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。

GNSS系统时间偏差参数分析

分析各GNSS在系统时差参数设计上的特点和变化,并以国际权度局(BIPM)和时间频率公报发布的数据为参考对GNSS播发的系统时差进行评估分析。结果表明,BDS播发的3种系统时差均存在十几ns的偏差,通过BDS间接获得的GLONASS与GPS、Galileo与GPS的系统时差准确度优于GLONASS和Galileo系统电文发播的同种时差参数。

基于图优化的GNSS/双目视觉/惯性SLAM系统开发及应用

为提高机器人室外长航时定位精度,提出一种基于图优化的全球导航卫星系统(GNSS)/双目视觉/惯性同时定位与建图(SLAM)系统开发及应用。将空间中的线特征作为几何约束的补充,集成至前端的特征提取及后端的位姿优化线程,提升位姿解算精度。同时,以因子图构建联合优化的图结构,并推导出全局观测误差模型。近200 m的BullDog-CX机器人巡检结果表明,所提算法相比于VINSFusion和PL-VINS分别取得约12.6%及3.4%的定位精度提升,为室外机器人长航时导航提供了一种可行方案。

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RTK和IMU的多行播种定位系统研究

在耕种过程中,为了保持株距行距一致性、使作物长势均匀,提高后续管理便捷性,以及提高粮食产量,需要精确记录植株空间位置分布信息。为提高植株位置定位精度,本研究设计1种基于双天线RTK和IMU的多行精播机播种定位系统,利用RTK/IMU组合定位方式检测系统定位坐标及航向,通过落种检测模块判断落种状态,完成落种数据提取以及定位数据的采集,并设计了基于双天线RTK和IMU的播种定位算法,结合卡尔曼滤波融合算法获取播种机位置和姿态,根据排种机构与RTK天线及IMU相对位置,设计基于相对排种器位置模型的落种位置解算算法,实现各排种单体落种位置实时解算。实验表明系统在进行直线播种时作业速度在7 km/h以内或在进行弯道播种时作业速度在3 km/h以内时,能准确测量落种位置,均方根误差均小于30 mm,可以满足在精密播种过程中对落种位置预测精度的要求。

双线程滑动窗口多系统GNSS超快精密定轨实现及评估

全球导航卫星系统(GNSS)超快精密定轨为GNSS实时应用提供了高精度空间基准。基于天地协同定位、导航与授时(PNT)网络服务中心实现了四系统GNSS卫星超快精密定轨,并对定轨结果进行精度评价。介绍了天地协同PNT网络的概念内涵以及网络服务中心部署的超快精密定轨软件架构和详细功能,并针对实时应用需求提出了一种双线程滑动窗口超快精密定轨策略。最后利用重叠弧段比较、与外部轨道产品比较以及卫星激光测距(SLR)检核3种方式对定轨结果进行了精度评价。结果表明,与武汉大学分析中心的最终事后精密轨道产品相比,四系统GNSS MEO卫星预报6 h弧段的径向均方根(RMS)误差整体在2~5 cm水平,BDS2 IGSO卫星最小一维RMS误差在10~15 cm水平;GPS和Galileo卫星的SLR检核残差均值在1~3 cm水平,标准差在3~6 cm水平,能够满足后续厘米级实时应用对空间基准的精度需求。

基于2.4 GHz无线技术的RTK定位系统

利用2.4 GHz无线技术,设计RTK(real time kinematic)定位系统.在两种实验场景下,进行对比实验,比较RTK定位系统和传统PVT(position velocity time)定位系统的定位误差.实验结果表明:两种实验场景下,相对于传统PVT定位系统,该文设计的RTK定位系统均有更小的定位误差.该文定位系统可应用于无人机、精准农业等领域.

基于GNSS RTK在红河州草原综合监测样地调查中的应用研究

为了及时掌握草地资源生态状况,展开草地资源监督管理、编制草原发展规划服务,通过GNSS RTK在云南省红河州草原综合监测样地调查中的应用研究,解决了在草原综合监测样地调查中样地定位,样线端点放样、定位,高大灌木草样方放样、定位等问题,改变传统调查方法、工作强度大、效率低的劣势,提高草原监测样地调查的测量精度、工作效率及草原综合监测技术水平和质量。

基于GNSS时标的小卫星控制系统星地时间同步技术

随着我国光学遥感卫星载荷分辨率技术不断提高,相应的对卫星平台姿态控制精度和稳定度的要求也逐步地增加。针对高精度、高稳定度的卫星控制平台,控制系统指标的地面半物理试验验证也面临着考验。提高地面半物理试验验证的可信度是需要重点考虑的,影响试验验证可信度其中一个重要的方面是星地时间同步问题。为此,文中利用GNSS秒脉冲时间锁存技术和星地串口下传时间标识的方法,设计了一种基于GNSS时标的小卫星控制系统高精度星地时间同步系统,从而提高了星地时间的同步性,试验结果表明星地同步精度可优于65μs。

基于平面特征的LIO增强GNSS RTK定位性能研究

针对应用单一传感器的智能导航定位技术在城市复杂环境下难以满足准确、无缝和稳定性能要求的问题,提出一种基于平面特征的雷达惯性里程计(LIO)增强全球卫星导航系统(GNSS)实时动态定位技术(RTK)定位性能的方法:通过滑动窗口构建多帧激光雷达(LiDAR)平面特征的关联;并将RTK与LIO在位置域层面直接融合;最后在开阔环境和城市环境中进行实验。结果表明,RTK/惯性导航系统(INS)/LiDAR组合系统能够在GNSS挑战环境中达到分米级精度;同时,在LiDAR平面特征的约束下,该方法速度和姿态的估计性能也可得到改善。

GNSS多系统RTK授时性能分析

RTK授时不依赖实时精密星历,精度高、实现简单,在短距离精密授时与时间同步中具有突出的应用潜力。针对城域环境下单系统RTK授时可能面临可用卫星数量较少、收敛时间较长等问题,验证分析了GNSS多系统RTK授时性能。基于中国科学院国家授时中心时间频率资源和3个GNSS跟踪站的BDS-3、GPS和Galileo观测数据开展多系统RTK授时试验,涉及动态、静态和固定站坐标3种模式,并从授时精度、收敛时间和稳定度3个方面展开分析。两条基线的试验结果表明:与光纤双向时间频率传递结果相比,动态模式下,多系统单频授时差异STD较GPS单系统分别提高9.13%和9.01%,静态模式分别提高6.09%和11.76%,固定站坐标模式分别提高3.04%和5.79%,多系统单频RTK授时的授时结果差异STD优于0.25 ns,双频优于0.15 ns;多系统融合使得RTK授时的收敛时间与GPS单系统相比至少缩短25%以上,静态模式下双频RTK收敛时间缩短最多,两条基线分别缩短66.9%和67.8%;3种模式多系统站间钟差的万秒稳均进入10-15量级,动态模式和静态模式下短期稳定度相比GPS单系统有明显改善,但随着平均时间的增长,这种改善也在逐渐减弱。试验结果可为城域环境下GNSS多系统RTK授时的应用推广提供一定的参考。

基于GNSS与加速度计融合的地涵变形监测系统设计与应用

为克服传统的变形监测手段与使用单一卫星定位技术在监测精度方向的不足,融合GNSS与加速计变形监测技术,设计出具备高精度、智能化的地涵变形监测系统;通过克服GNSS与加速度计空间基准的统一以及GNSS与加速度计时间同步问题,提出多星座融合的GNSS模糊度解算处理算法、面向GNSS与加速度计融合的数据解算算法,提高了地涵变形监测的精准度。灌河地涵变形监测实际应用表明:该地涵变形监测系统在授时稳定性、时间同步性、定位精度等均满足设计要求,能够准确监测地涵的变形信息,具有应用潜力。

RTK定位系统中GPS测量技术在水利水电工程测量中的应用研究

GPS在很大程度上提升了水利水电工程测量工作的质量和效率。在水利工程中,常采用GPS拟合高程精度,而实时动态(Real-time Kinematic,RTK)用以拟合小范围高程精度问题。通过在滹沱河防洪综合整治工程中展开测试分析,结果显示,对RTK定位系统的100次解算试验中,99次获得全局最优解,1次落入局部最优解,其正确率达到99%,优化系统的正确率高于传统定位系统,验证了GPS在水利水电工程测量中的可靠性。

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%。

GNSS安全监测系统的设计与实现

GNSS由于其高精度的定位优点,已被广泛运用于监测工程中的各类形变。文章设计了一种一体化GNSS安全监测系统,采用北斗一体化智能监测站采集数据,以4G和北斗作为通信手段,通过安全监测云服务平台进行数据分析和预警,以极低功耗完成各类监测任务,静态水平和垂直测量精度为毫米级,在工程中有宽广的应用前景。

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。

GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统设计

尾矿库发生灾害造成人员伤亡和财产损失较大,如何对尾矿库施行监测已经成为世界范围内讨论的问题。使用搭载i.MX6ULL处理器的Linux系统进行嵌入式开发,通过对嵌入式数据采集系统、云服务器后台程序和用户端远程监测程序三部分设计,完成了一种GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统。该系统具有GNSS高精度位移、雨量、倾斜、孔隙压力和水位的数据采集,云平台数据传输与存储,用户远程控制与实时监测的功能。通过进行实地模拟实验,结果表明该系统运行稳定、可靠性高、各传感器精度达到规范要求,满足对尾矿库远程监测的需求。

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.

RTK作业系统及其在城市测绘工程中的应用

近年来,国内工程测绘行业发展速度越来越快,随之产生很多更高端的测绘技术,如全球卫星定位技术。该技术能够借助卫星系统实现精准定位,对城市测绘精度的提高具有重要意义。实时动态(Real-time Kinematic,RTK)技术是由卫星定位技术演化形成的实时动态测绘技术,可以为城市建设提供连续、动态的测绘数据,因此被广泛用于城市工程的房地产测绘、地形测绘、地理信息数据测绘以及基础设施测绘中。基于RTK作业系统及其应用流程,分析城市测绘工程中对RTK作业系统的有效应用,以期能够为提升城市测绘精度提供技术保障。

轨道交通线路GNSS信号盲区列车定位模拟系统

全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)能够提供实时、高精度列车定位服务,采用基于GNSS的列车定位技术可减少列车运行控制系统的轨旁设备,简化车载设备,有利于降低轨道交通运营维护成本。对于地形地貌复杂、隧道较多的轨道交通线路,可能存在GNSS信号盲区,GNSS无法为运行列车连续提供可靠的列车定位信息,影响了基于GNSS的列车定位技术的应用。为此,文章采用软件无线电技术,开发了轨道交通线路GNSS信号盲区列车定位模拟系统,能够为线路上GNSS信号盲区生成列车定位模拟信号,使列车在经过GNSS信号盲区时能够获取到准确的列车定位数据,有利于扩大基于GNSS的列车定位技术的应用范围。在实验室内搭建测试环境,运行该系统生成单点静态定位模拟信号和区段动态定位模拟信号,与现场采集的卫星定位信号进行对比,验证该系统的可行性和有效性。