基于改进蝴蝶搜索算法的DGPS整周模糊度快速解算

为了快速准确地解算差分全球定位系统(DGPS)整周模糊度,提出了一种改进蝴蝶搜索算法(IBOA)求解整周模糊度。首先在蝴蝶优化算法(BOA)的香味系数中加入一个自适应权重,弥补BOA算法觅食行为中较弱的搜索能力;其次使用动态切换概率权衡BOA算法中全局搜索与局部搜索的比例;最后在全局搜索和局部搜索阶段引入新的迭代位置更新策略,提升了算法全局搜索能力和跳出局部最优能力。与最小二乘模糊度降相关平差算法(LAMBDA)算法进行1000个历元数据的解算对比实验,结果表明所提算法的平均搜索成功率比LAMBDA算法提高了5.07%。

高频GPS监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估

为了进一步研究2020年阿拉斯加矩震级(MW)7.8地震同震形变获取及震级预估,提出一种高频全球定位系统(GPS)监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估方法:利用双差动态定位方法处理震中周边9个高频GPS测站数据,并解算得到这些测站的三维位移波形;最后获取此次地震引起的同震形变并对震级结果进行预估分析。结果表明,近场GPS测站位移波形变化幅度显著,波动幅度变化不仅受震中距的影响,也可能受破裂断层、地震波传播路径及场地效应等的影响;距震中最近的AC12测站水平地面峰值位移约为40 cm,永久水平位移约为24 cm,垂向抬升约30.6 cm,震中140 km范围内的GPS测站均能够监测到量值大于1 cm的永久水平形变,330 km范围内的GPS测站能够监测到毫米级以上的永久水平形变,除AC12测站与AC45测站外,此次地震造成其余测站明显的永久沉降。这些结果反映出此次地震的震源特征表现为逆冲性质,也可为后续的研究工作提供参考;利用这些高频GPS地面峰值位移(PGD)预估此次地震的震级为7.78,与实际震级基本一致,表明利用高频GPS数据进行强震震级快速预估的可靠性。

GPS/QZSS在亚太地区实时相对定位性能分析

利用BNC(BKG NTRIP client)传输的实时观测数据,从可见卫星数、位置精度因子(position dilution of precision, PDOP)、多路径效应、信噪比和实时相对定位精度等方面对GPS和QZSS在亚太地区的定位性能进行评估和分析。结果表明,QZSS与GPS组合后,可见卫星数增加,卫星几何构型更好,可提高定位精度的可用性和可靠性;QZSS卫星多路径效应的变化规律与GPS卫星一致,且QZSS卫星各频点的多路径误差大多小于GPS卫星;GPS和QZSS卫星各频点的信噪比随高度角变化趋势基本相同;在N、E、U方向上,GPS/QZSS组合的实时相对定位精度比GPS有所提升。

基于自适应Neville插值的野外移动机器人GPS定位

为满足野外移动机器人定位精度及计算轻量化需要,提出一种自适应插值算法。采用Neville插值法对GPS采集的数据进行增补,减少数据稀疏、丢失等对定位的影响。根据机器人状态动态调整插值次数,适应复杂环境,降低计算单元成本,提升了鲁棒性、实时性和响应性,为野外移动机器人定位提供了一种经济高效且可靠稳定的解决方案。野外试验结果显示,采用本文方法,机器人的定位精度有了显著提高。

GPS/Galileo/BDS-3广播星历精度分析

为了分析当前GPS(Global Positioning System)、Galileo(Galileo Navigation Satellite System)和BDS-3(Beidou Navigation Satellite System with Global Coverage)广播星历的精度,详细分析研究了各种偏差改正及消除方法,并尽可能地消除了系统误差和粗差对评估结果的影响。选取2021-11-01/12-31共61天MGEX(multi-GNSS experiment)发布的多系统混合广播星历与武汉大学分析中心发布的事后精密星历数据进行实验,对GPS、Galileo和BDS-3近期广播星历精度进行对比分析,实验结果表明:3个系统广播星历整体精度由高到低依次是Galileo、BDS-3和GPS,其空间信号测距误差的RMS(root mean square)分别优于0.17、0.25和0.37 m,整体轨道精度的RMS分别优于0.17、0.12和0.25 m,BDS-3广播星历的轨道精度最高,钟差误差的RMS分别优于0.15、0.23和0.27 m,Galileo广播星历的钟差精度最高。对于GPS卫星的广播星历,blockⅢA卫星钟差和轨道精度均优于其他GPS类型卫星。

边坡安全监测GPS-RTK信号的降噪算法研究

全球定位系统实时动态差分技术(global positioning system-real time kinematic, GPS-RTK)是解决路基边坡安全监测问题的重要手段,但GPS-RTK信号易受到多路径误差和共模误差的影响。基于小波变换(wavelet transform, WT)和主成分分析(principal component analysis, PCA)分别可以有效去除多路径误差和共模误差,提出WT-PCA算法去除信号误差。首先设置仿真信号,通过参数调优进一步提高单一算法的降噪效果。其次提出组合算法WT-PCA改进单一算法的缺陷,并与其他组合算法进行对比分析。最后,对十天高速路基边坡的GPS-RTK监测数据进行实例分析。结果表明,WT-PCA算法的信噪比和均方根误差较于WT-VMD优于66%和50%左右,算法可以有效地消除GPS-RTK信号的多路径误差和共模误差影响。提高边坡位移监测信号处理精度,进一步评估边坡结构形变及安全状态。

基于FPGA的雷达/GPS数据融合存储系统设计

现阶段高速测绘成像雷达回波信号数据量大、传输速率快,完整的实时存储高精度GPS信息的雷达数据是测绘成像的关键,面对此类系统要求满足高精度、数据融合编帧、大容量、高速度、全程准确存储等一系列问题,该文设计一种高速雷达融合数据接口控制存储系统。该系统主控模块以FPGA作为主控芯片,接收10路30 MB/s的LVDS数据和1路GPS串口数据,并进行组合编帧,打包数据通过以太网发送给上位机,最后通过LabView上位机软件将数据存储在硬盘内。最终通过试验验证,可以完整无误地将融合采编数据存储在硬盘内。

基于RFID与GPS的拖拉机机库信息管理系统的设计与开发

针对一些大型拖拉机机库的管理过程中,产生的数据量庞大,传统依靠人工手动录入的管理方式效率低下、成本高、可靠性低等问题,结合互联网、传感器、智能定位等技术设计并开发一套拖拉机机库信息管理系统。该系统分为移动端和机库端的开发,移动端使用GPS进行拖拉机室外定位,结合拖拉机作业幅宽,计算得到拖拉机的作业面积等信息,开发移动端人机交互界面。机库端先对射频识别(RFID)的硬件电路进行设计,再使用Landmarc定位算法进行拖拉机室内定位,最后综合机库内的环境参数和移动端上传的作业信息等,开发拖拉机在线管理可视化平台。为验证系统的可行性,进行Landmarc算法的定位仿真、作业面积计算准确性验证、数据上传丢包测试。试验结果表明:拖拉机室内定位的平均误差为1.06 m,可以满足判断拖拉机车位的要求;作业面积计算的平均误差为4.17%,可以满足实际作业时的需求;数据存储成功率为97.70%,能够实现各项数据的存储。

GPS/Galileo FCB估计方法与数值分析

为了进一步研究不同分析中心精密产品对全球卫星导航系统(GNSS)精密单点定位(PPP)中卫星端硬件延迟小数周偏差(FCB)的影响,对GNSSFCB估计算法进行分析:介绍GNSSFCB估计的流程和算法;然后采用2021年共51d分布在全球221个测站的数据估计全球定位系统(GPS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)卫星端的FCB;最后分析使用德国地学中心(GBM)和欧洲定轨中心(COD)精密产品对GNSS FCB结果的影响。研究结果表明:使用不同分析中心的精密产品对与宽巷(WL)FCB没有影响,并且在51 d之内,绝大部分GPS卫星的WL FCB非常稳定,几乎都在0.1周(1周载波长度=1倍波长)之内,所有Galileo卫星的WLFCB均在0.05周以内;对于窄巷(NL)FCB,大多数GPS和Galileo卫星的CODNLFCB和GBMNLFCB数值在0.1周之内变化,少部分卫星变化在0.15周左右,GPSNLFCB残差分布在±0.15和±0.25周以内的占比超过91.6%和94.2%,而GalileoNLFCB残差分布在±0.15和±0.25周以内的占比超过92.6%和95.1%;整体看来,Galileo卫星的WL和NL FCB要优于GPS,COD NL FCB要优于GBM NLFCB,采用GBM改变策略之后得到的NLFCB要优于改变策略之前的NLFCB,且所有改变策略之后的GalileoNL FCB均为0,而大部分GPS卫星的NL FCB并不为0。

不同纬度GPS/BDS-3精密单点定位性能分析

为分析不同纬度区域GPS/BDS-3组合精密单点定位精度及其收敛时间,实验选取了MGEX(Multi-GNSS experiment)7个测站连续14 d的观测数据,对GPS/BDS-3组合进行精密单点定位(PPP)技术定位性能分析,并与GPS、BDS-3单系统进行对比。结果表明,无论是静态定位还是动态定位模式下,由于低纬度地区电离层较为活跃,导致数据质量较差,测站的收敛时间比高纬度测站长。此外,在静态定位模式下,GPS/BDS-3组合在水平方向定位精度优于0.8 cm,高程方向优于1.4 cm;GPS/BDS-3组合对于BDS-3单系统而言在水平方向定位精度提高了26.3%,高程方向提高了42.9%。在动态定位模式下,GPS/BDS-3组合在水平方向定位精度优于1.8 cm,高程方向优于3.8 cm;GPS/BDS-3组合对于BDS-3单系统而言在水平方向定位精度提高了35.59%,高程方向提高了56.10%。

手持GPS导航及定位精度分析研究

为解决手持GPS量值溯源难题,本文从基线场观测墩固定间距直接比较法、观测墩坐标点法及室内便携式导航信号源法,对手持GPS导航及定位精度进行研究分析。实验证明:基线场观测墩固定间距比较法可将其控制在±5m以内;观测墩坐标点法受外界环境条件影响较大,造成测量精度(±10m以内)明显下降;室内便携式导航信号源法受外界环境条件影响较小,测量精度较高,且控制在±3m以内,满足精度等级±5m检测需求。

GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

复杂环境下结合EMD的GPS-IR水位反演方法

利用法国布雷斯特(Brest)港BRST测站和英国塞文大桥监测系统GNSS双频观测数据,分别在静态和高动态环境下进行GPS-IR水位反演,探究传统GNSS监测系统进行水位反演的可行性与精度.结果表明:L1波段反演精度高于L2波段;在静态场景下,GPS-IR水位反演结果与验潮站数据相关系数大于0.98,在高动态场景下,桥梁GPS-IR水位反演精度稍低.利用经验模态分解(EMD)方法对算法进行改进,提高了在桥梁复杂环境下GPS-IR水位反演结果的精度,均方根误差(RMSE)相比经典方法降低约50%.本文方法提高了GPS-IR技术在不同水域环境下的适用性,在水位监测中具有很好的应用前景.

基于GPS双定位的智慧接地线定位系统

复杂电网结构的智慧接地线定位过程会受到其他线路的干扰,导致定位结果差,设计一种基于GPS双定位的智慧接地线抗干扰定位系统。对单片机处理器内部组成进行优化,在其中嵌入GPS定位模块和GSM定位模块,并分析了双定位模块的有关参数。计算不同信号所对应的载波相位与时间差,根据GPS/GSM双定位系统的信息接收模式进行数据信息融合,优化定位流程。系统性能测试结果表明,与传统定位系统相比,定位误差更小,定位精度更高,具有一定优越性。

民用手持GPS仪测量精度分析——基于某矿区GPS与RTK同点测量数据对比

通过对比分析浙西北某矿区详查工作中同时采用民用手持GPS仪和RTK进行测量的钻孔孔口坐标数据,发现使用该类型仪器定位时平面精度在2m以内的概率为32.14%,在5m以内的概率为78.57%,在10m以内的概率为92.86%。确定该民用手持GPS仪可以运用于1∶5000比例尺及更小比例尺地质填图时,普通地质点野外地理坐标平面参数的采集工作。

不同接收机天线相位中心改正模型对GPS/BDS精密定位的影响

针对国产不同品牌不同型号的地面接收机天线相位中心(antenna phase center,APC)模型及仪器厂商模型差异,本文分别采用相对定位及精密单点定位(precise single-point positioning,PPP)方法,分析了GPS/BDS高精度定位中基于不同APC改正模型引起的站点估计位置差异,获得了各不同天线APC改正模型对站点估计位置影响的平均差异值.试验结果表明:不同APC改正模型对站点定位精度的影响相当,对站点估计位置在平面方向影响较小,U方向影响较大;同一种类型的天线在不同实验区域造成的影响具有较好的一致性;同品牌天线对站点估计位置的影响有一定的相似性,尤其是同品牌系列产品其相位中心的影响更为接近.

基于GPS授时的通信电源数据同步采集系统设计

为解决当前通信电源数据采集系统时效性较差、时间同步精度较低的问题,引入全球定位系统(Global Positioning System,GPS)授时,提出一种全新的通信电源数据同步采集系统。通过设计系统的硬件配置,搭建良好的硬件环境。在此基础上,设计系统采集数据包协议;利用GPS授时,设计数据采集时间同步逻辑;利用数据采集节点,采集并处理通信电源数据;建立同步数据库,对采集的通信电源数据进行有效的管理与存储。测试结果表明,应用该系统后,在通信电源数据量持续增加的情况下,系统时间同步精度始终达到98%以上,性能优势显著。

复杂测量环境下BDS-3/GPS组合RTK测量性能分析

为比较分析城市道路观测环境下BDS-3/GPS组合RTK测量性能,探讨一种基于卡尔曼滤波算法的RTK测量模型。在统一BDS-3/GPS组合RTK测量时空基准的基础上,建立RTK观测方程模型,利用LAMBDA算法快速确定双差整周模糊度,并基于卡尔曼滤波算法求解RTK观测方程模型测量结果;基于Visual Studio 2020平台,运用C/C++编程语言,设计和开发RTK数据处理软件(KalRTK),并比较分析BDS-3/GPS组合RTK测量结果。通过城市道路实测数据分析结果表明,BDS-3系统沿东西向跟踪卫星能力要略弱于GPS系统;BDS-3/GPS组合RTK测量的平面精度与高程精度均优于1.6cm,点位精度优于2.2cm,与GPS双频RTK测量精度基本相当,但优于BDS-3双频RTK测量精度。

BDS-3/GPS/Galileo超长基线解算性能评估

由于当前对BDS-3超长基线单历元解算性能研究较少,为进一步详细分析BDS-3超长基线定位性能,将IGS站组成的一组超长基线作为实验数据,以BDS-3系统B1C/B2a组合为基础,分别进行了与GPS系统L1/L5、Galileo系统E1/E5a双组合和三系统组合解算实验。实验结论表明,双系统和三系统组合卫星可见数与PDOP相比BDS-3单系统改善量约为2倍左右,在定位性能方面相比BDS-3单系统也有明显提升。BDS-3超长基线定位性能较差,而其他系统的加入能有效改善这一情况,可为今后超长基线单历元解算研究提供参考。

GPS与INS的组合定位技术研究

组合定位技术是一种新的导航技术,能够使多个导航系统实现信息的互补性和协同性。其中,GPS和惯导结合是一种较为理想的组合定位系统,而深度融合模式是目前GPS和惯导(INS)联合使用的最佳方式,因此,对深度融合模式的研究显得尤为重要。