削弱大型水闸BDS监测多路径效应的MHM方法

大型水闸变形监测复杂环境中存在的多路径效应限制了全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)精密定位的精度。对此,提出一种顾及北斗导航卫星系统(Beidou navigation satellite system, BDS)不同星座类型多路径效应的半天球图(multipath hemispherical map, MHM)方法。该方法建立以监测站为球心的半天球进行格网点划分,通过格网点内参数化实现多路径误差建模,适用于BDS多星座以及大型水闸复杂的监测环境。采用曹娥江大型水闸监测案例,对多路径改正前后的单差残差及变形监测坐标序列进行分析,XYZ方向精度较多路径误差改正前提升63.06%、54.17%、57.84%,表明采用该方法可以有效削弱多路径效应,提高变形监测精度。     

基于子空间相关运算的GNSS欺骗干扰检测研究

针对全球导航卫星系统GNSS(global navigation satellite system)面临的欺骗干扰问题,提出了一种基于子空间相关运算的GNSS导航信号欺骗干扰检测算法,该方法以单周期伪随机序列的中频采样信号作为样本,依据设定的多普勒频移搜索步长,获得多组采样序列,并计算自相关矩阵,经特征值分解构建了以伪随机序列为基础的信号子空间。通过已知的伪随机序列循环移位对信号子空间进行相关运算,根据相关峰值数量判断是否存在欺骗干扰。仿真结果验证了算法的有效性,并从搜索范围、搜索步长、信噪比等多个角度验证了算法的鲁棒性,结果表明：本方法能够较好地抑制信号的普勒频移的影响,并在较低信噪比情况下仍具有较高的检测精度。     

基于三频观测值中长基线快速动态定位方法

针对全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)的中长基线快速动态定位,提出了一种基于三频组合观测值的实时动态差分(real-time kinematic, RTK)卡尔曼滤波定位方法,以位置参数和宽巷组合观测值的双差模糊度为状态向量进行参数估计,采用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)方法搜索固定模糊度,以改正后的超宽巷组合观测值为高精度“伪距”,以宽巷组合观测值作为载波相位进行定位解算。通过香港和河南省境内的两组中长基线实验数据,详细分析了该方法在中长距离下的快速动态定位解算性能。实验结果表明,采用该方法宽巷模糊度可实现单历元固定,在静态固定率达到约100%,动态情况下固定率也可以达到约65%,达到了快速高精度定位解算的要求,平面位置精度均能实时达到厘米级。     

沿海验潮站GNSS观测网BDS与GPS基线处理精度分析

为了评估北斗卫星导航系统（BDS）用于验潮站沉降监测的可靠性和精度,该文利用北海区沿海8个验潮站2022年全年的GPS和BDS观测数据,从基线解标准均方根误差、基线重复性和GPS与BDS基线互差等方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析。结果表明,BDS基线解的NRMS值在0.17～0.25之间,GPS基线解的NRMS值在0.18～0.23之间,二者基线解的NRMS值基本相当;GPS基线解的长度和各分量基线重复率平均值要小于BDS,从GNSS网固定误差和比例误差看,GPS和BDS的基线长度重复性精度达到10-9～10-8量级,基线东西和南北分量重复性达到10-9量级,基线垂直分量重复性精度达到10-7～10-8量级。在GPS和BDS基线结果互差方面,GPS解算得到的基线长度均要大于BDS,二者平均差值为10.7 mm;东西分量差值最小,其次是南北分量,垂直分量差异最大,南北分量、东西分量和垂直分量差值平均值分别为-8.5 mm、-3.7 mm和10.6 mm。南北分量、东西分量、垂直分量和基线长度差值平均值最大值分别为23.6 mm、20.9 mm、30.4 mm和22.1 mm。总体...     

北斗导航卫星迭代双向卡尔曼滤波定轨

以不同天的广播星历拟合初值结果作为北斗星导航系统(BDS)卫星轨道解算参数初值,分析了状态参数不同初始值对BDS双向卡尔曼滤波定轨结果的影响。针对卡尔曼滤波系统不稳定时或弧段长度未能使卡尔曼滤波达到稳定时,初始值的误差对BDS卫星滤波结果影响较大的情况,提出了将双向卡尔曼滤波定轨解算得到的卫星初始历元状态参数估计值作为初值,其他参数初值重新解算,初始方差保持不变,进行迭代计算的迭代双向卡尔曼滤波定轨算法。实验结果表明,在相同初始先验方差的情况下,迭代双向卡尔曼滤波定轨方法整体提高了BDS卫星轨道精度。     

东海区海洋观测站GPS数据质量检核和分析

利用TEQC软件对中国沿海GNSS业务化观测系统东部海区20个观测站2009-2015年的GPS连续观测数据进行质量检测,分析多路径效应(MP)与周跳比(o/slps)和信噪比(SNR)的相关性。分析结果表明:受接收机性能老化影响,观测数据质量整体呈下降趋势;多路径效应与周跳比和信噪比存在较强的负相关;观测数据质量对解算结果精度有一定影响,剔除多路径效应较大的卫星观测数据可有效提高解算精度。     

BDS/GPS/GLONASS在密林地区组合定位性能分析

随着北斗卫星导航系统的建成与运行,目前已形成多系统导航定位的局面。基于短基线,首先对密林地区的GPS、BDS、GLONASS的卫星可见性以及伪距观测值的质量进行了简单的评价,然后分析了密林地区GPS、BDS、GLONASS单系统、双系统及三系统组合模式下单点定位及伪距差分定位性能。结果表明:在密林地区,GNSS多系统组合能够明显提高定位精度,GPS/BDS组合定位的精度优于GPS/GLONASS、BDS/GLONASS组合,而GPS/BDS/GLONASS的定位精度最高。     

基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法

常规精密单点定位实时反演水汽,存在精度低或稳定性差等问题,因此提出了一种基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法。首先利用参考站的天顶对流层延迟解算观测值改正信息,然后对流动站共视卫星的观测值进行误差改正,利用IGU预报星历和钟差产品,采用PPP算法进行实时水汽反演。以中国香港HKSC为流动站,分别选取中国台湾TWTF和中国香港HKWS作为参考站,开展参考站辅助的PPP实时水汽反演试验。结果表明,分别以无线电探空数据和ECMWF数据为参考,本方法4个时段的平均标准差分别为1.9 mm和2.9 mm;相比基于IGU的常规PPP实时水汽反演方法,精度分别提升60%和51%。本方法参考站的选择不受距离限制,精度与使用IGS事后精密星历的PPP水汽反演基本一致,相比常规PPP和相对定位方式的实时水汽反演具有明显优势。     

电离层折射误差的多频改正方法及精度分析

基于GPS多频观测值的线性组合处理电离层折射误差的原理和方法,推导了电离层延迟的多频消除组合公式,并估计这些线性组合观测值的观测精度和适用范围,验证了用多频观测值组合改正电离层误差的可行性和有效性。GPS现代化后,充分利用增加的第三个导航频率,用三频组合观测值对电离层折射误差进行改正,可以考虑到高阶电离层延迟效应,更有效地提高GPS定位精度。     

时差法水位改正的精度评估方法研究

为实现对时差法水位改正结果的精度评估,根据协方差传播律,推导了时差法水位改正的误差方程,讨论了评估潮时差确定精度的方法,并通过数据试验对结果进行了验证。试验结果表明,最小二乘拟合法比相关系数法更能满足时差法水位改正精度评估对潮时差的要求;根据《海道测量规范》要求,试验海域潮时差中误差的限差为6.2min,验潮站网潮时差闭合差中误差的限差为1.0min;水位改正方差反映出了水位改正结果的合理性,可用以评估水位改正精度。     

基于广西BDS观测数据的PPP算法研究与精度分析

当前我国北斗卫星导航系统(BDS)已正式运行,带动了BDS在其他产业上的广泛应用。研究了基于无电离层组合的BDS PPP算法,以广西BDS观测数据为例,利用我国iGMAS的北斗轨道和钟差产品,分三个不同时段长(0.5h、2h和24h)进行PPP数据处理和定位精度分析。结果表明,采用2h的BDS观测数据进行PPP解算,完全能够满足我国1∶2 000比例尺航摄像控点的测量精度要求。研究成果能够为北斗卫星导航系统在我国低纬地区、以及面向东盟各国推广应用提供技术支持。     

GPS测时的接收机自主完好性监测算法

描述了测时接收机自主完好性监测(T-RAIM)算法,给定漏检率和误警率,解算出了不同可视卫星数对应的故障检测门限值和非中心化参数,模拟卫星钟出现ramp误差和step误差两种故障情况,分析了异常卫星钟差对故障检测的检验统计量、接收机钟差及其标准差造成的影响。结果表明,T-RAIM算法能很好地解决GPS测时的完好性问题,在一定程度上保证了测时精度的稳定。     

GPS网络RTK内插算法分析与比较

在GPS网络RTK中,利用不同的内插算法,生成的流动站误差改正数不同,它们对定位结果的影响也不同。通过算例分析表明,选择合理的内插算法,不仅可以生成与流动站真实误差较为接近的误差改正数,还可以提高整周模糊度的解算成功率和导航定位的精度。     

北斗区域卫星导航系统电离层建模精度分析

北斗卫星导航系统是首个建成的区域导航系统,其在电离层建模中的可行性和作用倍受关注。采用多项式模型构建区域电离层模型,利用IGSjfng和cut0两站观测数据,从穿刺点分布、单系统建模精度和BDS/GPS融合建模精度等方面分析了北斗区域系统对于电离层建模的作用。结果表明,利用北斗建立电离层模型,其残差标准差小于1.2TECU(1TECU=10~(-16)m~2),外符合精度优于4TECU,与利用GPS建模精度相当,但融合北斗和GPS数据相对于采用单系统建模精度无明显提升。     

GPS数据处理中实时随机模型的估计方法

为了满足在复杂观测条件下GPS基线解算的精度要求,研究了一种新的随机模型。与基于卫星高度角的随机模型难以定义出观测值之间的空间相关性不同,该随机模型核心是基于最小二乘估计得到的残差序列,通过移动窗口,利用前几个历元的残差序列,对当前历元观测值的方差-协方差阵进行实时估计。通过实例分析,将其与传统的随机模型的计算结果进行对比,验证了该实时随机模型在改善基线解算精度方面的有效性。     

基于倒置声学基阵的INSUSBL组合导航算法研究

文中关注水下潜航器导航定位时,电磁波传播途径中能量衰减、惯导系统长航时积累误差以及提高水下潜航器定位精度等问题。基于倒置的超短基线声学基阵,分析声波往返传播时间(RTT)、平面波近似方法和USBL导航解算方法及其坐标转换过程,结合INS误差方程,建立INS/USBL松组合模型。为进一步提高系统精度、动态性能和抗干扰性,考察USBL的原始斜距、斜距差以及声学基阵的空间分布信息,提出基于USBL原始输出信息的INS/USBL紧耦合组合导航方法。通过MATLAB仿真对导航算法进行验证,结果表明两种算法能充分抑制纯惯导误差随时间积累问题,且有效地估计出姿态、速度和位置误差角;其中紧耦合方法状态估计误差最小,导航参数精度相对松组合提高30%以上,对于提高水下载体导航定位精度、海洋探测具有重大意义。     

顾及水深的单波束测深系统误差改正方法

为解决单波束测深系统利用单一延迟值改正往返断面位移精度低的问题,在分析单波束测深系统误差产生原理基础上,得出往返断面位移是由系统延迟引起的固定差和换能器偏角引起的与深度相关比例误差共同作用的结果,通过建立水深与往返断面位移之间的数学模型,证实水深与断面位移具有极高相关性。利用求取单波束系统延迟及换能器偏角参数,对同一测深系统各断面形态断面进行位移改正,断面往返测数据具有良好的吻合性。证实顾及水深的单波束系统往返断面位移改正方法具有良好的系统适用性,能提高测深精度。     

一种新型星载GNSS-R系统的地面验证实验

利用全球导航卫星系统的反射信号GNSS-R(global navigation satellite system-reflection)对海洋进行观测,目前已经成为一种新型遥感手段。介绍了一种最新研制的GNSS-R系统,以及使用该系统在北京怀柔水库开展的GNSS-R岸基测高实验。实验的目的,是在理想的湖面条件下验证系统的性能和检验测高算法的精度。实验得出:该系统能够在天线各阵元组合情况下实现GPS-R(global position system-reflection)信号的接收和处理;在把反演结果平均到1h后,使用C/A码的测高精度可达分米数量级。     

基于LS-SVM的多系统融合GNSS-MR潮位反演

针对单系统GNSS-MR潮位监测中反演精度和时间分辨率低的问题,提出了一种基于LS-SVM的多系统融合潮位反演方法.利用香港HKQT站连续30 d的GPS、BDS、Galileo、GLONASS卫星观测数据进行实验,比较了基于滑动窗口最小二乘法、SVR、LS-SVM三种多系统融合方法.结果表明:基于LS-SVM的多系统...     

基于北斗卫星导航系统伪距单点定位研究

随着北斗卫星导航系统的不断发展与完善,系统的定位方式、可靠性及服务精度等方面的研究受到测绘行业的共同关注。围绕伪距单点定位方法,从单点定位模型建立和各项误差改正进行研究。通过编写的数据处理程序,利用实测数据,验证了单点定位模型选取和误差改正方法的有效性和可行性,实现了北斗伪距单点定位数据处理和精度评定。