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。

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。

GPS PPP技术用于滑坡监测的试验与结果分析

为了研究全球定位系统(GPS)精密单点定位(PPP)技术用于滑坡等地质灾害监测时可能达到的精度和可靠性等问题,结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干GPS监测点进行连续实时动态监测,利用PPP技术对该滑坡从稳定、开始滑动直至产生破坏的全过程监测数据进行了处理与分析,并与GPS单历元差分定位、载波相位实时差分定位技术监测结果进行了对比。结果表明:GPS PPP技术监测结果的内符合精度约为10 mm,外符合精度约为40 mm,且GPS PPP技术具有一些差分GPS无法比拟的优势,如无需基准站支持、作业成本低、效率高、可直接获取监测点在国际地球参考框架下的绝对坐标等。该技术完全可用于滑坡等地质灾害的实时动态监测和预警。

利用广播星历计算GPS卫星位置及误差分析

为了提高GPS卫星轨道计算的精确性和实时性,通过对GPS卫星的广播星历进行分析,利用从广播星历中获取的开普勒轨道参数和轨道摄动修正项,以2005年11月6日的R INEX格式的广播星历为例,通过编程,计算了07号卫星当天24 h的轨道位置坐标,并将其与当天的精密星历所提供的卫星轨道位置坐标进行对比,并对广播星历的轨道精度进行初步的讨论。结果表明,该方法确实提高了GPS卫星轨道位置坐标计算的精度。利用广播星历计算GPS卫星位置的误差主要是由于时间外推方法造成的。

GPS在农田土地平整地形测量中应用的初步研究

根据测量的田面高程数据和估算的平地土方量,对GPS测量技术的田间应用效果进行评价,利用统计方法对比分析定点GPS与水准仪测量的高程数据,初步探讨车载行进速度对GPS测量精度的影响,分析采用GPS技术替代人工水准仪测量方法的可行性。结果表明,基于定点GPS数据和水准仪测量结果绘制的田面微地形状况具有较好的相似性,两者间具有相同的测量精度。车载行进速度对GPS测量精度的影响是明显的,慢速下的GPS测量精度高于快速下的相应结果,低速且匀速的车辆行驶方式是确保该法测量精度的重要措施。在农田土地平整作业中,利用先进的GPS技术替代传统的人工水准仪测量方法对田面高程进行测量具有较好的可行性。

基于GPS非差观测值进行精密单点定位研究

介绍了精密单点定位所用的数学模型及解算方案 ,着重分析了基于GPS非差双频观测值进行精密单点定位的误差模型、数据质量控制方法、卫星钟差的估算和内插、数据和解的一致性及精密单点定位能达到的精度等问题 ,并和双差结果作了比较。结果表明 。

基于高精度晶振的GPS秒时钟误差在线修正方法

当前电力系统已提出了不少基于全球定位系统(GPS)的高精度时钟的测量与控制技术,但是由于时钟信号的误差过大或稳定性差,这些时钟技术很难满足高可靠性同步控制领域的要求。在分析GPS秒时钟误差的基础上,结合高精度晶振无随机误差和GPS秒时钟无累计误差的特点, 通过对秒脉冲间的计数值进行动态平均和秒脉冲的误差估计,提出了利用高精度晶振在线修正 GPS秒时钟误差产生高精度时钟的方法。根据此方法研制了具有较高性价比的高精度时钟发生装置,并成功地应用于行波定位系统中。

高压输电线路无线电干扰和电磁散射对GPS卫星信号影响测试及分析

为分析高压输电线路对邻近作业全球定位系统(GPS)接收信号的影响,从高压输电线路发出的无线电干扰和线路对GPS卫星信号的散射两方面分析了高压输电线路对GPS接收装置观测信号的影响。高压输电线路导线电晕产生无线电干扰主要集中在10MHz以下,通过比较高压输电线路带电前后的定位误差,分析了高压输电线路对GPS接收信号的影响;高压输电线路作为大型构架对GPS卫星信号产生散射,改变卫星信号的幅值、相位和路径,GPS接收装置可能产生定位误差。通过比较离开高压输电线路不同距离测点的定位误差,分析了高压输电线路对GPS接收信号的影响。在交流特高压试验线段下进行现场试验,获得了试验线段带电和不带电运行2种工况下24个测点定位数据。试验结果表明,随着测点离开试验线段0、30、60、120、180m,坐标精度没有明显降低,与距离远近和线路是否带电运行没有明显规律。高压输电线路对邻近作业的GPS接收信号没有影响。

GPS精密卫星钟差的计算模型研究

为解决卫星相对钟差估计问题,设计3种观测网布设方案,比较采用不同网型数据计算的卫星钟差结果,并将计算所得的卫星钟差应用于精密单点定位计算,分析其对定位精度的影响。结果显示,卫星钟差的计算模式与跟踪站位置无关,小区域计算的卫星钟差也具有较高的应用价值。

基于改进蚁群算法的区域伪卫星增强GPS星座优化设计

为实现信号遮挡严重区域伪卫星增强GPS系统的最优导航定位性能,提出了增强星座优化模型及基于改进蚁群算法的实现方法.首先,根据恶劣定位环境可见GPS卫星时空分布不均的特点,基于精度、可用性、连续性等导航性能指标以及系统投入成本和工程地质、地形条件建立增强星座的优化模型.然后,针对该模型主要评价指标的特点,利用改进的蚁群算法实现伪卫星最优位置的搜索.结合具有典型峡谷特征的小湾电站2号山梁相关实验,从多角度给出建立优化模型的准则及其对搜索算法的影响.实验结果表明,经优化设计后该区域的导航定位性能提高了35%～70%,能够满足形变监测系统的设计要求.

COMPASS/GPS双模导航定位精度分析及仿真

结合北斗二号(COMPASS)和GPS系统的运行轨道参数及系统特性,建立了COMPASS/GPS双模导航定位伪距测量误差模型,推导分析了双系统定位的几何误差因子;并对某地区的COMPASS/GPS双模导航定位精度进行了系统的分析。仿真结果表明,在某地区内,北斗二代系统在空间域与时间域上的整体稳定性优于GPS系统,组合的COMPASS/GPS系统在可见星和精度方面优于单一的定位系统。

GIS,RS和GPS支持下的精确施肥理论技术及展望

以精确农业为背景,在分析了"土壤-作物-养分"间的复杂关系的基础上,概括了信息技术(RS,GIS,GPS)、生物技术、机械技术和化工技术支持下的精确施肥模型。详细阐述了以遥感(RS)技术支持为主体的土壤数据和作物营养实时数据采集技术;全球定位系统(GPS)支持下的空间数据采集和控制施肥技术;地理信息系统支持下的施肥综合决策系统。探讨了当前精确施肥技术理论的进步与不足,并为结合中国国情发展精确施肥作了探索。

不同星历和钟差产品对GPS动态PPP定位测速结果比较

星历误差和星钟误差是GPS动态精密单点定位的主要误差源,不同的星历和钟差会对结果产生影响。利用IGS网站给出的不同星历和钟差数据进行计算,采用Waypoint软件进行不同的组合计算,对机载GPS数据定位和测速结果进行了分析,得出了一些有益的结论。

星历精度对GPS单点定位的影响

探讨了GPS单点定位技术的原理、方法及数据处理中的一些关键技术,分析了广播星历和IGS提供的精密星历(IGR、IGU和IGF)对单点定位精度的影响,通过实验数据分析,得出在准实时的高精度解算中,可以利用快速星历代替最终星历进行解算。

GPS广播星历误差对单点定位结果的影响

本文根据GPS广播星历计算了卫星坐标和卫星钟差,并与IGS提供的精密星历和精密钟差对比,分析了广播星历对伪距的影响。编写了单点定位程序,计算和分析了广播星历对单点定位的影响规律,得到一些有益的结论。

利用GPS动态PPP技术求解海潮负荷位移

受特殊海岸线及复杂海底地形的影响,目前发布的全球海潮模型在局部沿海地区差异较大,需利用其他大地测量手段直接测定沿海地区的海潮负荷位移参数。GPS技术因具有全天候、精度高、成本低等优势,已成为获取海潮负荷位移参数的有效手段。本文基于GPS技术监测测站三维位移变化的灵敏度高于监测48个海潮参数的灵敏度这一基本思想,改进了利用GPS精密单点定位(PPP)技术估计48个海潮调和参数的方法,直接逐历元求解三维海潮负荷位移变化,再利用调和分析方法提取主要潮波(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)的海潮负荷位移建模参数(振幅与相位)。利用12个香港连续运行参考站(CORS)8年的GPS观测数据,计算各测站的海潮负荷位移建模参数。与传统方法比较,本文方法可有效加速K1潮波在东西方向的收敛。将GPS海潮负荷位移建模参数估值与中国近海海潮模型值比较,发现除S2、K2和K1潮波的均方根误差较大外,其他潮波的均方根误差均小于1.5mm。将香港2008—2014年验潮站数据反演的潮波参数与海潮模型值比较,结果表明:GPS与验潮站数据反演的潮波参数均与中国近海海潮模型及HAMTIDE2011.11A全球海潮模型符合较好,验证了GPS PPP反演海潮负荷位移的有效性。采用GPS PPP估计的8个潮波的振幅与相位值替换全球海潮模型中对应的潮波值,进行海潮负荷效应改正,可减弱GPS长时间序列中的半周年信号。

广义延拓插值法在GPS精密钟差插值中的应用

阐述了广义延拓插值法的基本原理,并探讨了其在30s间隔的IGS精密卫星钟差产品的插值精度和其3个参数取值之间的关系。结果表明,当广义延拓插值法的单元域节点个数为3,逼近函数项数为4,延拓域节点个数为5时插值精度最好。其插值精度为0.031ns,等效距离精度为9.3mm。

复杂环境下GPS/BDS组合PPP定位性能分析

针对复杂环境下全球定位系统(GPS)单系统精密单点定位(PPP)定位性能较差甚至无法定位问题,研究利用GPS及北斗卫星导航系统(BDS)组合以及对流层延迟参数约束提升定位性能。分时段处理不同复杂环境采集的8h静态观测数据,结果表明:复杂环境下GPS/BDS组合较GPS单系统定位性能明显提升;利用捷克的大地观测台(GOP)对流层延迟参数约束可进一步提高U方向定位性能。

气压高度表增强GPS组合导航系统数据融合

针对在精密进场着陆阶段GPS信号易受干扰及高度准确性较差,气压高度表对气压及温度敏感的特点,提出了一种提高垂直方向定位精度的组合导航系统。基于GPS定位误差、气压高度表误差以及其"当前"统计模型,建立了系统的状态方程和观测方程,给出了采用迭代Kalman滤波的数据融合算法。理论分析仿真和实验结果表明,迭代Kalman滤波算法提高了垂直方向上的定位精度与实时性,改善可用性,性能优于Kalman滤波,保证了飞机在进近阶段的安全性和可靠性,可以作为精密进近阶段的着陆引导系统。

GPS实时精密单点定位理论研究与测试分析

从GPS实时精密单点定位所需的高精度实时卫星轨道和钟差产品出发,对IGU的精度及其与时间的相关性进行了分析.研究了基于区域CORS网络的卫星钟差实时估计方法,并与IGS最终钟差产品进行了精度比较.然后基于实时的IGU轨道和估计出的实时钟差进行了实时PPP解算实验.分析结果表明,IGU实时预报轨道随着外推时间的增长精度逐渐降低,满足近似的线性关系,多数卫星外推9 h的轨道误差约为6 cm,同时发现部分年代较久的卫星预报轨道误差明显较大.实时反演的钟差的平均RMS可以达到0.081 ns.对钟差反演区域(重庆CORS)的模拟实时PPP定位平均收敛时间为14.57 min,1 h定位N/E/U方向中误差分别达到0.55/2.93/2.01 cm;对江苏CORS站点的模拟实时PPP定位平均收敛时间为14.56 min,1 h定位N/E/U方向中误差分别达到了1.20/4.05/8.42 cm.