无人机单频RTK天线的性能比较分析

针对现有无人机单频GNSS天线性能良莠不齐从而影响单频RTK性能的问题,选取了4种无人机单频GNSS天线,基于UBLOX M8T模块采集4种天线在不同观测环境下的单频观测数据;分析其双差伪距观测值的精度以及对整周模糊度的初始化时间的影响。分析结果表明:不同天线的伪距噪声差异较大,直接影响模糊度的初始化时间;选择合适的GNSS天线是无人机高精度定位的关键。     

改进组合差分定位算法在无人机上的应用

无人机航空摄影测量是继GNSS技术普及之后测绘科技的又一进步,为无人机搭配轻型高精度的GNSS差分模块,减少像控点的布设甚至可以直接获取地理位置成为目前的主要发展方向.文中采用U-blo x公司的多星座接收模块NEO-M8T组成一套质量轻、低成本的PPK系统,同时将BDS/GPS组合定位算法与改进的LAMBDA模糊度解...     

基于低成本GNSS接收机的多天线RTK定位研究

通过选取基准站模块、移动站模块和无线通信模块,设计了低成本GNSS接收机。针对单个接收机偶尔存在信号失锁无法得到固定解的情况,提出了多天线拟合圆的RTK定位方法。实际测试表明,低成本GNSS接收机能满足一般工程测量任务的精度需求,多天线RTK定位技术能有效提高解算结果的固定率。     

GNSS测量中天线相位中心偏差的影响及处理方法

通过GNSS天线相位中心偏差差值实验,对不同天线类型、不同机构的天线相位中心偏差进行组合,通过对数据比较分析,采用统一机构的天线相位中心偏差参数可有效降低天线相位中心偏差对GNSS点位精度的影响.     

智能手机多频多系统实时动态的定位性能分析

随着位置服务的发展,人们对定位精度的需求不断提升. 目前智能手机定位主要依赖于全球卫星导航系统(GNSS)芯片所提供的芯片解,其精度仅为米级. 2016年,谷歌宣布允许开发者获取手机GNSS原始观测数据,为研究手机GNSS高精度定位算法提供了支持. 为探索智能手机多频多系统实时动态(RTK)的定位精度和可靠性,文中基于华为P40智能手机开展了静态和动态环境下的多频多系统RTK的定位性能分析. 结果表明:在静态环境下,智能手机多频多系统的RTK定位精度要优于芯片解,在东(E)、北(N)、天(U)三个方向的定位误差均方根(RMS)分别为0.20 m、0.39 m和0.31 m,比芯片解提高了57%、71%和75%;在动态环境下的定位精度依然能够达到分米级,相比于芯片解在E、N、U三个方向上的定位精度提高了37.84%、47.22%、53.68%.      

不同型号GNSS接收机RTK测量精度分析

接收机是全球导航卫星系统实现导航定位的终端仪器,不同型号GNSS接收机RTK测量精度与周围环境条件相关。选取4种不同型号的双频GNSS接收机,分别在良好的观测环境和特殊观测环境下,采用CORS模式进行RTK观测,并对观测数据进行粗差检验和处理,分析其测量精度及影响因素,结果表明不同型号GNSS接收机在不同环境下RTK测量精度和稳定性有所差异,不同观测环境对接收机RTK测量精度影响程度不一致,以期为工程实践中仪器的选择提供参考。     

华为P30和荣耀9X智能终端原始GNSS观测值的质量分析

随着智能终端的普及,基于移动智能终端的应用服务正飞速拓展,但当前华为智能终端的原始GNSS数据质量分析仍较少.因此,本文选取两台华为智能终端(华为P30和华为荣耀9X)为实验对象,从可见卫星数、信噪比、观测噪声和伪距多路径误差分析华为智能终端在GPS+BDS系统下的原始GNSS观测值的数据质量,并分析两款智能终端的定位精度.实验结果表明:华为P30和荣耀9X分别观测到23、20颗卫星,P30手机的平均信噪比优于荣耀9X,两款智能终端在单系统下的观测噪声与伪距多路径误差均大于在GPS+BDS下的观测噪声与伪距多路径误差.     

城市环境下BDS+GPS RTK+INS紧组合算法性能分析

城市环境下运动载体接收的GNSS信号会被频繁地干扰和遮挡,GNSS RTK独立工作模式难以连续且可靠地固定模糊度以满足厘米级高精度定位需求。为此,本文设计了一套基于集中式卡尔曼滤波的BDS+GPS RTK紧组合算法,给出了其动力学模型、观测模型和算法架构流程。通过城市环境下的实际车载测试,对比分析了BDS、GPS、BDS+GPS 3种模式下RTK及RTK+INS紧组合的定位性能。试验结果表明,BDS+GPS双系统大大增加了可见卫星数,提高了城市环境下GNSS动态精密定位的可用性和精度;相对于GNSS RTK,紧组合极大地提高了精密定位的可靠性和可用性。     

复杂环境下智能手机RTK+PDR融合定位

针对室外复杂环境下智能手机定位精度低、抗干扰能力不足的问题,本文利用手机GNSS观测值和手机内置IMU数据,采用RTK和PDR算法融合定位,对比分析了小米8和华为Mate20X两款手机的GNSS数据质量和融合定位算法性能,以及不同观测条件下融合算法的定位精度和稳定性。试验结果表明,在良好和复杂两种观测条件下,采用RTK算法定位精度分别为1.8 m和4.6 m;采用RTK+PDR融合算法定位精度分别为1.2 m和2.6 m,在两种环境下,RTK+PDR融合算法的精度分别提高了50%和76%,即显著提高了智能手机在室外复杂环境下的定位精度。     

智能手机GNSS数据质量及定位精度分析

为进一步分析智能手机的GNSS数据质量和定位精度,为后续科学研究提供参考,本文选取华为双频手机P30 Pro、单频手机nova5 Pro以及华测测量型接收机CHC P5在不同场景中进行实验。实验结果表明,两部智能手机的可见卫星数与P5相当,但稳定性和连续性较差;智能手机的平均信噪比处于35 dBHz以上,比P5低约5—15 dBHz;多路径效应是影响智能手机数据质量和定位精度的主要因素;空旷环境中的伪距单点定位精度和动态定位性能优于遮挡环境,双频手机的定位精度优于单频手机。     

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。     

Android智能手机GNSS高精度实时动态定位

本文基于智能手机GNSS观测值的质量和性质,利用手机载波相位观测值不确定度进行粗差处理,使用星间单差法消除智能手机伪距和载波相位观测值之间差值不固定特性的影响,针对手机观测值修改滤波过程中的观测值噪声方差数值,采用不固定载波相位整周模糊度的常加速度动态单频Kalman滤波模型实现实时PPP和RTK两种定位方法,提高手机实时GNSS定位精度。使用某智能手机进行验证,单频实时动态PPP定位在99s内达到稳定状态,平面定位精度为1.51 m,高程精度为2.79 m;RTK定位在27 s内达到稳定状态,平面定位精度为0.73 m,高程精度为0.78 m。测试结果表明目前智能手机的GNSS定位模块具有提供更加精准的位置服务能力,甚至在某些特定场景下具有实施测绘作业的潜能。     

RTK差分技术在网约车计费系统检测中的应用

2013年以来,随着打车软件的流行,网络约车不断进入人们的视野并活跃在全国各大城市。随之而来的网络约车软件定位不准、计程不准而导致的客户投诉也接踵而来。针对这些问题,本文提出了一套网络约车计费检测方法,采用多模多频RTK载波相位差分技术和惯性导航组合定位技术,使用基准站+流动站的RTK差分GNSS接收机、惯导模块、高精度扼流圈导航天线及回放仪记录汽车行驶过程中的信息,包括经纬度、乘车时间、速度等,通过计算得出汽车行驶里程。通过与司机手机计费结果进行比较,试验结果表明,采用载波相位差分技术和组合导航定位的技术可以有效解决定位失锁、轨迹不连续等问题。     

RETRACTED ARTICLE: Likelihood-based GNSS positioning using LOS/NLOS predictions from 3D mapping and pseudoranges

The accuracy of conventional global navigation satellite systems (GNSS) positioning in dense urban areas is severely degraded due to blockage and reflection of the signals by the surrounding buildings. By using 3D mapping of the buildings to aid GNSS positioning, the accuracy can be substantially improved. However, positioning performance must be balanced against computational load. Here, a likelihood-based 3D-mapping-aided (3DMA) GNSS ranging algorithm is demonstrated that enables signals predicted to be non-line-of-sight (NLOS) to contribute to the position solution without explicitly computing the additional path delay due to NLOS reception, which is computationally expensive. Likelihoods for an array of candidate positions are computed based on the difference between the measured and predicted pseudoranges. However, a skewed distribution is assumed for those signals predicted to be NLOS on the basis that the ensuing ranging errors are always positive. An overall position solution is then extracted from the likelihood surface. GNSS measurement data have been collected at several locations in both traditional and modern dense urban environments. Horizontal root-mean-square single-epoch position accuracies of 4.7, 5.6 and 6.5 m are obtained using, respectively, a Leica Viva geodetic receiver, a u-blox EVK M8T consumer-grade receiver and a Nexus 9 tablet incorporating a smartphone GNSS antenna and a GNSS chipset that outputs pseudoranges. The corresponding accuracies using single-epoch conventional GNSS positioning are 20.5, 23.0 and 28.4 m, about a factor of four larger. The 3DMA GNSS algorithms have also been implemented in real time on a Raspberry Pi 3 at a 1-Hz update rate.

     

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。     

Accuracy assessment of real-time kinematics (RTK) measurements on unmanned aerial vehicles (UAV) for direct geo-referencing

ABSTRACT

Geospatial information acquired with Unmanned Aerial Vehicles (UAV) provides valuable decision-making support in many different domains, and technological advances coincide with a demand for ever more sophisticated data products. One consequence is a research and development focus on more accurately referenced images and derivatives, which has long been a weakness especially of low to medium cost UAV systems equipped with relatively inexpensive inertial measurement unit (IMU) and Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers. This research evaluates the positional accuracy of the real-time kinematics (RTK) GNSS on the DJI Matrice 600 Pro, one of the first available and widely used UAVs with potentially surveying-grade performance. Although a very high positional accuracy of the drone itself of 2 to 3 cm is claimed by DJI, the actual accuracy of the drone RTK for positioning the images and for using it for mapping purposes without additional ground control is not known. To begin with, the actual GNSS RTK position of reference center (the physical point on the antenna) on the drone is not indicated, and uncertainty regarding this also exists among the professional user community. In this study the reference center was determined through a set of experiments using the dual frequency static Leica GNSS with RTK capability. The RTK positioning data from the drone were then used for direct georeferencing, and its results were evaluated. Test flights were carried out over a 70 x 70 m area with an altitude of 40 m above the ground, with a ground sampling distance of 1.3 cm. Evaluated against ground control points, the planimetric accuracy of direct georeferencing for the photogrammetric product ranged between 30 and 60 cm. Analysis of direct georeferencing results showed a time delay of up to 0.28 seconds between the drone GNSS RTK and camera image acquisition affecting direct georeferencing results.     

GNSS+INS组合定位在矿山无人驾驶卡车的应用

面向矿山无人驾驶卡车场景,针对GNSS定位不连续且容易被干扰、INS存在累计误差的缺点,本文提出了一种基于GNSS+INS组合的导航算法,该算法融合了两种算法的优点,提高了定位的精度和可靠性。分别将RTK算法和组合导航算法结果与开源软件RTKLIB和NovAtel板载输出结果对比。试验结果表明,本文算法在精度上与NovAtel板载输出结果基本持平,明显优于RTKLIB软件。本文算法平面和高程误差均值及STD均优于5 cm,姿态误差均值和STD优于1°,可以满足矿用无人驾驶卡车的定位精度需求。     

智能手机观测值伪距平滑实时定位研究

本文针对智能手机内部天线构造、GNSS接收芯片等因素限制,手机原始观测值易受外部环境影响,观测噪声大,导致定位精度较差的问题,面向大众导航定位需求,以提高手机伪距单点定位精度为目标,在对手机载波观测值周跳探测的基础上,研究对比分析了基于载波、多普勒平滑下的伪距单点定位的性能。试验表明：载波平滑伪距和多普勒平滑伪距都可以有效提高定位精度,但多普勒平滑伪距具有更好的稳定性且定位精度更好,统计显示在东（E）、北（N）、高（U）3个方向的均方根值（RMS）分别提高了52%、62%、60%,平面精度优于1.5 m。     

GNSS接收机天线相位中心变化相对检测方法

在精密定位中,GNSS接收机天线相位中心变化是必须进行改正的影响因素。目前成熟的微波暗室法和自动机器人法,对于一般用户而言,不具备相关实验条件,而野外相对法相对简单、易操作。为此,本文利用相对检测法,对GNSS接收机天线相位中心变化进行检测。实例表明,此方法可获得精度优于±3 mm的检测结果,因此可利用此方法对其他类型天线PCV值进行检测,也可借鉴此方法对北斗接收机天线相位中心变化进行检测。同时论文分析了影响检测精度,提出了有益改进建议。