基于GNSS-RTK水田平地机的设计与试验

设计了一种基于GNSS-RTK的水田平地机,并根据水田平整作业要求,设计了水田平地机的机械结构、液压及控制系统。控制系统基于GNSS-RTK卫星定位技术,采用Cortex M3系列控制器及RT-Thread嵌入式实时操作系统完成了平地铲高程的高精度检测,实现了平地铲高度的自动调节。田间试验结果表明:平地机机构设计合理,控制系统运行稳定可靠,平整精度满足要求。研究结果对水田平地机的设计具有一定的参考价值。

基于GNSS-RTK定位的无人机L波段探空系统标定方法

随着我国北斗卫星导航探空观测系统升级换代工作逐步推进,降低L波段探空系统测风数据差异的需求尤为迫切。利用无人机GNSS-RTK定位信息研究新的标定方法,相较传统标定手段,避免人为因素干扰、极大的降低测量误差,新的标定方法更加科学有效,对保证测风数据的有效性,提高高空气象观测数据质量具有重要应用意义。

先验信息约束的车载GNSS RTK/IMU紧组合导航算法

针对传统RTK/IMU组合导航系统在复杂环境中的模糊度固定率低导致其精度和可靠性较差的问题,文中提出一种先验信息约束的车载GNSS RTK/IMU紧组合导航算法。该算法首先构建一种基于IMU辅助伪距一致性检测的GNSS质量控制模型,以识别并剔除粗差较大的伪距观测量,接着提出一种附加先验长度信息约束的GNSS模糊度解算方法,提高GNSS模糊度解算的成功率,最后,将RTK与IMU输出的数据通过EKF进行紧组合滤波融合,从而提高组合导航系统在复杂环境中的精度与可靠性。实测车辆实验数据表明,提出算法相对于传统RTK/IMU紧组合导航算法,在三维位置和速度上的精度提升率达到36.36%和14.29%;与基于IMU位置信息约束的RTK/IMU紧组合导航算法相比,提升率分别达到26.31%和20.00%。

海洋平台GNSS RTK监测数据的CVCEEMDAN-WT-SSA去噪算法

针对GNSS-RTK技术在海洋平台变形位移监测过程中的多路径效应误差与随机噪声,本文提出一种基于交叉证认改进的具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解(CVCEEMDAN)、小波阈值(WT)降噪方法及奇异谱分析(SSA)相结合的联合去噪算法。首先对原始信号进行CEEMDAN分解,使用交叉证认方法识别噪声与有效信号IMF分量;然后利用WT和SSA分别对噪声和有效信号分量作去噪处理,重构处理后的信号,获得真实变形监测结果。结果表明:本文算法具有自适应性,且相比EMD、EEMD、CEEMDAN、ACCEEMDAN-WT-SSA算法具有更好的去噪效果,可有效去除海洋平台变形监测中的多路径误差及随机噪声,成功获取真实的监测信号结果。

基于ACVMD-WT法的GNSS-RTK高耸结构动态监测与模态分析

为对高耸结构的安全性能进行评估,采用GNSS-RTK技术对天津广播电视塔进行动态监测。对监测误差及噪声进行分析,基于变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)和小波阈值(wavelet threshold,WT)提出了ACVMD-WT算法。通过模拟信号验证了VMD比添加自适应噪声的完备集合经验模态分解(complete ensem-ble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)的信号重组能力更强。利用所提算法对水平方向信号进行降噪并得到结构的模态参数。结果表明:水域环境易引起背景噪声,对监测结果产生不利影响;ACVMD-WT滤波实现了对信息分量的有效筛选,降噪前后信号具有较强的相关性;相比集合经验模态分解(en-semble empirical mode decomposition,EEMD),CEEMDAN以及CEEMDAN-WT,所用算法的降噪效果更佳;由降噪后信号更好地获取到结构的前三阶频率及阻尼信息,其中一阶频率与有限元分析的相对误差为0.189%,第三阶频率相对误差最大值仅为4.054%,提高了模态频率辨识度和准确度。

GNSS RTK定位技术的发展历程和机遇

实时动态载波相位差分定位技术(RTK)凭借其算法简单、收敛快、定位精度高和可靠性强等优点被广泛应用于测绘、监测、导航等方面。随着全球导航卫星系统(GNSS)的不断发展和完善,基于GNSS的RTK技术在理论算法、工程应用、数据处理等方面也取得了巨大的进步。本文对RTK定位技术进行详细综述,重点介绍长基线RTK定位技术、多频多系统、部分模糊度固定算法、网络RTK定位技术和单频RTK算法的发展历程,总结了影响RTK定位精度和可靠性的关键因素,并讨论了卫星导航系统的进一步建设以及传感器技术的不断优化,给RTK技术带来的新发展机遇。

基于GNSS-RTK的轮式起重机吊臂旁弯测量系统设计

为了满足对轮式起重机吊臂旁弯的高精度、实时、快速测量的需求,突破现有大型结构件变形测量方法的局限,基于GNSS-RTK定位技术开发了轮式起重机吊臂旁弯测量系统,通过对吊臂根部、基本臂头部、末节臂头部等3个点精准卫星定位,利用各点对水平地面投影围成的三角形,等效计算吊臂的旁弯量。在不同的吊臂载荷下进行了精度测试,试验结果表明:在50 m臂长时,该系统的测量误差约10 mm,验证了系统的准确性。

基于CEEMDAN-WP-SSA的GPS/BDS-RTK多路径噪声抑制方法

针对GNSS-RTK技术在复杂环境下的多路径效应误差和随机噪声难以消除的问题,提出一种自适应完备集合经验模态分解(CEEMDAN)、小波包(WP)去噪和奇异谱分析(SSA)结合的联合去噪方法,来消除基线坐标序列的噪声影响,在此基础上构建适用于GPS/BDS组合的恒星日滤波模型。首先采用CEEMDAN方法将原始信号分解成若干个特征模态函数(IMF),使用排列熵区分高频和低频分量,然后分别利用WP和SSA对高频信号和低频信号进行去噪,最后重构去噪后信号并通过恒星日滤波削弱后续坐标序列里的多路径误差。实验结果表明,基于CEEMDAN-WP-SSA构建的恒星日滤波模型能够很好的去除随机噪声以及削弱多路径误差影响,与CEEMDAN和CEEMDAN-WP方法相比,文中方法东(E)、北(N)、高程(U)3个方向的定位精度分别提升约17%、23.6%、13.6%和17%、19.8%、10%。

基于JXCORS的GNSS-RTK检定方法研究及结果分析

GNSS接收机检定的目的是为了解仪器性能、工作特性及其可能达到的精度水平,基于江西省GNSS接收机综合检定场高精度位置基准,探索江西省GNSS基准站网监测系统(JXCORS)检定方法,对GNSS-RTK进行检定和结果比对分析。

基于卡尔曼滤波修正RTK的智能手机GNSS定位方法

RTK应用于智能手机GNSS定位存在性能不佳的问题,为此提出了一种基于卡尔曼滤波修正RTK的定位方法。该方法利用相位观测值不确定度和卫星高度角筛选载波相位,提升观测数据质量;针对RTK定位受载波相位整周模糊度解算偏差影响的问题,引入多普勒观测值,基于卡尔曼滤波修正定位坐标,提升定位精度。静态定位和动态定位测试结果均表明,该方法能够有效提升基于RTK的智能手机GNSS定位精度与收敛速度。

用GNSS网络RTK高程代替四等水准高程的可行性探讨

在现行的《城市测量规范》(CJJT 8—2011)中规定:卫星定位高程控制测量应采用静态观测方法,按四等平面控制测量的要求施测,并宜与卫星定位平面测量同时进行。但随着卫星定位技术的飞速发展,定位精度特别是高程精度明显提高,特别是动态GNSS网络RTK拟合高程精度发生了质的飞跃。本文通过对长子宋村开发区四等水准测量和GNSS网络RTK拟合高程测量实测数据的对比分析,探讨了在局部平原和丘陵地区,利用卫星导航定位基准站服务系统(SXCORS)并采用适当的观测方法,用GNSS网络RTK高程代替四等水准高程的可行性,对今后类似的测绘项目实施具有一定的参考价值。

基于北斗三号DGNSS/RDSS/INS的高性能轻量级导弹编队基线测量方法

在导弹编队基线测量是导弹集群攻击的前提下,针对导弹编队基线测量问题,提出了一种基于北斗三号DGNSS/RDSS/INS的高性能轻量级基线测量方法。以北斗RDSS区域短报文作为编队数传链路,基于北斗三号DGNSS/INS建立伪距单差观测模型,在GNSS信号连续正常或信号中断情况下,进行DGNSS与INS组合导航实现稳定的基线测量输出。仿真结果表明:在GNSS信号连续正常的观测历元中,DGNSS/INS组合导航可以实现稳定的基线测量输出。在GNSS信号中断20 s以内,DGNSS/INS组合导航在东向(E)、北向(N)的基线测量误差小于2.5 m(1σ),天向(U)的基线测量误差小于3.0 m(1σ)。与RTK算法相比,伪距单差模型对算力的要求降低了70%~80%。

复杂环境GNSS实时亚厘米级监测算法设计及性能分析

针对复杂监测场景下,由于卫星信号遮挡严重、多路径效应强、粗差和周跳频繁而造成观测数据质量差,严重影响全球卫星导航系统(GNSS)实时监测的精度、可靠性和可用性的问题,提出一种复杂环境下的GNSS实时亚厘米级监测算法:综合利用监测体的变化特征,从观测数据质量控制、滤波过程噪声自适应调节、GNSS解算短时中断后快速恢复等方面着手,设计一套适用于复杂环境的GNSS地质灾害实时高精度监测数据处理算法;并采用实测与仿真短基线数据评估算法性能。结果表明,在复杂观测场景下,提出的复杂环境GNSS监测算法能够实现实时亚厘米级定位精度,有效解决GNSS解算短时中断后的快速恢复问题,并能准确识别监测体的快速形变。

基于条件平差的网络RTK电离层改正数偏差修正

本文针对午后太阳辐射较大时段网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)电离层延迟建模精度不高的问题,提出了一种基于条件平差的电离层改正数偏差修正方法.利用闭合三角形单元中三条基线双差电离层延迟理论闭合差为0这一条件,对建模得到的电离层改正数进行平差处理,修正其偏差,并对修正过程中的权阵确定方案进行了相关讨论.实验表明:当电离层改正数模型值精度不高时,修正算法可以有效提高电离层改正数的精度,同时基于已知基线的模糊度固定情况来确定权阵能达到较好的修正效果,电离层改正数偏差最大值减小58.0%,精度总体提高51.1%.

信号采集回放仪检测全球导航卫星系统接收机RTK性能

针对GNSS接收机的实时动态(real-time kinematic, RTK)差分性能检测,提出了采用GNSS信号采集回放仪检测GNSS接收机的RTK性能方法,以解决GNSS接收机在检测中易受观测环境影响的问题.研究信号采集回放仪回放信号的重复性以及与真实导航卫星信号检测GNSS接收机RTK精度的差异.经分析,利用信号采集回放仪检测GNSS接收机RTK精度的重复性优于1 mm,说明信号采集回放仪回放的卫星导航信号具有高复现性.由于信号采集回放仪在存储或回放阶段引入噪声,导致信号采集回放仪检测的RTK性能低于真实卫星导航信号检测的RTK性能,但是噪声带来的误差未超出GNSS接收机标称RTK精度的1/3,符合作为测试设备的要求.因此采用具有高复现性的信号采集回放仪检测接收机RTK性能是可行的,为GNSS接收机提供了稳定的真实卫星导航信号,对解决由于不同的观测环境导致检测的GNSS接收机性能一致性较差,对接收机研发生产和检测具有指导意义.

一种GNSS网络RTK改进的综合误差内插方法

在全球导航卫星系统(GNSS)网络RTK综合误差内插法(CBI)的基础上,提出了一种改进的综合误差内插方法(MCBI)。该方法把综合误差分为对流层模型改正、一阶电离层影响和除一阶电离层影响外的其他综合影响3个部分。实例证明了该方法不仅在精度上比综合误差内插法要高,而且更利于流动站的应用。

基于GNSS-RTK的在建超高层风载动态变形监测

首先以海星达H32全能型GNSS-RTK接收机为试验仪器,进行不同星系组合的RTK定位精度试验研究。然后以在建的天津高银117大厦为监测对象,采用GPS+GLONASS+BDS三星系组合对其进行现场强风作用下的RTK动态变形监测。利用巴特沃斯滤波对实测数据进行去噪处理,得到各测点的位移曲线。分析结果表明:GPS单星系定位的平面坐标精度相对较差,双星系组合定位的平面坐标精度与三星系组合定位的平面坐标精度基本相当,但GPS+GLONASS+BDS三星系组合定位的稳定性和可靠性最强;由于施工阶段大厦结构的刚度和整体性与竣工后存在差异,故在强风作用下其按一定施工步距滞后的低矮外框的振动位移幅度大于其高耸内筒结构的振动位移幅度;大厦外框和内筒均存在横风向振动位移,且横风向振动位移与顺风向振动位移的大小相近;监测环境对监测结果有着一定的影响,66层各点的监测值误差要大于95层各点的监测值误差。

基于GNSS-RTK技术的高精度海岸侵蚀监测方法

介绍了国内、外海岸带监测技术的发展历程及GNSS-RTK技术在海岸带侵蚀监测系统中的应用原理,根据海岸带地形特点,研究并实践GNSS-RTK进行海岸带监测的具体方法和步骤,通过对监测数据结果进行对比分析,证明GNSS-RTK技术是实现高精度海岸带侵蚀监测的合适方法。

GNSS RTK技术下海洋平台桩腿动态变形监测及数据处理

海洋平台及其桩腿在长期使用中存在着波浪、海流、风荷载等环境激励作用下的动态响应。本文以海星达H32全能型GNSS RTK双频接收机为试验仪器,采用GPS+GLONASS+BDS三星系组合系统对位于渤海海域的埕岛油田某平台桩腿进行动态变形监测。结合Ensemble Empirical Mode Decomposition(EEMD)和Butterworth滤波方法的降噪特性,提出一种适用于海洋平台工作环境的新型混合滤波方法 MDB,并用Matlab软件编制的程序对GNSS RTK监测数据进行分析,得到桩腿测点的实时振动位移曲线。结果表明:GNSS RTK结合MDB滤波技术用于海洋平台桩腿动态变形监测是可行的;MDB滤波器能有效去除海洋平台振动信息的随机噪声和多路径误差;从去除多路径误差和随机噪声之后的海洋平台桩腿测点位移云图,可以非常清楚地看出桩腿在环境激励作用下水平方向产生的可逆位移轨迹,这对海洋平台结构健康监测、诊断和评估具有重要意义。

桥梁GNSS-RTK变形监测数据的多滤波联合去噪处理

针对桥梁GNSS-RTK变形监测中多路径效应和随机噪声的影响,提出了一种基于Chebyshev滤波和自适应噪声的完备集合经验模态分解(CEEMDAN),以及小波阈值(WT)降噪技术的多滤波联合降噪方法。该方法首先对监测信号实施Chebyshev滤波抑制多路径效应;然后进行CEEMDAN分解,基于自相关性分析,对噪声IMF分量进行WT降噪去除随机噪声。本文以天津海河大桥GNSS-RTK变形监测作为试验,对监测数据进行多滤波降噪处理。结果表明:本文所提的多滤波降噪方法能有效抑制多路径效应和随机噪声,GNSS-RTK与多滤波降噪相结合的方法能够准确识别桥梁真实动态位移,为桥梁GNSS-RTK监测数据降噪处理提供了一种良好的途径。