适用于高高原机场GPS/BDS导航快速选星算法分析

卫星导航系统是民航飞机导航的主要手段之一。因高高原机场环境复杂多变,单一GPS导航系统难以满足现实需求。基于GPS/BDS双模导航能显著提高导航性能,具有明显优势。但这将带来大的卫星冗余,增加了计算量的同时会引入更多低导航质量的卫星。为此,针对高高原机场情况,提出一种基于卫星仰角和方位角的快速选星算法,可以减少计算负担,同时自动选出高质量卫星信号,满足实际的导航需求。最后,选取4个典型的高高原机场场景对算法进行了充分的仿真实验分析。仿真结果验证了所提方法的有效性。

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。

高精度BDS+GPS变形监测技术在特高压线路地质灾害监测中的应用

BDS+GPS变形监测技术对特高压线输电杆塔的高精度监测具有重要意义。本文在构建BDS+GPS高精度定位数学模型的基础上,依据前后历元的一致性,给出稳健的GNSS观测数据预处理策略;兼顾监测算法的高精度及快速响应,利用实时滑动窗口时段解的解算策略对高压线输电杆塔的位移变化进行实时监测;采用B/C架构研发BDS+GPS变形监测软件,具有数据采集、数据解析、数据解算和前端展示功能。精密导轨试验结果表明,该算法的水平RMS小于3 mm,高程RMS小于5 mm,满足厘米级、毫米级变形监测需求。

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/BDS联合定位技术的移动目标动态跟踪方法

为降低定位误差,提出基于GPS/BDS联合定位技术的移动目标动态跟踪方法。在统一GPS、BDS导航系统时空基准的基础上,构建单系统伪距、载波相位量测模型,并利用误差校正模型修正其量测误差;再通过设置合适的权重来改进模糊度计算法方程,以加快模糊度收敛;最后将载波相位观测量作为核心测距信息,伪距观测量作为辅助数据,建立基于卡尔曼滤波算法的定位模型,对移动目标运动位置进行实时估计,并对状态空间进行限制。结果表明,该方法可跟踪移动目标的运动轨迹;跟踪时的可见卫星数量较多,能避免干扰造成的移动目标跟踪丢失问题;且东、北、天顶方向的定位误差显著低于单导航系统,跟踪精度最高为98.46%。

播总控校时系统GPS/BDS卫星信号接收条件改良方案研究

本文阐述了电视播出系统总控校时系统的架构与实现策略,优化了GPS、BDS卫星信号的接收条件,从而提升了校时系统的稳定性。该方案为播总控系统提供了精确且可靠的时间基准,促进了系统同步运行,确保电视信号的精准播出,为播出安全奠定了坚实基础。

BDS/GPS组合导航系统在民航中的应用

随着航班流量增加、航班运行复杂化,高效的航线航路规划、合理的空域布局在民航中显得更为必要,而这需要先进技术的支持。因此,基于北斗卫星导航系统(BDS),引入全球定位系统(GPS),解析了BDS/GPS组合导航系统的定位解算,并进行实验验证,试验结果表明BDS/GPS载波相位平滑伪距定位解算能够显著提高导航的定位精度。另外,还展望了BDS/GPS组合导航系统在我国民航中的应用。

抗差Helmert方差分量估计在GPS/BDS/UWB融合定位中的应用

针对卫星信号受限环境下,全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合定位出现较大偏差的问题,引入超宽带(UWB)技术作为定位性能增强技术。GPS/BDS伪距测量值与UWB测距值作为原始观测值,提出了基于抗差赫尔默特(Helmert)方差分量估计的GPS/BDS/UWB融合定位方法,实现合理定权,抵御粗差影响。分别进行了静态实验和动态实验,结果表明:没有粗差情况下,GPS/BDS/UWB融合定位相对于GPS/BDS的定位精度在静态实验和动态实验中均有所提升;引入粗差后,定位结果可抵御粗差,精度提升较为明显。

高频BDS/GPS融合PPP确定2021年玛多M_(W)7.4地震三要素

基于GREAT程序,利用GPS和BDS/GPS融合PPP(精密单点定位)获取了2021年玛多M_(W)7.4地震10个高频GNSS测站的地震时间序列,并通过历元间差分法获得了震前30 min的速度时间序列。分析发现,相对于GPS,BDS/GPS速度时间序列在东西、北南、垂直3个方向的精度分别提高了14.8%、15.2%和3.5%。利用STA/LTA(短时窗平均/长时窗平均)方法,从各测站GPS和BDS/GPS时间序列中提取了地震波初至时刻;利用2种时间序列计算得到的震中位置和发震时刻分别为(34.6°N,98.54°E),18:04:28.8和(34.63°N,98.51°E),18:04:29.2(UTC);利用GPS和BDS/GPS峰值地面位移,根据经验公式反演了玛多地震震级分别为M_(W)7.34和M_(W)7.36,BDS/GPS震级与GCMT公布的结果(M_(W)7.4)更为接近。结果表明:BDS/GPS融合PPP解算可提高时间序列稳定性并降低噪声,更真实地描述震时地表位移变化,从而提高震级解算准确性,更好地为地震预警、地震应急救援等工作提供数据支持。

BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System,BDS)已于2020年7月正式建成并开通,北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上,增加了B1C、B2a新信号.为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能,试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能,对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析,并与单卫星系统对比分析.试验结果表明:BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25 cm、0.89 cm、1.67 cm,BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上,U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点,较旧频点定位精度提升了34.2%,新频点收敛时间25.9 min比旧频点提升了12.7%;相较于BDS、GPS单系统,组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高,BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当,在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升,提升了17.2%,组合系统新频点收敛时间20.1 min比旧频点提升了17.6%.

BDS/GPS/GLONASS组合在峡谷河段的定位性能和精度

针对峡谷河段的不同卫星组合下网络实时动态(RTK)测试较少的情况,对三峡大坝至葛洲坝两坝间峡谷河段BDS/GPS/GLONASS组合下的流动站定位性能和精度进行测试。采取6种观测模式,测试内容为定位服务时效性、空间可用性和定位精度。结果表明,国产GNSS设备BDS网络RTK达到规范要求,固定解比例为98.1%,可以达到水平0.02 m、高程0.05 m的定位精度,一定程度上优于GPS。BDS和BDS/GLONASS双系统2种网络RTK在缺失或不使用GPS信号时,依然可提供高精度定位服务。组合定位能够弥补单一系统的不足,融合系统较各单系统均有不同程度的提高,BDS/GPS/GLONASS和BDS/GPS在定位服务时效性、空间可用性测试和定位精度方面均最优。

随机模型对BDS/GPS伪距单点定位精度影响分析

针对BDS/GPS伪距单点定位中随机模型选择问题,本文对比分析高度角随机模型、信噪比随机模型、等权随机模型在BDS/GPS伪距单点定位中的适用性。经实验研究发现,GPS/BDS3/BDS-2卫星可见数、PDOP值、伪距单点定位精度最优,相比GPS和BDS-3单独定位都有非常明显的提升,除GPS个别情况外,采用高度角随机模型伪距单点定位精度最优,信噪比次之,等权模型最低。本文的实验结论,可为今后伪距单点定位随机模型的选择提供一定的参考。

基于CORS的多基准站BDS/GPS融合差分网定位性能分析

基于BDS/GPS CORS试验系统,利用伪距信息,通过多基站差分定位技术,对BDS/GPS融合差分网定位进行研究。结果表明,多基准站BDS/GPS融合差分网单历元实时定位精度优于1 m,40历元实时滑动平均定位精度0.5 m左右,大大提高了常规伪距定位精度,能满足大多数用户的导航定位需求（精度0.1~10 m）。

GPS/BDS混合双差分RTK定位方法及结果分析

提出一种单/双频GPS/BDS双系统融合的混合双差分RTK处理办法,推导出GPS/BDS混合双差分模型,并给出模型中不同系统观测值之间的时延偏差不一致、观测频率不一致问题的解决方法。与目前的标准双差方法相比,混合双差方法增加了一颗卫星的观测方程,其观测信息利用更为充分。推导结果表明,当截止高度角为50°时,对于单/双频RTK,模糊度固定正确率分别从47.96%和82.16%提高到61.86%和85.75%,同时模糊度固定的错误拒绝率分别从56.23%和7.46%降低到43.61%和1.85%。

BDS/GPS组合相对定位方法及精度分析

基于BDS/GPS联合定位的时空基准统一,详细介绍BDS/GPS定位的数学模型。在伪距双差和载波相位相对定位两种算法的基础上,编写BDS/GPS定位程序处理实测的BDS/GPS短基线数据。最后对比和分析在BDS、GPS、BDS/GPS 3种模式下的定位精度水平。本文的分析为BDS/GPS的定位提供了一定参考。

卫星分群的抗差Kalman滤波在GPS/BDS融合精密单点定位中的应用

抗差Kalman滤波是控制GNSS动态导航定位中观测异常的有效算法,当应用到GPS/BDS实时动态精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)时,会出现某些历元定位精度甚至不如单一系统定位精度高,这主要是因为同一接收机接收的不同种类卫星观测量的随机特性不同,使得观测量验后残差的分布特性不一致,抗差估计时随机特性不同的观测量验后残差互比,反而对某一系统优质数据也进行了降权,导致定位结果出现偏差,减弱了GPS/BDS融合精密单点定位的优势。针对这一问题,提出了卫星分群的抗差Kalman滤波算法,并应用到GPS/BDS融合精密单点定位中,算法的核心是在每一历元观测数据质量控制时根据卫星类型分类构建方差膨胀因子,给出了算法的实施步骤,最后通过MGEX实测数据进行了验证,结果表明算法应用到GPS/BDS融合精密单点定位中,相较传统的抗差Kalman滤波算法在东、北、天三个方向分别提高了34.6%、33.3%、31.0%,同时表明该算法提高了GPS/BDS融合精密单点定位的可靠性。

GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合RTK在不同截止高度角下定位性能分析

针对单系统RTK在有遮挡信号的环境中难以实现高精度定位的问题,提出使用GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合RTK定位方法,并建立四系统伪距和载波相位双差非组合的数学模型,顾及GLONASS解算双差模糊度存在的频间偏差,利用LAMBDA模糊度搜索方法固定模糊度参数,用自主开发的软件对短基线数据进行双频RTK数据处理,获得不同卫星截止高度角下的定位结果并与单系统定位对比分析。实验结果表明,在40°大截止高度角下,四系统组合RTK定位能快速获得固定解,得到平面0.8 cm、高程3.3 cm的定位精度,改善遮挡信号区域RTK定位的连续性、可用性、可靠性和定位精度。

复杂环境下的GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位性能研究

为考察GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位模式在复杂城市环境下的定位优势,该文在香港采集一个参考站和7个流动站的GNSS数据,通过LAMBDA模糊度搜索方法和R-ratio检验得到单系统、双系统、多系统GNSS单频RTK的定位精度,分析在复杂观测环境下不同系统单频RTK定位性能.结果表明:1)在良好的观测条件下,多系统定位精度最高,双系统次之,单系统最差,都能达到厘米级的定位精度;2)在复杂环境下,部分单系统单频RTK很难实现双差定位,总体上双系统比单系统定位精度高,GLONAS+BDS的定位精度最差,但都难以实现高精度定位;3)多系统单频RTK可定位精度最高,可用于高精度的城市导航定位;4)观测环境与GNSS单频RTK定位精度具有明显的相关性.

城市环境下BDS+GPS RTK+INS紧组合算法性能分析

城市环境下运动载体接收的GNSS信号会被频繁地干扰和遮挡,GNSS RTK独立工作模式难以连续且可靠地固定模糊度以满足厘米级高精度定位需求。为此,本文设计了一套基于集中式卡尔曼滤波的BDS+GPS RTK紧组合算法,给出了其动力学模型、观测模型和算法架构流程。通过城市环境下的实际车载测试,对比分析了BDS、GPS、BDS+GPS 3种模式下RTK及RTK+INS紧组合的定位性能。试验结果表明,BDS+GPS双系统大大增加了可见卫星数,提高了城市环境下GNSS动态精密定位的可用性和精度;相对于GNSS RTK,紧组合极大地提高了精密定位的可靠性和可用性。

GPS/BDS单历元基线解算中随机模型的确定

相对于以往的经验随机模型和高度角模型,提出采用Helmert验后方差估计来确定GPS/BDS组合系统单历元基线解算过程中来自不同系统、不同类型观测值的权阵。数据处理结果表明,Helmert方差估计模型更合理地确定了组合系统相对定位的随机模型,有效提高了单历元模糊度搜索的成功率及基线解算的精度和可靠性。