抗差自适应无迹Kalman滤波在GPS/INS组合导航中的应用

全球定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)与惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)进行组合导航是实现自动驾驶的一种重要组合方式.针对动力学模型本身的非线性特点以及实际环境下存在观测粗差和系统状态异常的情况,提出将无迹Kalman(Unscented Kalman Filter,UKF)滤波方法与抗差自适应方法相结合,根据GNSS/INS组合模型的特点,通过边际无迹转换(Marginalised Unscented Transformation,MUT)的思想降低提出导航方法的计算量.实验结果表明,提出方法能够提高观测时段非同时存在观测异常与动态异常下导航定位的精度,验证了方法的有效性与可行性.     

GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析

相位偏差的精确估计是实现精密单点定位(precise point positioning,PPP)非差模糊度固定(ambiguity resolution,AR)的重要前提，但当前国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)分析中心(analysis center,AC)提供的相位偏差产品频率组合有限，使PPP-AR用户也只能使用相应频率的观测值，浪费了多频率的GNSS观测值.为了实现基于任意GNSS频率选择和观测值组合灵活实现PPP-AR (即全频率PPP-AR)，我们针对全球均匀分布的100多个IGS测站1周的静态观测数据，估算全频率可观测相位偏差(observable specific signal bias,OSB)，并使用开源PRIDE PPP-AR软件，进行静态PPP实验.结果表明：伪距和相位OSB产品的平均标准差分别是0.25 ns和0.34 ns，满足PPP模糊度固定的需求. Galileo、北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)频率自由组合时的平均模糊度固定率分别为(98.2...     

基于TEQC的三峡库区GNSS控制网数据质量评估

三峡库区多峡谷,在控制测量中,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号极易受到干扰,而GNSS控制网数据质量的好坏直接影响后期的测量工作.由美国卫星导航系统与地壳形变观测研究大学联合体研制的TEQC(Translation Editing and Quali...     

BDS卫星空间信号异常探测及性能评估方法研究

正全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的空间信号异常会对用户的导航定位性能产生影响。异常信号的探测和性能评估对广播星历播发的空间信号(signal-in-space,SIS)的连续性、可用性和完好性等显得尤为重要。北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS),除与其他导航系统类似,不可避免地存在未被监测的空间信号异常外,由于星座构型的特殊性,地球静止轨道卫星(GEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)     

海面GNSS-R模型与时延-多普勒特征研究

GNSS海面反射信号的建模对全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)遥感应用具有重要意义.针对海面GNSS反射信号建模问题，本文采用Z-V模型研究了GNSS反射信号的时延一维相关功率和时延-多普勒二维相关功率特征，分析了不同风速下一维相关功率的变化情况，讨论了时延间隔和多普勒间隔对时延-多普勒图(delayDoppler map,DDM)的影响.数值结果表明：海面GNSS反射信号的相关功率对海面风速具有敏感性，在DDM波形仿真中，应选择合适的时延与多普勒间隔参数.该模型可模拟不同海况下海面GNSS反射信号的相关功率，为GNSS-R反射信号模拟及海洋遥感应用提供理论模型支撑.     

地基GNSS电离层层析方法及应用

随着GALILEO、GLONASS和BDS等系统的快速发展,全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)为电离层层析技术的应用带来大量的观测数据,可弥补单星座条件下地面观测站点少和观测视角有限等不足。本文利用多星座GNSS的观测数据,通过融合定权的方式,提出一种基于地基GNSS的电离层层析方法,求解出高精度的电离层电子含量值。利用该方法反演出欧洲区域上空的电子密度。实验结果表明,多星座GNSS反演的精度要优于使用单GPS数据的结果。并将该方法应用到磁暴探测中,与垂测仪的观测结果进行比较,验证了多星座GNSS电离层层析方法的可行性和优越性。     

EMD在建筑物GNSS振动信号分析中的应用

从建筑物的全球卫星定位系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)监测信号中提取变形信息能够为建筑物沉降分析、安全警报提供可靠的技术支撑,是建筑物安全监测的关键。本文利用经验模态分解(EMD,Empirical Mode Decomposition)方法对GNSS监测数据进行了逐级分解,获得了显著的周期性信号、趋势性信号和高频信号,并分析了其对应的各尺度变形的物理机制。其中周期性信号和趋势性信号分别可能是由太阳照射周期和天气变化引起,而高频信号应是风振导致。实验结果表明,EMD方法能够准确识别GNSS监测数据中的多尺度的变形信息,为进一步的安全监测和预报提供可靠的基础。     

基于车行GNSS轨迹数据的道路网络构建与增强方法研究

正志愿者地理信息/自发的地理信息(volunteer geographic information,VGI)志愿者提供的车行全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)轨迹数据为道路网络的建模、更新与维护提供了新的途径。然而,由于VGI志愿者使用的设备和数据采集方法形式各异,提供的车行轨迹数据普遍存在质量不确定性、数据多源异质性和空间分布不均匀性等问题,给基于车行GNSS轨迹的道路网络构建与增强带来了挑战。针对目前存在的这些问题与挑战,本文主要完成以下几个方面的工作:     

基于PPP-AR的组合高低频GNSS高层建筑动态监测

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)技术应用于高层建筑动态监测具有其他传感器所不具备的独特优势.固定模糊度的精密单点定位(Precise Point Positioning-Ambiguity Reso-lution,PPP-AR)技术提高了单点定位的精度和可靠性.针对传统GNSS高层建筑动态监测方法的不足,提出了一种基于PPP-AR的组合高低频GNSS高层建筑动态监测新方法.基于高层建筑风振监测实验,将该方法与传统的差分定位方法、精密单点定位方法、加速度计方法进行对比分析.结果表明,新方法可以准确获取结构的似静态变形、振动变形以及结构的振动主模态信息.该方法既可以降低工程成本,又可以保障测量精度,具有良好工程应用价值.     

多模GNSS统一定位关键技术研究及精度分析

在卫星定位中,观测环境的优劣对最终定位结果精度有着显著性影响,单GPS系统因为其可观测卫星颗数少和自身星座分布的共同影响,载波相位周跳频繁,定位解的误差大、可靠性低、稳定性差。本文对多模GNSS(Global Navigation Satellite System)解算中时空系统的统一,组合单点定位模型和差分定位模型等关键技术进行了研究,实现了多模GNSS组合定位,改善了卫星相对于测站的几何分布,环境适应性加强,使得定位精度、系统冗余度和可靠性大幅提高,最后使用车载数据进行实验验证。验证结果表明,多模GNSS观测卫星数相比单GPS系统而言,观测卫星数增加了2倍,PDOP值降低了42%,极大地提高了差分定位解的成功率,固定解比例提高了18.3%。这充分说明了多模GNSS统一定位的可行性和优越性。     

城市公用事业设施管理AM/FM/SS/RM解决方案初步研究

提出基于系统仿真技术和规则模型改进的城市公用事业设施管理解决方案AM/FM/SS/RM(Automated Mappin∥FacilitiesManagement/System Simulation/Rules Mechanism),并对其作详细的介绍.以城市污水系统为例,介绍基于AM/FM/SS/RM解决方案开发的城市污水系统仿真模型和在此基础上的设施管理系统的框架和开发路线.     

GPS/BDS/GLONASS/Galileo多系统融合在中国区域的仿真分析

通过STK软件对GPS、BDS、GLONASS、Galileo四个系统的星座结构进行仿真,并选择单系统与多系统组合定位的方式对中国区域内的可见卫星数、GDOP值和定位精度进行覆盖分析。结果表明,GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合定位在我国的GDOP值可达0.7~0.8,定位精度可达3~4m,优于其他方式的组合定位;同时四系统组合定位下的GDOP值降低,定位精度更好,GDOP值与定位精度的波动异常得到了抑制,导航定位的性能与稳定性也得到了相应的提升。     

一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法

针对卫星导航系统和惯性导航系统(INS)的不同特性,提出了一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法。采用差分自适应检测算法、改进码平均相位算法以及位置联合解算方法实现了GPS/GLONASS数据融合,借助于改进的粒子滤波器、INS误差模型建立系统状态方程和观测方程,完成GPS/GLONASS系统速度值和INS系统速度值数据融合,提高组合导航系统精度和可靠性。使用真实数据对数据融合算法性能进行仿真分析,结果表明所设计算法是有效的,能够处理非线性非高斯条件下的滤波估计,提高滤波精度和系统可靠性。     

三维AOA/TDOA被动定位及其迭代融合算法

对辐射源的三维被动定位是电子支持测量系统（electronic support measure system，ESM）的重要内容，特别是在军事上，是侦察定位、监视监测的重要方面。到达时间差（time difference of arrival，TDOA）、到达角度（angle of arrival，AOA）是被动雷达普遍采用的两种定位方法。本文基于分别安装于不同运动平台上的两个传感器的AOA和TDOA测量，给出了迭代最小二乘（iterative least squares，ILS）融合算法。其中，传感器的位置、速度以及状态等参量由集成GPS／INS系统估计得到，AOA／TDOA测量方程由运动平台的位置、姿态以及传感器的AOA、TDOA测量数据构成。本方法首先将ISL用于对两个传感器的AOA融合，然后将得到的估计结果作为AOA／TDOA的ILS融合的初始值。仿真结果显示采用AOA／TDOA融合算法，使定位精度得到有效提高。     

配电AM/FM/GIS系统的构建

从国家电网SG186工程需求出发,采用AM/FM/GIS技术,探讨了城市配电网管理信息系统的建立方案,并基于此理论进行了桂林市配电网系统的模拟开发,实现了系统的基本功能.     

不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo融合定位的影响

研究不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo(G+R+B+E)融合定位的影响,并建立了相应的模型. 采用MGEX(Multi-GNSS Experiment)提供的全球卫星导航系统(GNSS)数据,经理论分析和算例表明:G+R+B+E组合使得参与定位的有效卫星增多,在不同的卫星高度角下均能保证较多的卫星数,保证较好的空间几何分布结构;组合系统达到一定的卫星数后,卫星高度角对定位结果影响不大;当卫星高度角大于30°时,相对于单一的GPS定位G+R+B+E在3D方向的外符合定位精度有所改善.      

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

利用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP反演大气可降水量

为进一步改善精密单点定位（PPP）探测大气可降水量（PWV）的性能，本文提出采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP进行PWV反演的方法，并利用国内3个MGEX（multi-GNSS experiment）观测站的实测数据，对GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP在大气水汽探测方面的性能进行了评估。试验结果表明：相较于GPS PPP、GPS/BDS组合PPP和GPS/GLONASS组合PPP，GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP估计天顶对流层延迟（ZTD）的初始化时间分别缩短了33%、26%、20%，且能获得更高精度的ZTD估值和PWV信息，在大气水汽探测方面的性能更优。