CORS系统的差分定位终端设计与实现

当前广泛使用的实时GNSS定位应用可分为两种：一种是低成本定位应用，其采用廉价的芯片和天线，广泛应用于手机、共享单车和公交车定位等方面；另一种是高精度GNSS定位应用，采用网络RTK技术并结合测量型天线和接收机，为高精度测量用户提供实时厘米级测量服务。随着物联网、5G等技术的发展，实时分米到亚米级的定位需求逐渐增多。原有的低成本GNSS定位技术无法达到这一精度要求，高精度定位的设备成本高昂，无法用于大众导航领域。因此，本文实现了一种基于CORS系统的低成本差分定位终端。该终端包括两个部分：外接设备和手机。试验表明，在接入CORS系统后，该设备水平方向的定位精度可以达到亚米级，对推进CORS系统的大范围应用具有一定的意义。     

低成本μ-blox单频多系统GNSS接收机的定位性能分析

随着大众市场对高精度定位需求增加,基于低成本小型化设备的全球卫星导航系统(GNSS)高精度定位成为研究热点之一. 本文以低成本多系统GNSS接收机μ-blox M8P型号为例,分析其观测数据质量,研究其伪距单点定位和单频载波相对定位的定位性能和特点,为低成本GNSS接收机高精度定位应用提供参考. 实验结果表明,与测量型接收机相比,μ-blox输出GNSS观测值的载噪比略小,伪距和载波相位的测量噪声较大. 静态模式下,μ-blox的单频载波相对定位(基线长度约为430 m)可以提供厘米级的定位精度;城市环境动态模式下,其单频载波相对定位可提供亚米级至米级的定位精度. 信号受限环境下,GPS／GLONASS双系统能够提供更稳定的定位结果.      

基于RTKLIB的低成本高精度GNSS静态测量系统

随着科学技术的发展，测量工具和测量手段也发生了变化，其中测量型GNSS呈现价格降低、体积缩小的趋势。目前市场上一整套商用GNSS测量系统的价格从几万到几十万不等，且由于地面基站和移动站体积大、携带不方便等原因，使得商用GNSS测量系统的使用人群仅限于部分专业测量人员，难以在大众市场普及。当今众多领域如无人机、机器制导、精密农业等对高精度定位需求的增加，又促使GNSS测量系统向低成本、高精度、小型化、轻型化发展。本文对U-BLOX的NEO-M8P低成本OEM型GNSS接收机进行50 km基线下的静态观测，基于RTKLIB的测试结果和精度分析表明，低成本GNSS测量系统能够达到厘米级定位精度，能够满足测量工作和GIS应用的需求。试验证明，使用此低成本测量系统能降低测量任务的经济成本，是测量级GNSS接收机中经济适用的选择。     

TBC“未知天线类型”问题的解决方案

对于高精度的GNSS数据处理,特别是当多种品牌的GNSS接收机共同作业时,对天线进行相位中心改正是非常有必要的。当采用TBC处理非天宝类型GNSS接收机数据时,在导入数据时,有时会出现不识别接收机和天线类型的错误或警告。通过修改Rinex格式文件头的接收机及天线类型,使其与TBC软件中接收机及天线配置文件中信息一致,问题得到解决。本文还对此类问题做了一些引申,结语给出了若干条建议。     

不同型号GNSS接收机短基线检定实验研究

全球卫星导航系统(GNSS)以其全天候、操作简便、高精度等优点在测绘、航空、地质勘察、环境监测与保护等领域得到了广泛应用。为提高GNSS接收机检定设备的利用率和检定工作的效率,也为测量工作中提高GNSS接收机的使用效率提供可靠依据,文中设计了不同型号的GNSS接收机与相同型号GNSS接收机联合检测和联合数据处理的实验。实验证明,不同型号GNSS接收机联合检测具有可行性。     

多频多模GNSS高精度定位关键技术与挑战

高精度全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）定位技术拓展了位置服务行业的纵深发展,在智慧城市、智能交通和无人驾驶等领域得到了广泛应用,是当前卫星导航领域的热点。梳理了GNSS定位技术的现状和发展脉络,阐述多频多模GNSS高精度定位所涉及的整数模糊度固定、函数模型和随机模型融合等共性基础理论,介绍提升GNSS定位性能的非模型误差处理以及周跳探测与数据中断修复等关键技术。依托基础理论和关键技术的创新成果,介绍了同济大学GNSS团队近年来发展的4种多频多模GNSS高精度定位应用新技术,并展望了未来以GNSS为核心的高精度定位技术的发展趋势及其挑战。     

基于小波分析提取单频GNSS伪距多路径误差及其对定位的影响

伪距多路径误差是影响GNSS导航定位精度的主要误差源之一。多路径误差与接收机周围环境有关,在实际应用中难以建立有效的多路径误差模型进行改正。对于多频GNSS接收机可以通过多频观测值组合估计伪距多路径,但该方法不适用于价格低廉的单频接收机,而导航中使用的大多数为单频接收机。因此,开展单频GNSS伪距多路径误差提取研究具有重要的工程应用价值。本文基于小波分析对单频GNSS接收机伪距多路径误差估计开展研究,首先验证了小波分析用于单频GNSS伪距多路径误差估计的可行性;其次,研究了采用不同的小波基和分解层次对多路径误差估计的影响;最后,研究了改正多路径误差对GNSS定位的影响。实验结果表明不同的小波基和分解层次对多路径误差提取效果没有明显的差别,但小波分解层次较低时定位误差分布相对更加集中,同时,经过多路径误差改正后在NEU3个方向RMS平均改善率达到20.4%、25.1%、16.4%。     

基于北斗的高精度测量接收机在位移监测中的应用研究

主要研究了北斗高精度测量接收机的设计方案,分析了其在位移监测领域的应用优势。北斗高精度GNSS测量接收机的应用使国家重点行业尤其是关系国家安全的特殊行业逐渐摆脱以 GPS 为首要定位和授时手段的应用需求,满足了市场对自主知识产权卫星导航高精度监测模块的需求,市场前景非常广阔。     

MIMU/DGNSS组合导航技术在城市智能公交中的应用

为解决智能公交GPS在城市环境中易受干扰的问题,设计低成本MIMU和DGNSS松组合算法,并进行两类跑车实验。利用自编写的GNSS测试软件对该算法处理后的定位结果和高精度差分GNSS接收机的基准结果进行比对。实测结果表明,在城市复杂环境中该组合模块定位连续性达99.59%,其中75.68%在3 m以内,与传统GPS模块相比,在同样低成本的前提下提高定位结果精度和定位连续性、可靠性。     

GNSS/地磁组合的室内外无缝定位平滑过渡方法

针对室内外无缝定位在室内外过渡点精度低、不能平滑自动切换等问题,结合GNSS定位技术以及室内地磁指纹节点的组合方法来实现室内外无缝定位及导航。由于从室外至室内时接收机接收到的卫星星数减少、GDOP值逐渐增加、定位的误差增大,因此室内地磁定位精度逐渐优于GNSS定位精度,在两个定位精度临界点通过分析计算得出GDOP最优转化范围值,进行平稳切换。此次试验仿真结果表明,GDOP在3~3.5进行切换与单一GNSS或地磁方法定位的精度相比,分别提高85.7%和82.6%,从而达到了室内外的高精度无缝定位,填补了国内外在室内外无缝定位上没有合适的切换界定的空白。     

5G高低频信号定位精度分析CSCD

随着第五代移动通信技术(5G)的不断研发和加速商用,目前我国已建成全球最大规模的商用5G网络.5G供应商也已逐步开始推出了基于5G新空口(NR)的定位特性,其中高精度的5G定位技术将逐步商用.相比4G长期演进(LTE),5G基站密度更高,信号传输带宽更大,定位精度提升显著,有希望解决全球卫星导航系统(GNSS)在室内和城市峡谷等困难环境下的覆盖和精度问题.介绍了5G和4G定位在测量域上的区别,分析了5G低频Sub-6G(FR1)和高频毫米波(FR2)的测距精度,描述了5G定位算法,并基于3GPP协议和典型商用网络配置的仿真参数来评估定位精度.仿真结果表明:目前5G基站间时间同步误差是影响定位质量的主要因素,当时间同步精度为50 ns时,5G定位精度不到10 m;如果通过完美站间时间同步,或者在用户端附近增加定位节点以双差的方式消除时间同步误差,5G FR1可以达到约1 m的水平定位精度,而5G FR2的水平定位精度最高可以达到0.16 m.     

大众智能手机精密定位与结果分析

随着移动互联网的发展与智能手机的普及，大众用户对高精度位置服务的需求日益增加。目前Google公司Android操作系统已开放GNSS原始观测值接口，采用智能手机实现传统适用于专业设备的PPP、RTK等高精度定位成为可能，因此采用原始观测值进行智能手机高精度定位成为研究热点。本文基于协同精密定位服务平台提供的实时轨道、实时钟差与电离层产品信息，实现了智能手机的PPP高精度定位处理。通过实测验证表明：在理想观测条件下，主流智能手机小米8与华为P10实现PPP定位精度水平优于1 m，相对标准伪距单点定位精度分别提高36%和47%。     

封闭环境下限制误差发散的高精度导航定位

基于GNSS系统的导航定位设备在封闭或受阻环境下导航精度受限,为此,提升地下空间或室内定位精度,摆脱对GNSS的依赖是当前的研究热点。针对该问题,本文研究了LiDAR+IMU+DMI多源传感器导航定位技术,通过将LiDAR控制标靶数据带入卡尔曼滤波方程,计算IMU+DMI组合的误差状态向量,限制其误差发散,从而获取设备的高精度位置。该技术能使移动检测设备完全摆脱对GNSS信号的依赖,实现地下封闭空间移动测量设备精确定位,便于地下空间检测。通过在武汉某地铁试验表明,本文算法适用于地下、室内空间封闭环境中无GNSS信号的移动测量设备高精度导航定位。     

GLS完好性故障监测性能研究

卫星着陆系统(GLS)作为先进的航空新技术,其主要功能是为终端区精密进近的机载设备提供信号修正增强服务,为实现整个系统高精度离场和精密进近的功能发挥着重要作用. GLS完好性是终端区进近着陆引导应用的重要参数,是可靠性的重要依据,然而目前普通用户只关注导航定位的精度而没有考虑定位结果的可靠性,航空导航领域的机载对定位结果的可靠性要求极高,因此针对完好性故障监测性能展开研究分析,提出了一种接收机钟差调整策略并对其有效性进行仿真验证,并验证了完好性故障排除及未排除两种情况对定位精度及完好性的影响,进而证明完好性故障监测可保障GLS的系统性能、运行能力和安全性能达到预期要求.      

BDS RTK／MEMS-INS组合数学模型研究与性能分析

卫星导航系统和惯性导航系统（INS）具有极强的互补性,两者组合能有效提高导航定位结果的可用性、连续性和可靠性. 随着北斗卫星导航系统（BDS）的快速发展和低成本惯导元件（IMU）性能的不断提高,进行基于BDS和低成本IMU的组合导航系统相关理论和技术研究具有很强的研究意义和实用价值. 本文首先对BDS RTK／M-EMS INS组合理论模型进行推导,并利用实测车载数据对组合系统的性能进行分析. 实验结果表明,在BDS中引入低成本IMU,可以在不损失定位精度的同时有效改善测速精度. 组合后在车载动态中定位精度影响为mm级,而速度误差改善在北、东、地方向达到了75.8％、79.5％、66.7％. 此外,在BDS+INS紧组合中使用双频数据可以改善测速定姿精度,速度误差改善为18.2％、33.3％、33.3％,姿态误差改善为41.1％、26.7％、59.0％.      

室内高精度定位技术总结与展望

高精度的室内定位技术对于国民经济发展具有非常重要的意义。近年来,随着位置服务需求逐渐增加,技术不断发生迭代,室内定位向着高精度和无缝持续发展。在卫星信号无法覆盖室内的情况下,高精度室内定位技术成为研究热点,发展出多种定位源和对应的定位原理。针对高精度室内定位技术的最新发展现状,依据不同定位原理分为基于几何关系、指纹匹配、增量估计和量子导航的高精度定位方法,并对各类方法的定位原理进行了介绍,对当前技术发展进行探讨和分析,总结出高精度室内定位技术的特点,探讨出多源化、智能化、大众化的未来发展趋势。     

Locata定位系统的时间同步机制

Locata系统是一种新型的高精度地基定位系统,它既可以与现有的全球导航卫星系统(GNSS)无缝对接,也可以在卫星信号失效时独立提供定位服务。Locata系统的定位精度可以达到厘米级,其关键技术是高精度(纳秒级)的时间同步技术。文中通过分析Locata系统的定位原理,对Locata系统独特的时间同步技术进行了研究,详细描述了其时间同步机制和技术实现方案,并给出了时间同步的具体流程和步骤。该研究可为我国研制地基伪卫星定位系统提供参考。