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。

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。

基于方差分量估计确定GPS/BD2组合定位先验权比

由于GPS与北斗二代(BD2)存在系统差异,两系统进行组合定位时,需合理确定两系统观测值的权比。为此,采用Helmert方差分量估计方法对两个系统的伪距观测值与相位观测值在伪距单点定位与相位相对定位时的权比进行分析。结果表明:Helmert方差分量估计可以得到GPS/BD2组合定位时的合理权比,即伪距观测值先验权比为2∶1,相位观测值权比为1∶1。

BDS/GPS双模静态PPP定位精度与收敛性分析

随着仪表引导系统(instrument guidance system,IGS)精密星历实时化计划的推进,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)精密单点技术已成为精密定位领域的一个热点。文章实现了北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)双模静态精密单点定位(precise point positioning,PPP)算法,并采用武汉大学发布的15 min精密卫星轨道与5min钟差产品对亚太地区多个测站实测数据进行BDS/GPS单模与双模静态PPP精度与时间收敛性的分析。从亚太地区多个测站的分析结果得出:BDS静态PPP充分收敛后的水平精度优于5cm,且北向精度优于东向,高程精度略差,优于10cm;对于收敛性,水平方向收敛速度快于高程方向,整体上为70~250个历元,BDS静态PPP定位结果逐渐收敛,但是天向存在收敛不充分现象;相对于GPS,目前BDS的PPP精度和收敛性比GPS略差,但充分收敛后目前可实现厘米级的绝对定位;BDS/GPS双模静态PPP收敛性优于单模,定位精度与GPS单模相当。

BD-2/GPS组合系统的设计与定位算法

目前世界上4大主力卫星导航定位系统的兼容技术日益提高和完善,在这种客观需求下使多系统联合定位成为可能。为达到两种系统组合定位的目的,将中国北斗二号(BD-2)与GPS技术相融合,在BD-2单系统定位原理的基础上提出了BD-2/GPS构成的组合接收系统的设计思路和BD-2/GPS组合导航定位系统的数学解算方法。在定位算法上采用了加权最小二乘法对组合导航定位系统进行解算,并通过MATLAB软件对数据结果进行计算和分析,证明了此种算法的可行性和可靠性。

GPS/BD2双系统联合定位算法分析与测试

分析了基于KALMAN滤波器的双系统联合卫星定位算法,并利用自主研发的GPS/BD2双模接收机实现了单GPS、单BD2和GPS/BD2双系统联合定位.在杭州地区的实际信号对比测试结果显示,相对于单系统而言,GPS/BD2双系统联合能够显著提高接收机性能;长时间统计说明单BD2的定位精度也能达到与单GPS系统相当的水平.

BDS GEO卫星对GPS精密单点定位的影响分析

为了研究北斗卫星导航系统(BDS)GEO卫星对全球中圆地球轨道(MEO)星座精密单点定位(PPP)的影响,本文利用MGEX站点连续7天的观测数据,将BDS GEO卫星和MEO卫星进行组合,对可见卫星数,定位精度和收敛时间进行了分析.实验结果表明,在MEO卫星中加入GEO卫星可以得到更好的空间几何构型,两者的定位精度相当;GEO卫星和MEO卫星组合可以缩短收敛时间,在MEO卫星定位较差时,加入GEO卫星可以提高定位的可靠性.

GPS系统与BDS系统导航定位性能对比分析

本文在仿真出GPS系统与BDS系统卫星星座的基础上,对两种定位系统下的哈尔滨、武汉、广州、拉萨单个站点以及全球范围的卫星可见性、DOP值、定位精度进行了覆盖分析,并比较了两个系统定位性能的差异。实验结果表明,当前BDS系统在亚太地区与GPS系统的定位性能基本一致,可见卫星数比GPS系统稍多,但BDS系统的DOP值的波动却比GPS系统的要大,尤其在GEO与IGSO卫星覆盖的边缘区域,BDS的导航定位性能较差,在某些地区仍不能提供导航定位服务。

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%.

基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的户外监护系统研究与实现

为解决当今社会中老人跌倒无人敢扶、得不到及时救助的问题,以及防止老人、儿童、智障者走失,设计了一种基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的户外监护系统。该系统由MSP430F149单片机、GSM/GPRS无线通信模块、GPS/BD-2卫星定位模块和跌倒检测模块等部分组成。可实现跌倒检测、户外定位、短信求救和远程追踪等功能。该系统采用嵌入式设计,体积小、功耗低,适合用户长期佩戴;采用GPS/BD-2双模接收机模块,具有定位精度高的特点;采用GSM/GPRS网络进行无线通信,公共场所无通信盲区,数据传输稳定。

一种基于北斗／GPS双模卫星定位的车载驾驶辅助系统

专利简介： 本实用新型公开了一种基于北斗／GPS双模卫星定位的车载驾驶辅助功能系统，该系统由车载移动终端、驾驶辅助功能单元以及营运车辆远程监控服务中心组成。本实用新型专利通过改进车载终端设备功能以及相配套的监控服务后台，从而提供整套的基于北斗／GPS双模卫星的车载驾驶辅助系统，可以有效解决目前行车记录仪在功能上相对单一、不能更好满足对干营运车辆监控管理和提高运输安全性的问题。

基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统和GPS组合的动态精密单点定位

提出一种基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统(BDS)和GPS双系统组合(BDS/GPS)动态精密单点定位(PPP)模型。选取15个MGEX(multi-GNSS experiment)测站作为参考站或用户站进行试验,统计分析了20 d的BDS/GPS动态精密单点定位的精度及收敛性。结果表明,BDS双频动态精密单点定位平均13 min收敛至三维定位误差小于1 m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.15 m和0.30 m;BDS/GPS双频动态精密单点定位平均3 min收敛至三维定位误差小于1 m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.07 m和0.15 m。

基于BDS/GPS融合的精密单点定位解算策略与实测精度

针对实际GNSS地壳形变流动监测中信号遮挡比较严重,GPS可视卫星数较少等问题,采用BDS/GPS双系统观测,分析了BDS/GPS双系统在实际流动测站观测中对精密单点定位(PPP)性能的改善。基于四川石棉地区GNSS地壳形变监测网实际流动测站观测数据,分析了在实际观测环境以及模拟更恶劣观测环境下BDS单系统、GPS单系统和BDS/GPS双系统等3种定位模式的可视卫星数、几何精度衰减因子(GDOP)、定位精度和历元利用率。结果表明:在观测环境较差的山区,BDS/GPS双系统可大大提高可视卫星数,几何精度衰减因子降低,显著改善卫星空间几何结构,提高收敛速度和定位精度;与BDS单系统、GPS单系统相比,BDS/GPS双系统收敛速度可提高50%~80%,定位精度可提高20%~50%;单系统定位精度受高度角影响较大,BDS/GPS双系统在较高高度角时仍可保持较高精度,稳定性更强;在遮挡严重地区,为保证有充足双频观测值,可视卫星数需有6颗或6颗以上。BDS/GPS双系统因其高稳定性和高精度,更有利于在地形起伏剧烈区域捕捉地壳形变及地震产生的微弱位移信号,在复杂观测环境(山区、树林、建筑物密集区)具有更好的应用价值。

GPS/BDS粒子群优化算法紧组合定位方法及精度分析

全球卫星导航系统紧组合定位中,系统间偏差(inter-system bias,ISB)需要多历元后处理的估计方式,并与接收机重启等因素有关。针对该问题,文章将求解ISB参数问题转化为求解系统间小数偏差(fractional inter-system bias,F-ISB)参数问题,利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法单历元实时估计F-ISB与坐标参数,在此基础上分析了收星受限情况下模糊度固定成功率和定位精度。实验结果表明,不同品牌接收机的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)与北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)的F-ISB在一定时间内具有时域稳定性,F-ISB在不同截止高度角下实时单历元估计偏差均小于0.1周;实时F-ISB改正的紧组合模型在截止高度角为40°的收星受限情况下,单历元定位精度与松组合模型一致,模糊度固定成功率由74.2%提升到90.65%。

BD2/GPS信息采集与处理系统的研究

我国自主研制的北斗二代卫星导航定位系统已具备区域导航定位的能力,文中以BD2/GPS双系统导航接收机为研究对象,研究BD2/GPS双系统接收机的通信协议,给出BD2/GPS双系统接收机的数据采集方法,详细设计了基于VC++的BD2/GPS接收机信息处理与分析软件,并给出其软件流程,研究了接收机定位性能的评价指标,并提取BD2/GPS联合定位时的状态参数以及精度因子。同时,实现了计算机对BD2/GPS双系统接收机的设置与控制。通过实际测试和调试表明:设计的BD2/GPS接收机信息采集与处理系统工作稳定,界面友好,扩展性强,可用于对BD2/GPS双系统接收机定位性能进行分析。

时钟漂移对GPS/BD2组合系统精度影响分析

首先针对GPS时钟漂移,推导了计算位置误差的表达式,然后对GPS/BD2组合系统的时钟漂移进行了分析和修正,并利用模拟信号源提供的信号进行了仿真。结果表明:经过时钟漂移修正后,定位精度有了一定的提高,验证了仿真结果。

GPS/BD双定位定向系统的研制及实现

本文详细介绍了GPS/BD双定位定向系统的软、硬件设计方案。接着对开发该系统的关键技术,包括投影变换、数据通讯和求解整周模糊度进行了较深入地研究。最后,通过系统实际测试,得出部分重要结论,表明该系统的研制是非常成功的,不仅在GPS测姿领域具有广阔的应用前景,而且当GPS无法正常工作时,BD仍可完成定位任务。可见,BD应用将创造更大的经济和社会价值。

GPS/BDS组合相对定位解算及精度分析

随着全球卫星导航系统的不断发展,多模导航定位已成为研究热点。本文对GPS/BDS组合相对定位的原理进行了阐述,编写了相关软件实现了GPS/BDS组合相对定位功能,并通过实测数据进行处理和分析,验证了方法的正确性。结果表明:在短基线下,北斗区域卫星导航系统相对定位精度可达毫米级,与GPS相当,组合系统定位精度在水平方向上有所提高,且稳定性好。

GPS/BDS组合实时动态精密单点定位

针对常规模式下。单系统实时精密单点定位精度受接收机环境和可视卫星数量影响严重等问题,研究了GPS/BDS双系统实时精密单点定位,采用非差无电离层组合载波和伪距观测值,详细推论了Kalman滤波参数估计方法的基本原理,并利用其进行参数估计,最后通过IGS站和实测数据进行了实时PPP实验,实验表明:GPS/BDS双系统定位模式较GPS单系统有明显改善,在E、N、U方向收敛后RMS值分别达到0.125 m、0.117 m、0.289 m,较单系统在各方向分别改善了11.9%、18.1%、22.5%。证明了GPS/BDS实时PPP能够达到分米级到厘米级定位精度。

Bancroft算法应用于GPS/BDS/GLONASS三系统伪距单点定位

为了提高多系统组合单点定位的运算效率,将Bancroft算法推广应用于GPS/BDS/GLONASS三系统伪距单点定位,并推导了该方法的详细计算流程,比较了Bancroft算法、最小二乘算法和组合两种算法的精度、迭代次数以及运算时间。利用实测数据进行实验,结果表明,3种算法精度相当,Bancroft算法比最小二乘算法迭代次数少,运算效率提高了38%,利用Bancroft为最小二乘算法提供初值,收敛速度加快,运算效率提高了36%。最终得出结论,Bancroft算法应用于GPS/BDS/GLONASS三系统伪距单点定位满足精度要求,且Bancroft算法对于减少迭代次数,提高运算效率有重要意义。