GNSS/声学联合定位的自适应滤波算法

海底控制点布设是构建海洋时空基准的重要环节,而可靠的海洋基准定位模型及方法又是实现高精度海底控制点布设的前提和基础。应用广泛的走航船测量方式兼具灵活性和可控性,但载体异常扰动影响不可避免,易导致海底控制点联合定位模型解算失真。针对这一问题,本文提出一种基于自适应选权滤波的GNSS/声学联合解算方法。首先推导了统一海面及水下观测过程的GNSS/声学联合定位数学模型;然后研究了在联合模型的自适应滤波解算中对载体异常扰动的判别标准,给出了各状态参数自适应因子的构造方法;最后通过仿真和实测数据进行了试验验证。结果表明:引入自适应滤波算法后,能有效改善状态扰动对GNSS/声学联合定位的异常影响,提升其定位稳定性及定位精度;当分别对各类状态参数的自适应因子进行合理构造后,滤波效果可达最佳。

基于方差分量估计的多模GNSS/声学联合定位方法

由于海洋环境的特殊性,现阶段通常采用卫星定位与声脉冲测距相结合的方式建立海洋大地测量控制网。针对BDS/声学联合定位海底点时存在收敛慢、精度受限等问题,提出融合BDS、GPS、Galileo多系统观测数据的多模GNSS/声学联合定位方法,并进一步引入Helmert方差分量估计,以改善因随机模型不准确而影响融合定位性能的情况。采用海上实测数据和模拟水下测距数据进行了实验验证,结果表明:较之单BDS/声学定位模式,多模GNSS观测数据的加入可以加速组合滤波收敛,提高定位精度和稳定性;引入Helmert方差分量估计精化随机模型后,双系统模式下三维点位误差RMS值约为0.2m,三系统模式下三维点位误差RMS值约为0.1m,联合定位性能得到进一步提升。

基于GNSS/声学定位的海洋大地基准网构建及应用

GNSS/声学定位技术的应用使得高精度海洋大地基准网建设成为了可能,海洋大地基准网的构建也将为水下用户提供重要的时间和空间基准。文章在分析海洋大地基准网建设需求与现状的基础上,介绍了GNSS/声学定位陆海时空基准传递原理,给出了基于GNSS/声学的海洋大地基准网构建方法,提炼了海洋大地基准网构建及应用关键技术,并对未来典型应用进行了展望。

论海底大地控制点GNSS/A定位联合平差方法的原理和应用(特邀文章)

为分析海面换能器位置误差对海底大地控制点定位精度的影响规律,我们提出了GNSS声学(GNSS/Acoustic,GNSS/A)定位联合平差(joint adjustment,JA)方法.针对联合平差方法理论证明不足及无深海数据验证的问题,本文进一步阐述了联合平差方法的原理,给出了联合平差方法严密的优越性证明和精度评定公式.最后采用松花湖数据和南海数据进行验证,联合平差方法可以提高传统GNSS/A方法2%~26%的定位精度,展示联合平差方法在湖区和深海区的应用效果.

GNSS/声学系统定位精度影响因素分析

在建立海洋大地测量控制网的过程中,通常采用GNSS/声学结合定位的方式确定海底控制点位置。本文从船载动态定位、测船航迹及航迹点个数、水下声学定位、应答器阵列性能等方面对影响GNSS/声学系统定位精度的因素进行了详细讨论,并通过设计仿真试验进行了定量验证。试验模拟了圆阵列形式布设的控制点,采用海上GNSS实测数据和模拟水下测距数据,分别分析了系统在3类主要因素影响下的定位效果。结果表明,提高船载GNSS动态定位精度、适当增加航迹点和数据观测量、设计合理的应答器阵列构型可以削弱误差影响,得到更准确的定位结果。

基于3G网络与GNSS的多模态组合无线定位技术研究

目前3G网络提供无线定位服务功能,但其定位精度有限。本文提出了以3G无线定位配合GNSS全球卫星定位系统来进行位置服务的多模态联合定位技术,详细地介绍了这种定位技术的基本原理以及网络结构,研究了其通信流程以及定位算法,能为高精度无线定位技术的研究提供参考。

考虑信标运动的水下联合定位算法

为融合全球导航卫星系统/声学测量与海底信标之间声学测量优势,同时考虑导航信标因海底洋流等因素而引起的运动,本文提出考虑信标运动的水下联合定位算法,并采用3000 m水深海域的实测数据进行试验计算。试验结果表明:联合定位估计的声速模型与声速测量值之间的差异小于0.15 m/s;与全球导航卫星系统/声学定位相比较,联合定位获得的海底导航信标运动轨迹具有更高的精度,全球导航卫星系统/声学定位及联合定位的基线残差统计值分别为-0.302±0.740 m、0.007±0.169 m;试验区海底导航信标水平运动幅度可达3 m,周期性运动模型可以较好地描述试验区海底导航信标的运动轨迹。

伪距单点定位两域联合平差解的等价性分析

针线性观测模型观测值域联合平差解和平差值域联合平差解完全等价,但实际中联合平差的观测模型多为非线性模型,参数估计时常常需要进行线性化处理,存在线性化引起的模型误差,该误差对两域平差解的等价性影响值得探讨.以伪距单点定位(SPP)为例,论文推导了其平差值域联合平差求解公式,分析了两域联合平差不能完全等价的原因,并用实例进行了数值对比.研究表明:在配置相同的情况下,不同全球卫星导航系统(GNSS)组合SPP的两域平差位置解在毫米量级上数值相同,就SPP应用而言,两域平差解可认为相同.论文内容对于一些GNSS其他应用也具有一定的参考意义.

特殊环境下GNSS多系统单点定位性能分析

文中对BDS/GPS联合定位数学模型进行了介绍,基于VS2018平台程序实现了BDS/GPS双系统联合单点定位,并通过实测数据分析验证了树荫遮挡、建筑物遮挡两种环境下单GPS系统与BDS/GPS联合定位精度及稳定性。实验结果表明,在复杂环境下多系统联合定位对定位精度及稳定性均有明显提高。

GNSS与精密监测机器人联合测绘在应急监测中的应用研究

全球导航卫星系统(GNSS)与精密监测机器人技术在水利工程外观变形监测方面得到了越来越广泛的应用。本文结合工程实际系统介绍了GNSS静态相对定位技术与精密监测机器人点位测设技术联合测绘在渠道应急监测方面的应用情况,联合测绘结果表明,渠道测点测量结果满足渠道外观应急监测精度要求,数据稳定可靠,有效解决了作业区域工作基点不稳定、渠道收敛观测无方向性等问题,为外观应急监测提供了工程实践支持。

GNSS形变监测静态基线网中多基线联合解算两步法

GNSS(global navigation satellite system)静态基线网的解算方法通常采用单基线解算模式或多基线解算模式。这两种方法均有一定的局限性。本文综合两类方法的优点,提出了单基线和多基线联合解算模式的两步法。首先基于单基线模式利用多频率的载波相位观测值解算监测站间的双差整周模糊度,并使用严格的固定准则确定模糊度;然后利用多基线模式进行联合坐标和天顶对流层参数的估计,再结合最小二乘估计解算定位结果。选取国内某水电站静态形变监测数据为研究对象,进行基线解算方法测试和分析。实验结果表明多基线联合解算两步法在精度和可靠性上有较大优势,平面定位精度为亚毫米级,高程定位精度提高1~2倍;并可以明显改善基线网的解算速度,在高精度变形监测应用中具有可行性与通用性。

城市环境手机GNSS定位随机模型自适应构建方法

针对城市环境下智能手机接收的卫星信号易被遮挡、反射,导致城市手机定位受到严重多路径效应的问题,分析小米手机的卫星可见性、载噪比以及多路径误差,提出一种基于多路径误差拟合模型参数的联合高度角、载噪比的随机模型构建方法。结果表明手机观测到的L5/E5a频率卫星数较少,限制了其双频无电离层组合的定位性能,且多路径误差与载噪比相关性强于高度角。多次定位结果表明联合定权随机模型相较于高度角模型更能抑制多路径误差。小米8半遮挡环境下水平和高程方向精度平均提升22.81%和20.34%,建筑遮挡环境分别提升32.93%和25.44%;华为Mate40在树木遮挡环境水平和高程方向精度提升14.53%和17.69%。验证了此建模方法的有效性,适用于不同环境及手机的误差建模。

全球导航卫星系统发展综述

全球导航卫星系统及其应用领域在不断地扩大和深化。本文着重介绍了当前全球卫星导航系统及其应用技术的现状、发展趋势和应用前景。同时,对这几种导航系统进行综合对比,分析了全球背景下我国北斗卫星导航系统所面临的机遇和挑战,并对未来工作提出一些建议。