常用坐标系间GNSS基线向量误差转换方法研究

在GNSS控制网平差中,需将GNSS基线向量误差在不同坐标系间转换。以足够的精度推导了GNSS基线向量误差从空间直角坐标系到大地坐标系、再到高斯平面直角坐标系的严密转换公式。鉴于严密转换过程分两步进行且转换矩阵复杂,从转换过程中的全微分公式入手,将大地坐标系中的误差单位统一用长度表示,推导了基线向量误差从空间直角坐标系到大地坐标系的转换公式。在此基础上,也研究了GNSS基线向量误差从空间直角坐标系到站心直角坐标系的转换。理论和算例证明,严密公式是正确的,而后两种简化公式亦可代替严密公式,且形式更为简单。

一种GNSS控制网基线向量粗差探测方法研究

介绍了测量粗差探测的基本理论,讨论了GNSS基线分量的粗差探测模型。在此基础上根据GNSS基线的特点,提出了按照基线构造投影到某个方向统计量的最大值进行粗差探测的模型,与传统的单分量探测方法作出对比,并将该方法应用于实测GNSS控制网观测值的粗差探测,该探测模型探测出了传统模型未能探测出的一条基线粗差。

大型高精度GNSS基线向量网并行抗差估计

针对大型GNSS基线向量网的特点,在改进的相关观测抗差估计RECO方案的基础上采用并行计算技术进行相关抗差估计的并行计算(简称"并行抗差估计"),并给出了可行的解算步骤。通过算例分析,验证了大型GNSS基线向量网的并行相关抗差估计,不仅有效抑制了观测异常对参数估值的影响,而且显著提高了计算效率。

GPS基线向量解误差分析

文章探讨了GPS绝对定位及卫星星历误差对基线向量解精度的影响 。

GNSS基线向量与点位协方差传播方法的等价性

在GNSS控制网平差和点位测量中,需将GNSS基线向量协方差和点位协方差在不同坐标系间进行传播。推导了GNSS基线向量协方差从高斯平面直角坐标系到大地坐标系、再到空间直角坐标系的严密和简化传播公式,研究了GNSS基线向量协方差和点位协方差传播的等价性和统一性。理论和算例证明,推导的传播公式是正确的,可用点位协方差传播公式代替复杂的基线向量协方差传播公式,基线向量协方差和点位协方差在空间直角坐标系与高斯平面直角坐标系间的传播,都可统一到形式简单的空间直角坐标系与站心直角坐标系间的传播。

GNSS网基线检核对平差结果的影响

基线向量是将全球导航卫星系统(GNSS)接收机采集的观测数据用随机软件、商用软件或者专用软件计算出来的接收机之间的三维坐标差,基线向量是相对定位的结果,他是控制网平差的观测量,基线向量的质量影响着控制网的平差结果,控制网在无约束平差以及约束平差前应对基线向量进行质量检验,检验的目的是为了剔除粗差以及基线解超限的基线,通过对某C级网的计算发现,不进行基线检核的约束平差结果反而比进行基线检核的约束平差结果得到更高的点位精度,通过对点位中误差计算过程的分析,可以得出随着多余观测量的增加,在不进行基线检核的情况下反而会得到虚高的点位中误差,GNSS控制网的点位中误差并不能完全真实反映控制网的精度,而单位权中误差的大小更能反映网的精度,因此GNSS控制网在无约束以及约束平差前进行基线检核很有必要。

不同测地型GNSS接收机在峡谷区控制测量数据分析

某水库勘测设计阶段测图控制网采用四等GNSS三维控制网(精化高程),针对测区山大沟深,地形陡峻,属于典型的“V”型高山峡谷地形,可见卫星数量很少,且高度角大于30°,控制网测量时分别采用8套华测i90接收机和8套华测P5(配套HXCCGX601A扼流圈天线)接收机,对两种接收机的观测数据、基线精度、同步环闭合差、平差精度等方面进行对比分析,数据比较结果表明,带有扼流圈天线的分体型GNSS接收机在高山峡谷条件下观测效果强于标称精度相同的一体化GNSS接收机,建议在类似不利观测条件下应尽量选择带扼流圈天线的分体型GNSS接收机。

垂线站心坐标系中基于GNSS基线向量的高差计算

利用GNSS平差后的基线向量求解工程面内垂线站心直角坐标系中不同控制点之间的高差,按照距离定权的方式内插计算未知点的最终高程。当传统的高程测量方法难以实施时,该方法具有实际意义。

GNSS基线解算的优化技术

对影响GNSS基线解算质量的主要因素进行分析,结合实例阐明基于南方测绘Gnssadj软件基线解算的优化技术和方法。

GNSS基线走向对点位精度影响分析

通过对不同长度GNSS导线实测数据的处理比较,分析了GNSS基线走向变化对点位精度的影响。结果表明,GNSS支导线中各控制点在经度、纬度和高程方向的误差累积与基线走向有关,并随点位经纬度的变化呈现一定的规律。

GNSS基线成果可靠性分析与研究

GNSS测量是用接收机与天线组成的测量系统,接收GNSS卫星信号实现空间定位的高新测量技术,它为定位测量提供了一种崭新的手段。一般而言,GNSS具有全天后作业,观测简便,布网自由(无须站间通视),观测与数据处理自动化程度高,同时提供三维坐标,定位精度高等共性特点。该文从实际出发,根据我院多年来使用GNSS测量技术的经验,探讨GNSS测量技术在施工测量控制网中的应用。

噪声协方差自适应控制下的双天线GNSS/INS初始对准方法

为降低系统模型误差及观测模型误差的影响,结合噪声协方差自适应控制机制,对双天线GNSS/INS初始对准方法进行改进。利用噪声协方差自适应控制下的扩展卡尔曼滤波进行数据处理,包括系统噪声协方差控制及观测噪声协方差控制。试验结果表明,系统噪声协方差自适应控制机制可提高系统稳定性,降低滤波稳态值;观测噪声协方差自适应控制机制可降低观测噪声的影响,提高对准绝对精度。采用后处理的方式,利用基线长度偏差最小的基线结果辅助姿态解算,绝对精度进一步提高,对准绝对精度主要受观测值影响。利用本文方法,横滚角、俯仰角对准绝对精度可达0.02°,航向角对准绝对精度可达0.04°。

GNSS控制网方案优化与数据处理分析

GNSS布设平面控制网已在工程项目中得到广泛应用。获得满意的平差结果的前提条件为:①高质量的基线数据;②约束GNSS控制网的已知点精度足够高,使得GNSS控制网的整体精度不受已知点约束而有明显改变;③优化的平差方案;④科学严密的平差模型。通过对某项目GNSS控制网的布设进行优化设计,并利用不同软件对观测数据进行处理分析,总结了GNSS控制网方案优化与数据处理的有效方法。

GNSS测站速度估计模型重建

获取准确的GNSS测站速度对于研究全球板块运动、地壳形变、地震活动及其地球动力学过程至关重要。为此,以GNSS基线解算后的基线向量作为观测值,重建了最小二乘综合速度解算模型和卡尔曼滤波速度估计模型。模型中,考虑了测站坐标、运动速度、年、半年周期项一同作为参数,在基线解网平差的同时,一并求解获取速度估值。同时,利用坐标时序分析的方法,顾及白噪声和幂律噪声的影响,对单日解坐标时间序列重建了时序速度拟合估计模型,以获取长期趋势项作为速度值。基于3种模型,对川滇地区中国地壳运动观测网络2010—2014年21个GPS基准站的观测数据进行了速度估计与对比分析。结果表明:3种模型所估计测站速度非常接近,差异基本处于0~1mm/a范围之内;速度估值中误差均在亚毫米水平。由此得出,3种速度估计模型具有本质的一致性,均可正确估计测站运动速度,能够满足高精度地壳形变研究的需要。

北斗/GNSS实时动态差分技术的实验教学解析

北斗/GNSS实时动态差分技术(RTK)已广泛地应用于工程勘测、数字测图、施工放样等工程领域。但对于初学者,尤其是青年学生在北斗/GNSS RTK基准站设置、移动台坐标推算与坐标转换的理论理解和实践操作方面,仍然存在较多疑惑和理解偏差,导致实验教学效果不佳。鉴于此,作者根据多年一线的科研教学实践和对北斗/GNSS理论理解的基础上,结合易于理解的导线测量技术,剖析北斗/GNSS RTK技术与导线测量在基线向量/坐标增量解算方面的异同之处,诠释北斗/GNSS RTK起始坐标的获取与坐标转换参数的配置问题。最后,通过实例验证北斗/GNSS RTK技术在当前可满足cm级的测设精度要求。

GPS基线非线性解算的精度评定方法

在GPS基线向量非线性平差解算的基础上,分析了单位权中误差估值、平差值的精度估计和基线长度的精度估计,并给出了简明的直接估计公式,为GPS基线向量非线性平差解算的精度评定提供了直接的评定公式。

GNSS地壳形变异常检测理论与方法

地震的孕育过程是一个长期缓慢的过程,地震发生时断层破裂所释放的能量只是一部分,其中有很大一部分能量在地震前后以无震蠕滑的形式释放。因此,检测这些形变异常信息对于地震危险性评估至关重要。随着GNSS监测网络数据的持续积累,时空分辨率越来越高,就有可能从中挖掘出更有价值的形变信息。

北斗三号B1I/B2a相对定位精度分析

为了研究北斗三号导航卫星系统(BDS-3)B1I/B2a相对定位精度,通过GAMIT10.71软件处理澳大利亚地区10个MGEX跟踪站数据。实验结果表明:格洛纳斯(GLONASS)G1/G2的N、E、L基线向量标准差最大分别达到8.00 mm,12.10 mm和10.60 mm;北斗二号导航卫星系统(BDS-2)B1I/B2I的U基线向量标准差最大达到28.70 mm。基线长度与基线长度标准差(STD)呈正相关。BDS-3 B1I/B2a、伽利略导航卫星系统(Galileo)E1/E5a和全球定位系统(GPS)L1/L2的点位中误差和加权均方根(WRMS)整体较小,精度较高;BDS-2 B1I/B2I和GLONASS G1/G2则整体较大,精度较低。实验结果进一步表明:BDS-3 B1I/B2a相比较于BDS-2 B1I/B2I的定位精度有大幅度提升。

GPS监测网中系统误差与形变信息的分离方法研究

本文根据应变分析的理论 ,在GPS监测网中 ,考虑因星历误差等因素的影响 ,使其各期观测的坐标框架不同 ,在观测后期基线相对于前期 (以前期为参考基准 )存在系统误差影响。为消除这种误差的影响 ,在后期的平差计算时 ,引入了 9个应变参数。这样 ,在后期的平差计算中 ,同时解得坐标变化量及 9个应变参数 (后期相对于前期的系统误差 ) ,坐标变化量就是后期点位相对于前期点位的位移量 ,这位移量中已不含系统误差的影响 ,达到将系统误差与形变信息分离的目的。

基于边长约束网平差的微型GNSS阵列高精度定位方法

针对目前全球导航卫星系统(GNSS)动态观测中存在短时间内难以得到较为精确坐标的现象,提出由相距极短的GNSS天线\接收机组成且空间分布已知的微型GNSS阵列定位的方法。载波相位双差观测可以消除载波信号中的接收机钟差和卫星钟钟差,对流层延迟误差、电离层延迟误差、卫星星历误差经过双差观测后也可以忽略不计,从而得到高精度的动态基线向量。本研究以经过载波相位双差观测后得到的高精度动态基线向量为观测量,并通过激光跟踪仪进行距离测量确定阵列天线之间的边长,以边长为约束,对微型GNSS阵列进行边长约束网平差,进而得到阵列中天线的精确坐标。结果显示:对微型GNSS阵列中所有独立基线的边长进行约束是所有约束网平差中精度最高的方案,微型GNSS阵列中的天线经过平差解算后比不添加约束的网平差的精度提高了20%以上。