主动式定位的椭球交会原理及其2种解法

空间球交会定位原理广泛应用,但并非所有主动式定位系统均适用该定位原理。该文探讨了主动式双程定位观测模型及与之适配的椭圆交会定位原理,分析了主动式定位模型化为空间交会定位模型的模型误差,提出了基于高斯-牛顿法的主动式定位模型直接求解算法,以消除参数初值误差及其模型非线性强度影响;同时,为了继承基于空间交会原理的定位模型和算法,提出了求解主动式定位模型的间接解法,该方法通过双程距离精确转化为单程距离实现。以主动式声呐定位应用场景为例,进行深海3 000 m海试数据验证,结果表明,主动式声呐定位模型相对于传统空间交会定位模型具有更高的定位精度,且直接解法与间接解法结果及其精度评定结果相同。其中,间接法通过建立往返双程距离比例关系,将模型近似误差进行等效转化,可对现有常规定位模型与算法直接加以利用,因此该方法具有更好的实用价值。

基于GDCORS的北斗终端高精度定位算法实现及性能分析

为了提升广东省卫星导航定位基准服务系统(以下简称“GDCORS”)的社会化应用范围,扩充GDCORS的服务对象,提出了基于时间差分和卡尔曼滤波的实时高精度定位方法,利用该方法开发了高精度定位APP,并且研制了与之配套的外接北斗定位模块,然后基于GDCORS提供的实时差分产品数据使用多种智能手机在广州市内开展了静态和动态定位测试。测试结果表明,提出的高精度定位算法实现了基于手机观测数据的米级北斗伪距差分定位,基于单频外接设备的分米级、基于多频外接设备的厘米级北斗载波相位差分定位,以上基于GDCORS的北斗终端高精度定位算法具备应用推广价值。

Galileo高精度定位服务的空间信号误差及精密单点定位评估

Galileo高精度定位服务(high accuracy service,HAS)利用E6B信号向全球用户播发免费精密卫星轨道、钟差和码偏差改正信息,在卫星高精度实时应用领域有重要意义.评估其空间信号误差及精密单点定位(precise point positioning,PPP)性能是用好HAS的重要前提.基于2023年12月1日至31日的HAS轨道钟差产品进行评估测试,Galileo卫星轨道产品在径向(R)、切向(A)和法向(C)的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为3.24 cm、7.40 cm和6.85 cm,GPS分别为4.52 cm、8.19 cm和6.71 cm;Galileo钟差产品的标准差(standard deviation,STD)为0.16 ns,GPS为0.26 ns.基于欧洲10个测站PPP的实验结果表明:Galileo在E、N、U方向的定位精度分别为6.44 cm、4.65 cm和11.36 cm,GPS分别为7.42 cm、5.78 cm和12.04 cm,联合定位分别为4.11 cm、3.10 cm和7.56 cm,HAS可以满足高精度定位需求.

基于轨道不平顺匹配的多源融合列车定位方法

列车定位是保障铁路安全高效运营的基础,面向先进列车运行控制系统高精度、连续、可靠的位置服务需求,研究高精度、高可靠、低成本的匹配定位源提升列车定位系统的稳健性和准确度具有重要的现实意义。本文提出一种无布设轨道特征信号-轨道不平顺,利用惯性导航系统感知和测量轨道不平顺信号实现匹配定位,结合列车运动约束,实现了无布设情况下的全自主、全天候、全地域的连续可靠的组合定位。为了验证该方案的可行性,本文在真实铁路线路上进行了列车车载试验。试验结果表明:一个典型的战术级IMU可以实现0.6 m(98.46%置信度)的列车定位精度。该方法为多传感器融合的列车定位系统提供了一种新的定位信号源,可以用于提高车载列车定位系统的准确性和稳健性。

移动蜂窝网络定位技术综述

移动蜂窝网络定位可在卫星信号处于遮挡状态和无法快速布设定位基站的情况下进行定位.具有高精度、时延小、抗干扰、不必改变蜂窝通信标准和基础设施建设等优点,该文首先介绍了第三代合作伙伴计划(3GPP)对移动通信定位指标需求的变化,体现在覆盖范围的扩大、定位精度与实时性的提升、功能实体的增加.其次详细阐述了4G长期演进(LTE)、5G新无线电(NR)主流定位技术的演进过程,及其性能、优缺点.在4G中,讨论了基于信号强度、下行链路估计到达时间/到达时间差(TOA/TDOA)和LTE-MR的定位技术;在5G中,讨论了基于参考信号估计到达时间(TOA),指纹匹配和波达方向(DOA)的定位技术.之后着重探讨了移动通信定位技术中时钟同步、源关联、实时定位、室内外越区切换以及基站位置准确度等关键问题,最后,对6G移动通信定位技术的发展新趋势进行了展望.

城市生态系统长期定位观测数据与服务评估的关系

城市生态系统为城市和市民提供的服务功能是城市生态系统国家定位观测研究站(以下简称城市站)观测和研究的重点内容。为强化城市站观测数据的统一性、系统性和可对比性,以及合理利用观测数据评估生态系统服务,文章首先通过梳理国内外城市站的管理和观测研究实践,针对目前城市站数据观测和管理上存在的问题提出对策建议;其次在梳理城市生态系统服务与观测指标关系的基础上,构建基于观测数据的生态系统服务评估框架,以提升观测数据的利用价值,提高城市站的社会服务能力和影响力;最后从提升城市站观测数据质量、丰富观测研究成果类型,以及服务评估框架的可行性提出思考。

基于深度学习的LGPR数据处理及定位方法

为解决自动驾驶方案中的GPS导航、视觉和激光传感器在恶劣环境下可能会面临的失效问题,提出一种基于深度学习的定位探地雷达(localizing ground-penetrating radar,LGPR)数据定位方法,补充现有车辆定位的方法。在离线建库阶段,对提前采集到的LGPR数据中特征与非特征数据训练生成粗分类网络模型,对特征数据训练生成细分类网络模型并结合GPS信息形成地下特征指纹库。在线定位阶段,将再次采集的LGPR数据先输入到粗分类网络模型中过滤掉非特征数据,通过置信度阈值判断后输入到地下特征指纹库中获取具体位置实现定位。实验结果表明,所提方法能够较好实现定位。

雾定位及其应用研究

全球卫星导航系统(GNSS)的发展促进了基于位置服务(LBS)的迅速普及,人们对高可靠、高可信、高精度定位、导航、授时(PNT)服务需求日益迫切.PNT是一个融合多类技术、包括多级系统的体系架构.围绕PNT服务体系优化,国内外学者相继提出了全源导航定位(All source positioning and navigation)、弹性PNT(Resilient PNT)、云定位(Cloud Positioning)等新的架构和技术体系.本文提出以具备通信、计算、存储、定位、感知等能力的异构定位资源为基础设施,通过智能管理与调度分布在不同地理位置的异构定位资源实现用户高可靠、高可信、高精度的PNT信息服务.并由此给出了雾定位(Fog Positioning)与泛源导航定位(Omnipresent Positioning and Navigation)的定义,指出雾定位的定义由分布式计算架构演化而来,强调构成PNT服务体系的架构;而泛源导航定位的概念是从定位技术的发展演化而来,强调利用可获取的泛在导航定位数据源进行协同融合处理,实现泛在定位的能力.在此基础上,通过与云定位比较,指出雾定位是云定位向用户端的延伸,是定位资源的泛在化实现,同时雾是一种动态的、弹性的云,因此雾定位是一种具备“弹性”性能的PNT架构.而泛在定位是PNT信息服务发展重要目标,雾定位给出了实现这一目标的潜在手段,即泛源导航定位.最后,结合城市环境、室内环境等复杂场景,研究了雾定位/泛源导航定位的基本服务模式.

基于载波相位差分的形变监测高精度定位算法

传统载波相位差分算法在形变监测领域适用性不足,实时动态定位(RTK)精度难以满足要求,而载波双差静态相对定位连续解算时形变跟踪性能较低等。针对这些问题,在对动静态算法深入研究的基础上,提出一种基于载波相位差分的动静态自适应融合算法。通过方差变化法实时判断定位结果是否收敛,自适应调节扩展卡尔曼滤波(EKF)状态先验估计过程。在收敛时刻增大位置参数的先验估计误差的协方差值,使EKF后验估计过程倾向于信赖测量值;未收敛时刻通过EKF迭代,使EKF后验估计过程倾向于信赖状态预测值。实验结果表明:相比传统RTK新算法精度有明显提高,水平达±2 mm内,高程达到±4 mm内;相比静态定位则缩减了观测周期,提高了微小形变跟踪性能。

GPS与北斗伪距单点定位性能对比分析

为分析北斗系统正式向亚太地区提供区域服务以来其伪距单点定位精度,以及与GPS伪距单点定位精度进行比较,本文采用C++独立编写了GPS和BDS的伪距单点定位程序,并对武汉大学在亚太地区布设的北斗系统连续观测基准站网在2013年1月15日所采集的GPS和北斗的数据进行解算。通过比较GPS和北斗在一天中各个单历元解的散点分布,N、E、U方向的偏差,PDOP值和可见卫星数的变化,来比较GPS与北斗伪距单点定位的性能。实验结果表明:GPS与北斗的伪距单点定性能相差不大,GPS的定位精度可以保证15m以内,而北斗系统的定位精度优于20m.

广域差分GPS中用户定位算法的研究

广域差分GPS中用户接收机多为较廉价的单频接收机 ,可以接收差分播发站发播的差分改正信号进行DGPS计算 ,由于WADGPS的算法和常规算法不一致 ,差分改正信号难以是标准的RTCM格式 ,因此必须研制专用的差分信号接收机和DSP运算平台 ,并在平台上集成用户定位的算法 ,用户定位软件可以实时对观测数据、差分改正信号进行解码 ,计算用户的三维位置和速度。

GPS精密单点定位技术在像控测量中的应用

本文在分析了GPS相对定位及其RTK在像控中应用的优缺点后,提出了精密单点定位进行像控测量的方法。通过实例证明这种方案是完全可行的,并得出了一些对生产实际有益的结论。

不同截止高度角多模GNSS组合单点定位性能分析

讨论多模GNSS时空统一方法,建立多模单点定位数学模型。采用8个测站的实测数据,对比单GPS与GPS/GLONASS/BDS/Galileo四大GNSS组合多模系统在截止高度角分别为15°、30°、45°时的单点定位性能。结果表明,15°时,多模较单GPS定位精度有一定改善,但效果不明显;30°、45°时,单GPS不能实现实时定位,多模则能提供稳定可靠的实时定位结果。在北斗卫星导航系统可见卫星数较多的亚太区域,95%以上历元可用,水平方向偏差RMS<8m,高程方向偏差RMS<20m,对城市峡谷和密林中导航具有一定的参考价值。

广州市CORS系统实时动态定位精度测试

分析了GZCORS试运行阶段的实时动态GPS定位数据,验证了其实时动态定位初始化时间、定位精度、时间可用性等都优于设计精度,表明了其具有很好的定位精度和稳定性。

一种分布式无线传感器网络节点定位算法

基于接收信号强度(RSSI)的无线传感器网络节点定位算法由于无需额外测距硬件的支持而受到广泛的应用。但无线信号传输受到环境的影响,使得基于RSSI的定位算法存在较大的定位误差。针对上述不足提出了一种基于概率的无线传感器网络节点定位方法。首先根据信标节点发送信号强度与未知节点接收信号强度差来计算未知节点到其一跳范围内所有信标节点的估计距离,然后根据这些估计距离,通过计算未知节点在某个位置概率密度函数的最大值来确定未知节点自身的位置坐标。通过仿真表明,该方法在较低的信标节点密度和节点通信半径条件下,具有较高的节点定位精度和定位覆盖率。

北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析

采用IGS、MGEX、北斗地基增强网的实时观测数据,研制北斗广域精密定位服务系统,实时生成北斗高精度轨道、钟差、电离层产品,提供厘米级北斗双频PPP、分米级单频PPP、米级单频伪距定位服务。对实时产品评估分析的结果表明:北斗卫星实时轨道与钟差产品URE统计精度约为2.0cm,实时电离层精度优于4.0TECU。采用全国分布的实时测站动态定位精度(95%置信度)评估分析表明:北斗双频PPP精度存在明显的区域特征,高纬度以及西部边缘地区的定位精度平面约0.2m,高程约0.3m;中部地区定位精度平面优于0.1m,高程优于0.2m,接近GPS实时PPP精度水平;北斗与GPS融合可以提高单北斗、单GPS的定位性能,尤其是显著加快了PPP收敛时间,收敛时间缩短到20min内。另外,除边缘地区外,北斗单频PPP实现平面0.5m,高程1.0m;北斗单频伪距单点定位实现平面2.0m,高程3.0m。

高精度低功耗室内外无缝定位的实验室物品追踪管理系统设计

针对当前生物医学实验室平台物品安全管理困难的问题,设计了一种高精度低功耗实验室物品室内外定位追踪系统。该系统采用蓝牙进行室内定位,GPS结合北斗的方法实现室外定位,并利用加速度传感器检测物品的位移来控制系统的功耗,然后通过GPRS无线通信模块将定位数据发送到数据库中,在数据库中完成定位运算并将数据进行保存,用户利用手机APP访问数据库实时查看物品位置信息。通过实验测试,证明了本系统可以有效地对实验室物品进行定位追踪。

北斗三号全球导航卫星系统服务性能评估:定位导航授时、星基增强、精密单点定位、短报文通信与国际搜救

本文给出了北斗三号全球导航卫星系统定位导航授时、星基增强、精密单点定位、区域短报文通信、全球短报文通信和国际搜救共6类服务的测试评估方法,并利用实测数据对各类服务的核心指标进行了评估。结果表明,定位导航授时服务方面,空间信号测距误差0.23 m(RMS),空间信号可用性99.44%,空间信号连续性99.99%,PDOP可用性100%,B1C信号全球定位精度水平方向1.31 m、垂直方向2.13 m(95%),B1C信号全球定位可用性99.93%,B1C信号授时精度14.7 ns(95%);星基增强服务方面,定位精度水平方向1.03 m、垂直方向2.60 m(95%)、具有垂直引导能力的一类进近(APV-I)可用性100%;精密单点定位服务方面,定位精度水平方向0.17 m(95%)、垂直方向0.22 m(95%)、平均收敛时间9 min;区域短报文通信服务成功率99.6%,服务容量1530万次/h(上行)、935万次/h(下行);全球短报文通信服务成功率96.46%,服务容量40万次/h(上行)、21万次/h(下行);国际搜救服务方面,搜救信号接收成功率98.3%(发射功率37 dBm)。

基于区域电离层建模的单点定位应用分析

采用华东某省级区域CORS站数据,利用组合观测值提取测站电离层延迟,建立区域电离层模型;并将自估WHU电离层产品应用于流动站单双频定位。实验结果说明采用WHU产品的单频伪距单点定位(SPP)的定位结果明显优于CODE及双频SPP;同时,相对于CODE,WHU的单频PPP定位精度在三个方向的提高约为10%～30%,平面达到1～1.5 dm,高程2～2.5 dm;利用WHU产品进行双频PPP及中断重收敛实验,结果说明高精度电离层产品对提高初始定位精度、加速收敛以及中断后重收敛具有明显作用。

基于MEMS IMU的GNSS RTK/INS紧组合定位分析

本文针对复杂动态的城市环境自动驾驶规模化应用需求,提出惯性单元辅助RTK快速收敛的自动驾驶低成本、高精度定位方法。使用MEMS IMU M39和战术级IMU Pos320,通过对多组实测车载数据进行仿真中断,得到INS位置漂移误差、模糊度收敛时间、模糊度固定正确性指标,再对无惯导辅助、M39辅助模糊度固定和Pos320辅助3种情形下的模糊度固定时间和定位精度进行了统计和分析。结果表明,M39在GNSS中断5 s时可辅助RTK实现模糊度瞬时固定,中断时间为10 s时可以将RTK模糊度收敛时间压缩至1/4。MEMS IMU的加入使得RTK模糊度固定错误个数显著下降,10 cm以内高精度定位占比由62.25%提高至98.44%。试验验证了MEMS IMU辅助RTK能够加快模糊度收敛速度,提高了其在自动驾驶导航定位应用中的精度和可靠性。