GNSS接收机观测数据多径效应分析方法研究

多径效应是影响GNSS接收机观测数据质量的主要误差因素之一。首先,介绍了多径效应及其信号特性,分析了多径效应对GNSS接收机伪距测量和载波相位测量的影响,阐述了三种GNSS接收机观测数据多径效应分析方法,并结合实际观测数据给出了多径效应分析结果,最后介绍了几种常用的多径效应抑制方法。     

一种GNSS码跟踪环路中的多径抑制方法

主要介绍了一种在GNSS信号中抑制多径信号的鉴相方法,接收机接收到的GNSS信号中往往包含多径信号,GNSS信号进行下变频生成中频信号后,进行模数转换;将经过模数转换后的GNSS信号进行载波剥离,得到I路和Q路的信号,在码跟踪环路中,对I路和Q路信号进行码剥离,得到多径信号的互相关功率后,采用基于精密TK采样间隔的TK—EML5鉴相方法,能够起到有效地抑制多径信号的效果。     

基于GNSS多径信号的反射面参数估计算法

全球卫星导航系统(GNSS)多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中.多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时,也为接收机提供了周边反射面环境信息.在码相位延迟幅度联合跟踪算法(CADLL)实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上,设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法.该算法可以在GN...     

导航接收机线性阵列天线抗多径方法

本文提出一种导航接收机最小方差抗多径方法,针对均匀线阵空时二维滤波器结构,推导出权值求解公式,能使天线接收方向图在干扰信号的到达方向上形成窄的零陷,同时对地面反射的有用信号多径方向自适应地形成零陷。仿真结果验证了本文空时滤波结构抑制多径信号的有效性。算法可以应用在车载、机载、弹载抗干扰导航接收机设备,适应实际环境中存在复杂干扰以及多径信号等情况。     

低成本高精度定位技术研究进展

智能手机等低成本接收机的飞速发展,使得连续性、完好性、高精度成为其新的定位需求。GNSS接收机的高精度定位在智能交通、增强现实、变形监测、精密农业等众多领域都有重要应用;而在低成本GNSS接收机中,厘米级定位技术却没有得到广泛的应用。实现低成本终端的高精度定位受其接收机信号处理能力,以及由天线性能引起的相位中心误差、多径误差等问题的制约。通过天线运动方式实现定位精度的提高也为定位成本降低带来了新的契机。本文重点研究了如何实现高精度定位技术在低成本接收机中的应用,总结现有的高精度定位技术,对低成本接收机所面临的问题进行分析,展开低价高精度定位解决方案的讨论;最后,基于现有的国内外研究成果展望未来低成本高精度定位的研究趋势。     

GPS／BD2／GALILEo反射信号接收机兼容分析与设计实现

探讨了多系统反射信号接收机GNSS—R的关键技术,介绍了基于FPGA＋DSP平台的GNSS—R接收机多系统兼容方法。通过数据插值技术、存储CA码发生器技术、FFT频域搜索CA码相位和载波多普勒频移技术,利用分段积分和FFT技术得到反射信号的复相关功率值等技术,解决了多系统在采样、捕获、跟踪、处理等方面的兼容性问题。搭建了验证系统,实现了对多系统反射信号接收机的信号的兼容处理。     

GNSS互操作若干问题

GNSS兼容与互操作是国际卫星导航领域的热点议题,也是用户实现多系统融合导航必须具备的条件。本文首先介绍了兼容与互操作的基本概念;简要分析了多GNSS系统互操作的基本趋势及GNSS4大核心系统信号互操作的现状;分析了现有北斗卫星导航系统(BDS)在信号互操作方面存在的问题,指出其对用户接收机制造商和多GNSS用户的影响;分析了坐标基准和坐标框架在互操作方面存在的问题及其可能带来的影响,指出坐标系统的实现、维持甚至更新策略带来的误差都可能给多GNSS互操作及导航定位结果带来影响;讨论了时间基准互操作存在的问题,以及可能的解决措施。最后归纳了本文的主要结论。     

GNSS载噪比反演船载气象要素传感器距水面高度

船载气象要素传感器距水面高度是使用块体参数化方法预测近海面大气折射率廓线的必要参数,对于海面蒸发波导等无线电气象系统监测结果的准确性具有重要意义. 利用全球卫星导航系统(GNSS)载噪比(CNR)时间序列反演船载气象要素传感器距水面高度. 该方法提取船舶GNSS接收机输出的卫星信号CNR,采用Lomb Scargle周期谱分析GNSS直射信号与反射信号相干性,反演天线相位中心距水面高度. 根据GNSS天线与气象要素传感器几何关系换算船载气象要素传感器距水面高度. 利用趸船实验数据对该方法进行验证,统计有效反演次数,分析海况对反演结果的影响以及反演高度时均变化. 结果表明:利用该方法反演船载气象要素传感器距水面高度是可行的.      

全球卫星导航系统国际委员会服务性能提升工作组中间会议在上海召开

2011年5月17日,由上海交通大学航空航天学院和中国航天咨询公司联合承办的全球卫星导航系统国际委员会（ICG）GNSS服务性能提升工作组（WG-B）中间会议在上海斯格威铂尔曼大酒店召开。GNSS服务性能提升工作组的总体目标是增强全球卫星导航系统服务性能,致力于改善GNSS接收机多径效应、GNSS室内应用、GNSS应用等。     

地铁移动测量系统时间基准传感器性能测试技术研究

在进行多传感器融合时,地铁移动测量系统无法使用GNSS信号作为统一时间基准.文中在分析高精度恒温晶振替代GNSS信号作为地铁移动测量系统时间基准可行性的基础上,设计一个地铁移动测量系统时间基准传感器性能测试平台.通过JDWZ25、DOCSC24两种高精度晶振性能测试结果表明:在只考虑温度影响的条件下,DOCSC24恒温...     

整体式GNSS接收机多路径效应分析

探讨了GNSS接收机天线多路径效应的计算和分析方法,分别运用由多路径计算原理编制的数据分析软件和TEQC软件处理整体式GNSS接收机获取的数据,并进行对比分析,其结果说明多路径效应的大小与高度角存在线性关系。在实际数据预处理中,可通过分析软件代替TEQC,简单方便地获得站点的多路径信息,对站点的数据评定提供有效的质量信息。     

非完整约束的OD/SINS自适应组合导航方法

在地面车载组合导航GNSS/OD/SINS中,全球导航卫星系统（GNSS）信号容易受到环境的干扰甚至发生中断,将非完整性约束（NHC）应用于里程计（OD）/捷联惯性导航系统（SINS）组合,可以有效抑制GNSS信号中断期间组合导航系统的误差发散。通常NHC的噪声设定基于固定的经验值,然而在实际运动过程中,车辆运行轨迹复杂多变,其运动状态不能完全满足NHC前提假设,经验给定的噪声无法准确反映车辆实际运动情况。为此,本文分析了NHC噪声与车辆运动状态的关系,构建了一种基于车辆运动状态的NHC噪声自适应方法。通过所选场景的实测数据验证表明：采用噪声自适应的NHC/OD/SINS组合导航结果相比于固定噪声的NHC/OD/SINS组合,在GNSS信号中断110 s、车辆连续转弯的情况下,最大水平位置误差减小了68.4%;在GNSS信号中断74 s、车辆直线行驶的情况下,最大水平位置误差减小了87.3%;能较好地抑制GNSS中断期间组合导航系统的误差发散。     

IPWV Estimation from Different GNSS Antenna

Global Navigation Satellite System (GNSS) is widely used nowadays in variety of applications. The observation file for the near real time estimation of Integrated Precipitable Water Vapour (IPWV) received at the ground-based receiver is mixed with ambiguities. Multi-path effects affect the positional accuracy as well as range from satellite to ground based receiver of the system. The designing of the antenna suppress the effect of multi-path, cycle slips, number of observations, and signal strength and data gaps within the data streams. This paper presents the preliminary data quality control findings of the Patch antenna (LeicaX1202), 3D Choke ring antenna (LeicaAR25 GNSS) and Trimble Zephyr antenna (TRM 39105.00). The results shows that choke ring antenna have least gaps in the data, cycle slips and multi-path effects along with improvement in IPWV. The signal strength and the number of observations are more in case 3D choke ring antenna.     

附加约束条件对GNSS/INS组合导航结果的影响分析

针对车载全球导航卫星系统/惯性导航系统（global navigation satellite system/inertial navigation system,GNSS/INS）组合导航中卫星信号中断,惯性导航系统单独导航误差积累较大的问题,提出了附加载体运动条件约束的卡尔曼（Kalman）滤波解算方法。通过利用载体固有的运动约束,包括近似高程约束、近似速度约束和近似姿态约束,减少载体自由度和模型参数;通过引入新的观测类型,增加观测冗余,可以加强Kalman滤波解,提高在GNSS信号中断时组合导航系统的定位精度,实现无缝导航。     

城市场景智能手机GNSS/MEMS融合车载高精度定位

智能手机凭借其普遍性、便携性和低成本等优势,已成为大众用户导航与位置服务的主流终端载体,其多频多系统GNSS（global navigation satellite system）观测值的开放进一步激发了手机高精度定位的研究。然而,受限于消费级GNSS器件性能,手机卫星观测值呈现出信号衰减严重、伪距噪声大、粗差周跳多等问题;并且受城市复杂环境影响,手机GNSS定位的连续性、可靠性也难以保证。提出一种城市场景手机GNSS/ MEMS（micro-electro mechanical system）融合的车载高精度定位方案。首先,构建了速度约束的GNSS差分定位模型;然后,通过手机内置MEMS与车辆运动约束,在挑战环境下进行GNSS/MEMS融合精密定位。实验结果表明,在开阔和树荫场景下,速度约束方法可达到分米至米级定位精度,相比于常规方法分别提升了35.2%和78.9%;在高架场景下,GNSS/MEMS融合定位的精度和连续性均提升显著;在隧道场景下,MEMS推算位置累积误差约为2.5%。实验结果初步表明,手机GNSS具备开阔环境下的车道级定位能力,手机GNSS/MEMS融合可提升城市复杂环境下车载定位的精度和连续可用性。     

顾及有色噪声的卡尔曼滤波在多路径误差削弱中的应用

多路径误差为一时空环境效应,难以构建准确数学模型消除其影响,且该误差在基线两端不具有空间相关性,运用现有差分技术也无法很好消除,是高精度短基线测量中主要误差之一.为进一步削弱多路径误差,本文以监测站坐标时间序列中多路径误差为研究对象,根据多路径误差在历元间的时变特性,建立多路径误差状态空间模型,采用标准卡尔曼滤波和顾及有色噪声的卡尔曼滤波从监测站第一天双差固定解坐标残差序列中估计多路径误差改正序列,并根据多路径误差的周日重复特性,利用第一天得到的多路径误差改正序列对之后各天坐标序列进行改正.最后通过实验分析,得出顾及有色噪声的卡尔曼滤波估计方法优于标准卡尔曼滤波的结论.研究方法对提高GNSS定位精度具有重要实用价值.     

基于预积分的IMU/ODO外参估计

里程计通常被用于辅助车载GNSS/INS组合导航系统,以解决当遇到高楼、密林、隧道等信号干扰和遮蔽严重情景时导致精度下降的问题,而里程计辅助需要获取准确的里程计杆臂和安装角。鉴于此,本文提出了一种基于预积分的IMU/ODO外参估计算法,使用由里程计观测和GNSS/INS组合导航解算得到的一段时间内的里程增量差异构建代价函数,通过非线性优化器进行标定参数求解。仿真与实际测试均表明了本文标定方法的有效性,里程计观测在经过标定外参补偿后,可为车载GNSS/INS组合导航系统提供厘米级的精度辅助。     

面向低成本车载IMU的安装姿态估计

车载IMU相对于车体的安装姿态信息是应用车辆非完整约束的必需条件,而车辆非完整约束可以有效解决GNSS信号长时间中断的情形下低成本INS+GNSS组合导航系统精度降低的问题。本文针对车载场景下的低成本消费级IMU,基于卡尔曼滤波和粒子滤波提出了一种估计IMU安装姿态的算法。该算法无需限制IMU相对于车体的姿态为小角度;随后,基于仿真平台对低成本消费级IMU进行建模,利用生成的若干组不同安装姿态的IMU数据对算法进行验证;最后进行车载测试。仿真结果和车载测试结果都表明,该算法可以准确地估计IMU相对于车体的安装姿态,对于低成本INS+GNSS组合导航系统精度的提高具有实际意义。     

GNSS-R海面目标成像仿真方法研究

结合物理光学法及传统复合电磁散射计算模型中的"四路径"方法,以GNSS信号为信号源,提出了一种基于高频散射理论的GNSS-SAR成像模型,建模过程考虑了多路径散射、遮蔽、漫散射等效应,较好地描述了电磁散射效应对海面场景GNSS-SAR成像的影响。根据电磁散射效应,分析了海面风速对成像效果产生的干扰情况,发现在本文仿真场景下,9 m/s风速海背景下的目标能够被识别出来,17 m/s风速海背景下的目标几乎淹没在海杂波中。