基于多GNSS融合的远程时频源驯服控制方法研究

针对目前时频源驯服控制存在的传递误差影响因素多、依赖单向授时等问题,研究基于GNSS共视的远程时频信号复现与驯服控制方法,分析卫星时差与仰角对应关系,确定卫星权重值的大小,提出一种基于卫星观测仰角的融合及验证方案,降低了多径效应带来的误差。提出融合驯服控制算法与实施策略,设计一种基于多GNSS系统融合方案,并通过多GNSS系统、多频点数据融合试验,验证了方案可行性,提高了时间频率源驯服性能。

多GNSS融合伪距单点定位算法及其程序实现

随着GNSS技术的发展,目前具备独立服务能力的系统包括GPS、GLONASS和BDS。针对多GNSS融合导航定位的成为近几年研究的热点这一现象,本文对基于Visual Studio 2010 C++平台编写多GNSS融合伪距单点定位程序中出现的关键点做了详细叙述,详述了多GNSS伪距单点定位模型以及部分测量误差的改正,通过实例计算验证了多系统单点定位可以改善卫星结构,提高系统在复杂环境下测量时的稳定性,从而验证了程序的正确性与可行性。

GNSS/多传感器融合定位中的欺骗检测技术

全球卫星导航系统(GNSS)与多传感器组成的融合定位系统由于其精确性和鲁棒性,已经在自动驾驶和无人探测等领域得到广泛应用。然而,GNSS容易受到欺骗干扰影响,导致融合定位系统输出错误信息,进而引发严重后果。鉴于传感器能够提供不受GNSS欺骗干扰的载体状态信息,融合定位系统能够通过GNSS和传感器信息的相互校验实现欺骗检测。本文对此类GNSS欺骗检测技术进行了综述,首先概述了GNSS/多传感器融合定位的传感器组成和信息融合算法;其次将现有GNSS/多传感器定位中的欺骗检测技术分为独立信息一致性监测和信息融合异常检测2类,并总结分析了不同算法的基本原理、实现方法和性能效果;最后对GNSS/多传感器融合定位中欺骗检测技术的未来发展趋势进行了展望。

车载GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合导航方法

为提升复杂环境下低成本车载导航系统的容错性能,本文研究了基于次优增益融合(SGF)算法的GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合方法。该方法首先根据阿克曼转向几何建立了四轮里程计测速补偿模型,提升了惯性测量单元(IMU)安装中心处的前向和侧向测速精度;然后设计了基于卡方检验统计量的故障检测与分类准则,充分利用了可获取的观测信息;最后构建了随机模型和信息分配因子(ISF)弹性优化模型,分别从传感器层和决策层减少了异常观测的影响,实现了车载多源信息的弹性融合。通过实际跑车数据对GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合方法进行测试验证。试验结果表明,本文方法能有效减少子系统故障对全局状态估计的影响,提升复杂环境下系统的容错性能。此外,与经典的联邦卡尔曼滤波(FKF)算法相比,SGF算法全局融合精度损失有限,计算效率却显著提升,有利于多源信息弹性融合的实际工程应用。

融合GNSS和InSAR数据提高InSAR监测精度

GNSS数据反演的生成大气延迟或卫星轨道误差模型能够改正InSAR监测精度,但是大气延迟或卫星轨道误差模型需要用GNSS数据进行反演。GNSS数据反演的模型不仅计算量大,而且过程复杂。为了解决GNSS数据改正Insar误差的缺点,提出使用Kriging Kalman Filter模型融合GNSS和Insar数据的方法。该方法考虑了GNSS和InSAR数据的时空相关性,从而提高Insar监测精度。在GNSS和Insar数据融合实验中,融合沉降时间序列数据相比原始Insar沉降时间序列数据更趋近GNSS参考站的沉降时间趋势。

GNSS多系统PPP融合时间比对方法研究

随着全球导航卫星系统(GNSS)的建设和完善,多系统融合时间比对成为未来发展的趋势。基于中国科学院国家授时中心、捷克无线电工程和电子学院以及瑞典国家计量研究院3个国际重要守时实验室的时间基准系统中四系统GNSS接收机伪距与载波相位观数据,以及国际GNSS服务中心发布的多系统精密轨道和钟差等数据,开展GNSS多系统PPP融合时间比对方法研究。试验结果表明,GNSS多系统PPP融合可以有效增加可用卫星的数目,相对于单系统卫星观测数量提高了2倍以上,减少了多径误差以及观测高度角较低所带来的观测噪声等影响,改善观测站的卫星分布对于接收机钟差参数的影响,提高时间比对的稳定性和可靠性。在长基线时间比对的稳定度方面,GNSS多系统PPP融合技术解算的两地钟差的稳定度方面要优于单系统,对基于北斗、格洛纳斯以及伽利略系统的单系统PPP比对有较明显的提高,且提高在5%以上。

多GNSS电离层建模软件进展

我所分析中心于2015年加入iGMAS分析中心，多GNSS电离层建模软件作为核心数据处理软件之一，负责生成电离层电子含量（TEC）格网产品和卫星频间偏差（DCB）产品。本文介绍了多GNSS电离层建模原理及软件，分析了在线产品的精度。分析结果表明，2015年年积日193—223天电离层TEC格网产品与CODE最终产品比较，在中、高纬度地区电离层TEC与CODE产品一致性较好，在低纬度地区电离层TEC与CODE产品一致性略差；2015年7月DCB产品与CODE／IGS产品比较，GPS和Galileo卫星差异较小，优于0．3ns，GLONASS卫星差异略大。

GNSS卫星导航地基增强系统与位置云服务关键技术

针对地基增强系统自主研发了高精度增强参考站网络位置服务平台,通过与国际上代表性的平台系统比测,结果表明:网络RTK服务的初始化时间基本一致,相同测试点两个系统的精度相当,均实现了厘米级的RTK定位.北斗与GPS联合数据处理结果表明:联合解的57条基线在X、Z方向均优于1 mm,Y方向优于2 mm.与北斗和GPS单独解算相比,联合解算分别有55条和53条基线精度得到了改善,占总体的96.5%和93.0%.针对大规模CORS网络的多模GNSS数据融合、处理与位置服务问题,提出了建立位置无关服务和资源池的位置云服务的思想,实现数据处理与分析能力共享、多样性服务、广域无缝定位连接,为广域分布式CORS网络的信息获取、共享、处理和分析等提供了全新的理论基础.

基于SINS/GNSS的航空矢量重力测量数据处理方法研究

航空矢量重力测量是未来高效测定中高频地球重力场信息的先进技术,与地面重力测量、海洋重力测量和卫星重力测量技术相互补充。本文介绍了基于捷联惯性导航系统/全球卫星导航系统(SINS/GNSS)的航空矢量重力测量的原理,重点讨论了航空矢量重力测量的数据预处理、数据归算、带限地形影响、向下延拓及大地水准面确定等问题,为发展我国航空矢量重力测量技术提供参考。

多频多模BDS/GNSS精密定位数据处理综述

【目的】随着我国北斗卫星导航系统(BeiDou System,以下称BDS)的建设完成,GNSS(Global Navigation Satellite System)导航系统呈现以BDS、GPS、GLONASS及Galileo为主的多频多模并存的格局,多系统融合定位数据处理成为近年来GNSS发展的趋势,得到了广泛而深入的研究。【方法】本文对近10年来多频多模GNSS融合数据处理中BDS观测信息的质量评估、观测随机模型的构建、融合定位方法、系统间偏差(Inter-System Bias,ISB)处理等方面的研究进展进行了归纳。【结果】对近年来的相关研究成果进行梳理,便于该领域的研究人员更好了解多频多模GNSS融合处理的发展现状,为GNSS数据融合处理研究方向提供参考。

顾及轨道误差BDS/GPS实时钟差融合估计的观测权函数设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务(亚米级、分米级、厘米级)的基础产品,本文针对BDS/GPS轨道精度差异,设计了一种顾及轨道精度差异观测权函数,优化了实时钟差估计的随机模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和iGMAS跟踪站的实时观测数据进行实时钟差解算,并与iGMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品进行了比较分析。结果表明:基于该方法估计的钟差精度对单GPS、单BDS和BDS/GPS融合都有提高,其中BDS钟差精度整体较GPS更为显著,提高幅度约12.8%,其中IGSO/MEO更为突出,提高幅度约20%,验证了方法的有效性。

多系统卫星融合定位数据的稳定性和精度比较分析

论述GNSS多系统融合定位的数学模型、分析各项误差处理策略以及参数估计方法,基于日本东京海洋大学RTKLIB软件进行GPS、GLONASS、Galileo、BDS多系统融合定位试验,并分析其动/静态定位稳定性和精度。试验结果表明:GNSS多系统融合收敛时间与GPS单系统相比缩短30%~50%,定位精度与GPS单系统相比可以提高20%~50%。此外,在卫星高度截止角大于40°和不利观测环境条件下,单系统可见卫星数不足,从而导致无法进行连续定位,但多系统融合可视卫星可获得比较好的定位精度,在建筑物密集区、山区和卫星遮挡较为严重的恶劣条件下具有实际应用价值。

函数模型约束和随机模型约束对融合解的影响分析及程序实现

为了研究函数模型约束与随机模型约束对平差结果的影响,并通过MATLAB语言编程实现,首先,围绕有无模型约束对参数最小二乘估计解的精度影响,分别讨论了无任何约束、仅含函数模型约束和仅含随机模型约束对参数解的影响,并与双约束的参数解相比较,得出约束本身的误差将严重影响参数估计。其次,基于MATLAB平台编写了双约束的三角网平差算法和GNSS数据融合平差软件。最后,利用2个实例验证了本文的推论正确。

基于坐标标定的北斗RTK和UWB的变电站定位技术

为解决变电站现场作业时,工作人员误入带电区域以及不清晰作业范围问题、带电设备安全距离不足和人员到位情况定位困难等问题。本文结合UWB (Ultra Wide Band)定位技术和北斗RTK定位技术提出一种无缝定位技术,并在此基础上,对超带宽定位技术和北斗卫星定位技术模式的算法研究,提出一种能够兼容两种定位技术的高精度定位算法。以此实现对变电站作业人员位置的实时定位和作业人员的行为安全监测,达到作业安全风险把控的目的。经实践测试证明,本文提出的定位技术,可以实现对作业人员的实时位置进行高精准定位,同时还具备综合预警报告功能,以此满足变电站对作业人员的定位需要。以期为变电站作业人员的定位研究提供相应的参考。

GNSS非组合PPP部分模糊度固定方法与结果分析

在精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术中,模糊度固定错误将导致严重的定位偏差,为保证PPP模糊度实现更可靠的固定,需对模糊度子集的选取方式进行优化。提出了一种将质量控制与施密特正交化相结合的PPP部分模糊度固定方法。在全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)多系统融合条件下,选取多模GNSS实验数据,在非差非组合PPP模型中对比分析施密特正交化方法与高度角选星方法,并进行模糊度固定及定位性能验证。结果表明,施密特正交化方法相比高度角选星方法,各天与各站平均历元固定率在静态模式下分别提高了7.74%与11.46%,在仿动态模式下分别提高了7.90%与7.78%;各天与各站的首次固定时间在静态模式下分别提高了22.30%与25.42%,在仿动态模式下分别提高了20.44%与19.65%。在PPP模糊度固定和定位精度方面,多系统融合相比单BDS(BeiDou navigation satellite system)提升效果明显,在95%分位数条件下,水平和高程方向收敛时间分别平均减少20.00 min和19.00 min,水平和高程方向定位精度分别平均改善了1.50 cm和1.12 cm。在非差非组合PPP模型中,采用施密特正交化PPP部分模糊度固定方法可以显著提升模糊度固定性能,改善定位精度。