BDS-3不同频点双频组合伪距单点定位性能分析

北斗卫星导航系统(BDS)在进行双频单点定位时通常固定使用B1I和B3I频点组合。为充分探究BDS-3系统的定位潜力,针对BDS-3不同频点双频伪距单点定位(SPP)性能展开研究。推导了卫星差分码偏差(DCB)改正公式,并建立了BDS-3任意双频组合SPP数学模型。利用全球35个多模GNSS实验(MGEX)跟踪站121 d的实测数据,采用改进的RTKLIB软件进行了全球范围内BDS-3双频无电离层组合SPP解算实验。首先,对BDS-3的6种频点信号质量进行了全面评估,包括信噪比、多路径效应和数据可用率等指标。其次,对基于DCB改正的14种BDS-3双频伪距组合进行了性能对比。研究发现,在多路径误差、信噪比及数据完整率等多项指标上,B2ab信号质量最高,B2b与B2a其次,B3I与B1C次之,B1I表现较差。在BDS-3的14种不同双频组合SPP性能比较中,基于DCB改正的定位精度明显优于未加DCB改正的情况。DCB改正相对未改正可以将三维精度由14.9~31.2 m显著减小到1.7~15.5 m。受无电离层双频组合模型噪声放大系数的影响,最优组合为B1C&B2a,最差组合为B2a&B2ab,两者数值分别为1.7 m与15.5 m。以上结论可以为BDS-3伪距定位在车载导航等方面的应用提供参考。

BDSBAS和WAAS增强定位性能评估

针对星基增强系统(SBAS)播发的单频增强服务电文一般仅用于增强单频定位的问题,提出一种使用单频增强电文增强双频定位的方法,推导利用单频增强信息增强单频和双频标准单点定位(SPP)的数学模型,并进一步分析北斗星基增强系统(BDSBAS)和广域增强系统(WAAS)增强性能,结果表明,使用BDSBAS和WAAS单频增强信息增强全球定位系统(GPS)L1C/A单频SPP时三维定位精度分别提升25%~50%、45%~70%,增强L1C/A+L2P双频SPP时三维定位精度分别提升10%~40%、10%~50%。

北斗星基增强双频服务性能评估方法及飞行试验分析

北斗星基增强系统(BeiDou Satellite-Based Augmentation System,BDSBAS)通过B2a信号播发双频增强电文实现同时增强多个卫星星座,为用户提供更为精确、可靠的定位和导航服务.针对民航对BDSBAS在进近阶段定位性能的需求,本文研究了BDSBAS双频定位算法,并基于静态站数据和飞行实测数据从精度、完好性两个方面对BDSBAS双频服务性能进行评估.静态试验数据选取2024年1月17日北京、西安、嘉峪关BDSBAS站的全天数据,飞行实测数据采集于辽宁省沈阳市法库财湖通用航空机场进行的航空试验.静态评估结果表明:评估期间北京、西安和嘉峪关BDSBAS站的定位误差相对稳定,95%水平定位精度优于2 m,95%垂直定位精度优于3 m.水平方向上可用性优于99.998%,垂直方向上可用性优于99.984%.飞行试验结果表明:测试期间水平精度和垂直精度分别为1.8269 m和2.6014 m,且未发生完好性事件.静态和动态评估结果均满足国际民用航空组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)APV-I指标对精度和完好性的相关要求.文中研究结果对BDSBAS性能评估具有一定的参考意义.

基于改进粒子群-牛顿算法级联的双星定位方法

双星时差(TDoA)/频差(FDoA)定位因其只需利用2颗卫星便可对辐射源进行定位,成本和实现难度低于多卫星定位体制,实时性优于单卫星定位,更适合实际应用。为解决时频差方程解算过程中伴有的非线性最优化问题,提出一种改进粒子群算法(IPSO);针对双星时频差定位系统采用牛顿算法定位精确度较高,但在实际定位中采用该算法存在目标位置初值设置的收敛盲区问题,提出基于改进粒子群-牛顿(IPSO-Newton)级联定位方法。利用IPSO算法获得可靠收敛的初定位值,并以此作为迭代初值;级联使用牛顿法进行定位,提高定位精确度并避免初值不收敛问题。仿真实验表明,所提算法比Newton法有效初始点选取成功率提高了48.15%,节省了计算量,提高了算法的计算效率。

基于双频GPS观测信息和星间距离测量的高精度星间相对定位方法

以双星编队为对象,建立了基于GPS双频P码、双频载波相位以及星间距离观测信息的相对定位样条模型。理论分析与仿真结果表明:与仅采用单频GPS测量信息相比,该方法不仅能有效地提高相对定位精度,而且还能大大减少整周模糊度判定所需的历元数。

基于双星定位系统的无源定位方案研究

北斗双星定位系统是我国自行建立起来的一种区域性定位系统,本文论述了双星定位导航系统存在的缺点,针对双星系统的有源定位方式,提出了利用差分技术和伪卫星对双星系统进行改进,使其实现无源定位的方法,并能达到一定的定位精度,改进之后用户不必向地面监控站发送请求信号,直接接收信号就可以实现无源定位。通过理论分析和仿真表明,采用该方法可以实现无源定位,并且定位精度可以达到一般的导航要求,所以该方法可行,为发展我国的卫星定位导航系统提供了一种新的思路。

北斗高动态双频相对定位技术

"北斗"卫星导航定位系统可以进行高精度单点定位和相对定位。本文针对该系统提出了一种相对定位选星策略,分析了几种双频组合方法及适用范围,给出了一种利用B1和B3频率进行双频载波相位差分的方法,并针对具体应用进行了仿真器环境试验验证,为"北斗"卫星导航定位系统建成后高精度相对定位应用提供参考。

露天矿车辆交通安全预警预控系统的研究与应用

针对露天矿智能化开采运输中存在的问题,设计研发了露天矿行车安全智能化预警预控系统,该系统集成了北斗双制式卫星定位、RF无线射频、红外摄像、图像识别、机器视觉、毫米波雷达测距、MESH网络、嵌入式智能系统等成熟先进技术,应用结果表明,该系统可保证露天矿车辆的安全运行,为驾驶员提供安全保障。

基于物联网技术的智慧校园分布式双活数据采集系统

随着信息管理技术的不断进步发展,各大高校越来越重视校园的信息化管理,为了使校园管理更加智能化,将物联网技术合理地应用要校园的日常管理中,来实现智慧校园。物联网是互联网的一种延伸,它是利用各种传感器,将不同的物件连接到互联网上,实现物与物、人与物的信息交互,利用物联网技术,结合分布式双活数据中心平台的构建,实现智能化的智慧校园管理,为用户提供优质、高效的服务。

GPS相对定位在重力卫星KBR测距中的应用

卫星重力测量技术的应用对于地球重力场的反演具有划时代的意义,是当今大地测量领域的研究前沿和关注热点之一,我国目前在该领域研究尚属起步阶段。文章介绍了重力卫星测量系统的组成,研究了GPS相对定位与定时在重力卫星K波段测距系统(KBR)微米级测距中的作用,给出了利用双频GPS相对定位与定时结果修正KBR测距的方案,并通过仿真实际应用对该方案进行验证。验证结果表该方案可达到重力卫星测量的要求。

GPS L1C/A与L2CM导航信号联合捕获技术

对GPS L1C/A与L2CM信号的联合捕获技术进行了研究,利用双码联合广义差分技术解决导航数据位周期引起的跳变问题,提高其捕获灵敏度。而后引入了乘性检测方式,提高相关检测量的峰峰比值与算法检测概率,使其更有利于实现微弱环境下信号捕获。实验结果表明,该技术比单码捕获技术灵敏度提高了3 d B,在输入信噪比为-24 d B,发生数据位跳变时,成功捕获到卫星信号,检测量峰峰比为5.23,比传统算法提高了4.25倍。

基于双频RFID技术的区域物流移动监测定位研究

基于RFID的定位技术是物联网发展的一个重要技术方向,随着我国经济的发展对物流定位的要求会越来越高,针对当前两种主要的基于RFID的定位技术的缺点,提出了一种全新的基于RFID的定位方法,利用双频读写器读取操作构成的圆环区域,并利用圆环内的双频固定标签确定读写器位置,然后再通过另一次读取操作产生交叉区域,从而确定交叉区域内移动标签的位置信息。此种算法具有较高的定位精度,能有效地克服参考标签数量多和信号往返造成冲突的缺点,并通过仿真实验验证了此算法的准确性。

GNSS-IR双频数据融合的土壤湿度反演方法

目前全球导航卫星系统反射信号干涉测量(GNSS-IR)土壤湿度反演研究仅针对单一频点展开,提出用熵值法将2个频点数据进行融合以改进土壤湿度反演精度。首先,利用频谱分析法分别解析出各频点的信噪比(SNR)序列的振荡频率,计算出对应的等效天线高度,并利用最小二乘法求解各频点信噪比序列相位;然后,通过熵值法进行2个频点的相位观测量融合;最后,利用融合结果与实测土壤湿度建立经验模型,实现土壤湿度反演。利用地基观测实验获得的全球定位系统(GPS) L1和L2信噪比数据对该方法进行了验证,结果表明:L1和L2双频融合反演结果平均标准差为0. 6%,比L1单频反演结果提高64. 73%,比L2单频反演结果提高32. 12%;均方根误差为0. 37%,比L1频点降低72. 8%,比L2频点降低73. 4%。

特种煤矿人员定位系统设计

针对特种煤矿需要对上井人员进行定位的要求,提出了采用双频率的特种煤矿人员定位系统的设计方案;详细介绍了该系统结构及基本工作原理,重点分析了系统关键硬件技术和系统软件功能的设计。该系统通过低频定位器实现了特种煤矿人员的全方位定位与跟踪,提高了特种煤矿的管理效率和安全水平。

基于时差频差的双星无源定位地基差分技术研究

为了进一步改善基于到达时间差和到达频率差的双星无源定位系统的定位误差,进而提高系统的定位精度,针对该系统的误差分布规律,给出了双星无源定位差分技术的概念,并分析了该项差分技术和全球卫星导航系统(GNSS)差分技术的区别。给出双星无源定位地基差分方法,即位置差分和伪距差分方法,分析这两种方法的优缺点,研究了两种方法的适用范围。结果表明,利用差分技术对双星无源定位系统的误差修正后,可以改善系统的定位精度,定位精度可由10~20 km提高到优于5 km。

ARAIM技术研究进展

随着多星座卫星导航系统和双频技术的发展,高级接收机自主完好性监测(ARAIM)技术应用于更高阶段的精密进近成为可能。首先介绍了与ARAIM相关的3个重要内容:完好性性能要求、完好性支持信息、威胁类型及缓解方法。然后,对ARAIM国内外相关技术研究进行了综述,从故障分类、星座配置和ARAIM可用性及其预测3个方面。最后,结合ARAIM现阶段的发展,对未来的研究进行展望。

双频载波姿态确定系统中的模糊度研究

为了满足卫星动态测姿系统的速度和精度要求，提出了一种单历元整周模糊度解算方法。该方法利用现代卫星系统多频观测条件，组成双频宽巷组合观测值，用约束条件确定宽巷组合初始整周模糊度备选值，采用多种检验方法剔除错误的模糊度组合，最后求解出用于姿态解算的单频载波相位整周模糊度值。经实验仿真证明，该方法简单快速，克服了传统TCAR技术模糊度确定错误率高的缺点，提高了正确率．适合单历元姿态确定。

BDS/Galileo/GPS三频精密单点定位模型比较与分析

为了进一步研究多系统三频精密单点定位(PPP)的性能,提出对其不同数学模型的定位性能进行评估比较:分析全球卫星导航系统(GNSS)原始观测方程中码硬件延迟的特性;然后合理参数化三频PPP中的多频码硬件延迟;最后给出北斗卫星导航系统(BDS)、全球定位系统(GPS)和伽利略卫星导航系统(Galileo)三系统组合的二种可估三频PPP函数模型和随机模型。实验结果表明:三频PPP相比于双频PPP,可以有效地改善定位精度及初始收敛时间,并提高定位结果的可靠性;三系统组合三频PPP静态定位在E、N和U方向的精度分别优于0.8、0.5和1.1 cm,动态定位分别优于1.4、1.0和2.9 cm;三系统组合三频PPP静态定位收敛时间优于21.7 min,动态定位收敛时间优于24.0 min。

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究;先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位;测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。

大气层对卫星导航信号的时延影响及修正

详细论述了电离层、对流层对卫星导航信号传播时延的影响,讨论了修正大气层时延影响的相对定位、延迟模型改正方法,详细分析了双频观测量电离层时延误差修正方法。