GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

GPS/BDS分类组合定位的指数加权Helmert方差分量估计法

针对北斗卫星导航系统(BDS)星座结构复杂、不同类型卫星观测值残差差异较大的不利条件,将BDS系统中IGSO、MEO、GEO 3种卫星的观测值进行分类定权,提出一种顾及历史权比的指数加权Helmert方差分量估计法来精确确定不同系统之间观测值的权阵。为了验证该方法在GPS/BDS组合定位中的有效性,采用单点定位模型分别进行静态和动态导航实验,并将其定位结果与等权模型以及不考虑指数加权的Helmert方差分量估计方法进行对比。结果表明,采用改进的加权方法,在东、北、天3个方向的定位精度均获得显著提高,在静态条件下,相对于等权模型,改进方法 3个方向的定位精度提高幅度分别达到50.0%、51.0%和42.0%;在动态条件下,定位精度提高幅度分别为10.0%、8.0%和9.0%。特别在卫星数量较少、卫星几何图形强度较差时,定位结果的改善效果更为明显。

基于CORS的多基准站BDS/GPS融合差分网定位性能分析

基于BDS/GPS CORS试验系统,利用伪距信息,通过多基站差分定位技术,对BDS/GPS融合差分网定位进行研究。结果表明,多基准站BDS/GPS融合差分网单历元实时定位精度优于1 m,40历元实时滑动平均定位精度0.5 m左右,大大提高了常规伪距定位精度,能满足大多数用户的导航定位需求（精度0.1~10 m）。

BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位研究

为提高卫星实时定位的精度,利用载波相位测距精度高,伪距测距可实时解算的优势,并兼顾多卫星可有效提高定位几何精度。本文采用BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位理论,应用于导航系统实时位置解算,试验表明BDS/GPS组合相位平滑伪距差分定位可有效改善伪距差分定位的精度,满足了高精度动态实时定位的需求。

GPS/BDS混合双差分RTK定位方法及结果分析

提出一种单/双频GPS/BDS双系统融合的混合双差分RTK处理办法,推导出GPS/BDS混合双差分模型,并给出模型中不同系统观测值之间的时延偏差不一致、观测频率不一致问题的解决方法。与目前的标准双差方法相比,混合双差方法增加了一颗卫星的观测方程,其观测信息利用更为充分。推导结果表明,当截止高度角为50°时,对于单/双频RTK,模糊度固定正确率分别从47.96%和82.16%提高到61.86%和85.75%,同时模糊度固定的错误拒绝率分别从56.23%和7.46%降低到43.61%和1.85%。

不同截止高度角GPS/BDS组合伪距差分定位性能分析

针对在不同截止卫星高度角时,GPS,BDS,GPS/BDS系统间伪距差分定位精度的差异,文中对多系统融合伪距差分定位的数学模型方法进行研究。以香港CORS站6.9km和34.0km的两条基线为例,在截止卫星高度角10°、20°、30°、40°的情况下,进行GPS,BDS,GPS/BDS伪距差分基线解算。结果表明,与34.0km基线相比,6.9km基线伪距差分定位具有更高的精度,在不同截止高度角下,GPS/BDS组合系统在E,N,U方向的定位精度都优于单GPS,BDS系统,且定位结果更加稳定,特别在截止高度角为40°的极端条件下,GPS/BDS组合伪距差分定位精度仍能达到m级左右。

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。

GPS+BDS与UWB组合定位的Helmert方差分量估计方法

为了提高室内外过渡区定位精度,本文采用GPS+BDS与UWB组合定位,建立GPS+BDS与UWB组合定位模型,并针对GPS与BDS星座结构的不同,以及UWB与GNSS观测值残差差异较大的情况,采用Helmert方差分量估计法分别对GPS、BDS、UWB进行定权;最后通过动态室内外过渡区试验组合模型进行精度验证。结果表明,基于GNSS+UWB定位系统,采用Helmert方差分量方法,在东、北、天3个方向的定位精度均获得了显著提高,静态条件下提高幅度约为20%,动态条件下提高幅度约为10%。

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%。

多遮挡环境下BDS／GPS组合动态差分处理算法及性能分析

研究BDS/GPS组合载波相位动态差分定位算法,讨论加入BDS后对模糊度固定的影响,针对部分区域有较严重信号遮挡的实测动态数据,分别进行单GPS和BDS/GPS组合解算。结果表明,相比单GPS,加入BDS后增加了共视卫星数目,改善了卫星几何结构,模糊度解算成功率和可靠性得到明显提高。多遮挡环境下测试数据显示,BDS/GPS组合的定位精度远高于单GPS,东向和北向精度优于8mm、天向为16mm,而单GPS东向仅为3cm、北向和天向约8cm。

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组合系统伪距单点定位精度分析

针对伪距单点定位精度不足、特殊地区单一系统无法定位等问题,本文采用GPS/BDS组合系统减少对单一系统的的依赖,同时,采用加权整体最小二乘随机模型有效的改善了伪距单点定位精度。实验结果表明:我国范围内平均可观测16.8颗卫星,其中GPS卫星8颗,且卫星数变化不大,BDS卫星8.8颗,卫星数变化较大。加权整体最小二乘模型下的伪距单点定位精度N方向平均偏差值是1.68 m,E方向平均偏差值为0.96 m,U方向平均偏差8.77 m,优于单系统伪距单点定位。

GPS/BDS组合精密单点定位性能分析

文章利用3个MGEX跟踪站的观测数据以及GPS和BDS精密轨道和钟差产品,研究了GPS/BDS双系统组合精密单点定位的理论模型并分析了其收敛速度和短时间(4 h)内的定位精度。计算结果表明:静态定位时,BDS收敛较慢,平均收敛时间为70 min,收敛后平面精度优于5 cm,高程精度优于8 cm;GPS/BDS组合的收敛速度较GPS快,定位精度与GPS接近;动态定位时,BDS平均收敛时间为100 min,平面定位精度优于8 cm,高程精度优于12 cm。由此说明,GPS/BDS组合显著提升了收敛速度,但是定位精度和GPS相比并没有明显提升。

BDS/GPS组合导航系统在民航中的应用

随着航班流量增加、航班运行复杂化,高效的航线航路规划、合理的空域布局在民航中显得更为必要,而这需要先进技术的支持。因此,基于北斗卫星导航系统(BDS),引入全球定位系统(GPS),解析了BDS/GPS组合导航系统的定位解算,并进行实验验证,试验结果表明BDS/GPS载波相位平滑伪距定位解算能够显著提高导航的定位精度。另外,还展望了BDS/GPS组合导航系统在我国民航中的应用。

GPS/GLONASS/BDS三系统组合定位的定权方法

为了提高GPS/GLONASS/BDS三系统组合定位的稳定性和精确度,研究加权最小二乘定位中的定权方法。提出一种结合高度角先验定权和验后方差估计的定权方法,利用多系统兼容接收机实测数据进行仿真验证。结果表明,相较于传统的最小二乘法,该定权方法可以明显改善多系统组合定位的精确度,且具有很好的抗差性能,提高了定位结果的稳定性,可应用于多系统兼容接收机组合定位解算中。

GPS、BDS与GPS/BDS伪距单点定位与差分定位精度分析

为了提高GPS、BDS和GPS/BDS组合系统伪距单点定位与差分定位的精度,给出相关的数学模型、参数估计及误差处理方法。实验结果表明:差分定位精度明显较伪距单点定位的精度提高很多;在伪距单点定位中,GPS的精度和GPS/BDS组合系统的精度大小相当,BDS较GPS和GPS/BDS组合系统的精度低,尤其天顶方向误差最大;在伪距差分定位中,伪距双差定位精度较伪距单差定位精度有所提高,BDS和GPS较GPS/BDS组合系统的差分定位精度低。

GPS/BDS组合的精密单点定位算法实现

为了进一步研究GPS/BDS组合的精密单点定位算法并提高定位精度,提出GPS/BDS组合精密单点定位的数学模型,以及误差处理和参数估计方法:电离层延迟误差一阶项可通过双频无电离层组合观测模型进行消除,并在数据预处理阶段进行钟跳探测与修复,采用间接平差的函数模型求待估参数值。实验结果表明,GPS/BDS组合系统可以提高可见卫星数,且GPS/BDS组合系统定位精度高于GPS和BDS单系统定位精度。

顾及伪距差分系统间偏差的GPS/BDS/Galileo/QZSS伪距差分定位精度分析

随着BDS、Galileo和QZSS等卫星导航系统的发展,GNSS正朝着多系统组合定位的方向发展。本文针对GPS/BDS/Galileo/QZSS,提出四系统间伪距差分模型,并对其定位性能分析。结果表明:无论是相同还是不同类型的接收机,伪距DISB在几天范围内是稳定不变的。同时通过设置截止高度角进行模拟遮挡实验。实验结果表明:相对于常规的系统内伪距差分方法,系统间伪距差分方法在截止高度角为30°、40°、50°下的定位精度分别提升19.62%、33.11%、57.77%。该方法可以有效提升定位的精度和可靠性,特别是在遮挡严重的环境下改进明显。

BDS/GPS/GLONASS组合单频单历元高精度相对定位性能分析

由于GLONASS与BDS、GPS相比,其相对定位的双差模糊度失去整数特性,本文给出了BDS/GPS/GLONASS组合单频相对定位的统一的函数模型。初步分析了BDS/GPS/GLONASS组合单频载波相位相对定位的定位性能,对整周模糊度采用LAMBDA方法,单历元搜索策略。通过实测短基线数据分析表明:相比于单系统及双系统组合的相对定位,三系统组合单频单历元相对定位能够有效地提高定位精度及模糊度固定率,而且更加适合城市峡谷等复杂环境。

GPS/BDS粒子群优化算法紧组合定位方法及精度分析

全球卫星导航系统紧组合定位中,系统间偏差(inter-system bias,ISB)需要多历元后处理的估计方式,并与接收机重启等因素有关。针对该问题,文章将求解ISB参数问题转化为求解系统间小数偏差(fractional inter-system bias,F-ISB)参数问题,利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法单历元实时估计F-ISB与坐标参数,在此基础上分析了收星受限情况下模糊度固定成功率和定位精度。实验结果表明,不同品牌接收机的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)与北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)的F-ISB在一定时间内具有时域稳定性,F-ISB在不同截止高度角下实时单历元估计偏差均小于0.1周;实时F-ISB改正的紧组合模型在截止高度角为40°的收星受限情况下,单历元定位精度与松组合模型一致,模糊度固定成功率由74.2%提升到90.65%。