等信息,并在百度地图上以点、线和图表的形式显示出车辆的坐标和运行轨迹等;测试结果表明,该系统运行稳定,定位精度高,获取数据准确、时延小,能够满足应用需求。

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CIPSO_EKF的GPS/BDS双模列车定位算法研究

使用全球定系统/北斗卫星导航(Global positioning system/BeiDou navigation satellite system,GPS/BDS)双模导航系统定位列车时,根据双模观测量的特点,若卡尔曼滤波方法对列车位置解算,需对算法进行相应的调整;并且受多径效应影响,传统卡尔曼滤波算法的定位精度较低。针对这些问题,提出了混浊免疫粒子群优化算法以提高卡尔曼滤波输出精度。首先,利用混沌映射及免疫接种方法,对粒子群算法进行优化,再用优化后的粒子群算法对观测误差协方差矩阵寻优。然后,将最优参数提供给扩展卡尔曼滤波器,可有效减小因多径效应引起的观测值震荡对定位精度的影响。最后,通过实验验证并比较分析了采用EKF和CIPSO_EKF两种算法的列车定位结果。从北向、东向的位置、速度定位误差结果可以看出,CIPSO_EKF算法收敛速度更快,实时性更高,能有效抑制干扰,提高定位精度。

BDS/GPS组合双频伪距单点定位精度分析

随着北斗卫星导航系统的完善,多系统多频组合定位将是今后的发展趋势。针对BDS/GPS组合伪距单点定位性能,利用IGS连续跟踪站数据,分析BDS双频B1/B2,GPS双频L1/L2,BDS/GPS组合双频B1/L1、B1/L2、B2/L1、B2/L2共6种组合下的伪距单点定位精度。分析结果表明,BDS双频组合伪距单点定位精度与GPS双频组合伪距单点定位精度基本一致,BDS/GPS组合增加了卫星可见数,降低了PDOP值,BDS/GPS双频组合定位相比于单系统伪距单点定位精度有了很大提升,为今后的高精度定位提供了借鉴。

基于北斗/GPS双模定位的土地面积测绘技术及土地信息系统研究

为提高土地面积测绘的精度、减少测量结果误差,规范土地资源的利用与开发,将北斗/GPS双模定位技术作为核心与支撑,对土地面积测绘技术展开设计与研究,并以此为依据,开展土地信息系统的开发。通过计算卫星信号与接收机距离、土地面积测绘与误差补偿,完成测绘技术的设计。将测绘技术作为基础,进行测量仪选型、土地信息无线通信部署、定位信息获取传输、土地信息系统数据库连接展示,以此实现对系统的开发。通过测试证明了设计的测绘技术测量结果与实际结果的误差较小,可以在实际工作中忽略此误差,将测量结果作为真实结果,同时,综合测试结果可知,本文开发的系统可以达到预期的设计标准与效果。

BDS+GPS手持机支持下的网格伪距差分定位

我国各省CORS站建设逐步完善,以及我国BDS卫星导航系统在亚太区域提供服务,促进了BDS+GPS双模融合伪距差分定位的研究和发展。目前,在PC机上伪距差分定位早已实现,且算法也已经比较成熟,但在移动终端上进行BDS+GPS双模融合伪距差分定位向用户提供服务方面还比较薄弱,针对这一问题,本文提出了将网格伪距差分定位算法嵌入到手持机,并且实现了手持机实时网格伪距差分定位。本文阐述了方法原理并进行了车载试验分析,结果表明,在与TBC软件动态解算结果作为已知准确值的外符合精度方面,手持机BDS+GPS双模融合网格伪距差分定位结果的水平精度为0.522 1 m,在水平方向上可以达到亚米级定位精度。

不同截止高度角下BDS/GPS/GALILEO多模组合SPP解算性能分析

文中选取MGEX跟踪站部分测站的2016年2月1日1天的观测数据,在截止高度角分别为5°、15°、25°、30°、40°、45°的情况下,分析BDS(C)、GPS(G)、GPS+BDS(GC)、BDS+GALILEO(CE)、GPS+GALILEO(GE)、GPS+BDS+GALILEO(GCE)六种组合模式的单点定位(SPP)的定位性能.研究结果表明:GPS+BDS+GALILEO(GCE)组合稳定性最好.同一高度截止角下,卫星数目最多,历元可用率最高,为96%,相比其他模式,定位精度提高了20%～40%.在建筑物密集区、山区、树林和遮挡严重的区域具有很好的应用价值.

基于数字变频处理的GPS/BDS双模捕获

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)与“北斗”定位导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)的双模导航能够提高定位稳定性与精确性,但通常在前端硬件设计中需要建立双通道对GPS和BDS射频信号分别进行处理,极大地增加了硬件设计复杂度以及功率的消耗。针对双通道硬件设计的复杂性问题,提出了在Matlab环境下对GPS/BDS双频信号进行数字变频处理的方法。该方法将硬件中的变频功能在软件中实现,从而降低了硬件设计的复杂度且保证了算法与不同全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)以及前端硬件的兼容性。实验结果表明,在不同的单通道硬件设计下,利用该方法能够成功在软件中消除与L1或B1的频偏得到捕获信号,并捕获到GPS/BDS可见卫星信息。

BDS/GPS双系统PPP精度分析

为评估精密单点定位的精度,本文基于GPS单系统和BDS/GPS双系统观测数据,采用非差非组合方法对比分析精密单点定位精度,实验结果表明,不同方向上BDS/GPS双系统的定位精度较GPS单系统精度提升最高达80%,定位收敛时间最大提升75%。本文结果证明BDS/GPS双系统具有优于单系统的空间结构,改善了定位结果的可靠性和稳定性,能够有效提高定位精度。

GPS/BD双模融合的高精度时间同步方法研究

为满足电力和测控通讯等领域对高精度时钟的要求,结合GPS/BD时钟无累积误差和晶振时钟无随机误差的特性,提出了一种新型的基于GPS/BD双模接收机的时钟驯服的软、硬件设计及其实现方法。该方法通过构建权重系数将GPS和BD信号滤波得到的钟差估计值和钟差速度估计值进行融合,实现了基于GPS/BD双模融合授时的时钟驯服系统。在系统软件设计中,采用滑动中位数方法剔除测量数据中的异常点,应用无偏FIR滤波算法对钟差数据进行滤波,以提高时钟偏差的滤波精度;在ARM的控制下,应用数字PID控制算法产生控制电压,由D/A转换器调节晶振输出频率,实现快速驯服本地时钟。实验结果表明,所提出时钟驯服方法的时间同步精度达到了50 ns,优于基于单模GPS和单模北斗的时间同步系统。

基于PCI-E的北斗/GPS双模授时系统设计

针对时间同步装置与上位机通信接口等问题,结合北斗/GPS双模授时技术和PCI Express总线技术,从应用角度出发,提出了一种新型的基于PCIE总线的北斗/GPS双模时间同步装置。利用数字可编程逻辑器件(FPGA)实现PCIE总线与北斗/GPS双模芯片之间的通讯和控制,通过PCIE总线驱动程序与上位机应用程序实现PCIE总线的授时信息实时交互。实验结果表明:系统设计方案可行、性能稳定可靠。

GPS/Galileo双模接收机定位精度分析与仿真测试研究

多模卫星导航接收机比单一的卫星导航接收机在可用性和DOP值都有极大改善,但同时双系统之间的互干扰使接收信号的信噪比降低。本文对多模接收机定位精度的改善程度进行了定量分析,并进行了仿真测试验证,研究结果表明:相比单一导航模式,GPS/Galileo双模组合会造成期望信号的载噪比下降,测距误差增大,但它与DOP值的改善定位精度相比影响很小,因此,多模式工作方式下导航接收机的定位精度会有很大提高。

基于北斗/GPS双模的纯电动乘用车行车状态数据采集终端设计及其车载信息服务应用

基于北斗/GPS双模定位方式,采用北斗定位优先策略,设计了纯电动乘用车行车状态数据采集终端,并建立了相应的应用平台。通过纯电动乘用车车载信息服务框架的设计,列举了基于北斗/GPS双模的纯电动乘用车行车状态数据采集终端的车载信息服务方式与具体内容,为纯电动乘用车电池、电机、电能管理等提供一种可参考的方案。

基于北斗/GPS双模的混合动力公交车车载数据智能采集终端设计

基于北斗/GPS双模定位方式,采用北斗定位优先策略,设计了面向混合动力公交车的车载数据智能采集终端,建立了相应的数据传输、监控平台,并在混合动力公交车上进行了测试。测试结果表明,该终端能实现电池电量、电压、温度等数据的读取与传输,在结合定位数据、行车记录等数据情况下,已经达到实际营运所要求的技术水平。

北斗/GPS双模定位系统协议解析算法研究

北斗和GPS双系统定位具有较强的可靠性和适应性,已广泛应用于我国各种位置服务领域。但是双模定位系统的输出协议和标准的NMEA0183协议相比更加复杂,而且随着当前卫星信号强度的变化,输出的协议帧时多时少,单条协议帧中的数据量时大时小,因此,双模定位系统输出协议帧的有效解析显得极为重要。提出一种新型算法解析这种双模系统中的输出协议帧,此方法成功应用于UM220双模定位模块,实测表明该系统稳定可靠。

兼具GPS/北斗双模定位与加热一体的装置设计

为改善科研人员或边境巡防战士等在极端环境的工作条件、确保人员安全,需要提升其衣物的保暖性,并能够对其进行位置定位,设计了一款兼具GPS/北斗双模定位与加热一体的装置。以STM32F103RBT6为控制核心,设计了温度控制电路、定位电路和控制系统。采用MC20芯片实现位置信息获取、DS18B20采集温度信息,通过STM32F103RBT6微控制器,将位置信息和温度信息显示到液晶屏上。测试结果表明,定位精度能达到3 m左右;温控精度在±1℃浮动;负载功率30 W以下,且质量仅150 g。装置适用最低温度为-40℃。该系统具有电路结构简单、功耗低、温度控制精确、定位快速、误差小等特点,可广泛应用于人迹罕至及自然条件恶劣地区等需要兼具定位与加热功能的服装或类似装置。

北斗/GPS双模定位中快速选星算法研究

采用双系统组合定位模式,导航接收机能在同一时刻接收到超过20颗可见星,大大增加了可见星的数量,能提供十分精准的定位。但可见星数量大幅度增加带来定位精度提升的同时也带来了大量的计算量,加上实际作业中的一些问题,都大大增加了选星时间。本文从GDOP与星座几何布局的关系出发,结合实际应用场景,提出了基于仰角和方位角排序的选星算法。该方法以满足定位要求为前提,根据可见星仰角排序初筛卫星,对不同仰角卫星进行合理的顶星选择,以卫星均匀分布为原则,将在理想情况和实际情况下寻找有效定位平衡点,以规避无效选星并减少计算量,从而大大减少选星时间,有效实现了在北斗和GPS双模定位中的快速选星。