基于GPS的外测设备精度鉴定测姿方法的研究与应用

全球定位系统（GPS）不仅可以提供运动目标的高精度位置、速度信息,而且应用相对定位技术,通过合理的天线布阵,可以实现运动目标高精度姿态的测量。从GPS测姿原理入手,分析了外测设备精度鉴定任务的特点及测姿要求,通过多种方法和大量数据验证了系统的可行性,并在实际任务中得到了应用。     

基于GPS独立定位的道路延伸方向地图匹配算法

针对目前的地图匹配算法普遍只能修正垂直道路方向的GPS定位误差,而对道路延伸方向的定位误差修正方法研究很少,仅有的研究成果应用又不理想的问题,本文通过定量分析GPS速度与定位误差的关系,设计了一种GPS位置修正基准的确定方法,据此设计了一种基于GPS独立定位的地图匹配算法,重点用于修正道路延伸方向的GPS定位误差。运用某大城市的实测GPS数据,进行了上述地图匹配算法的验证。结果表明,相比现有算法,利用文中设计的地图匹配算法获得的GPS定位精度明显有所提高,从而可为GPS数据用户提供更高质量的信息基础。     

GPS高程拟合方法在风场测量中的应用

在风力发电场场址测量中,GPS定位测量技术可以得到高精度的平面位置和大地高差,但在实际应用中,地面点的高程常采用的是正常高高程系统,因此,需将GPS大地高转换成正常高。针对面积较大或地形变化比较复杂的GPS测区,灵活运用GPS高程拟合的方法和GPS水准方法进行施测,可以提高拟合精度,并通过实测数据,验证了该方法的有效性。     

手持GPS测量面积变形误差研究

手持GPS有简单方便的面积计算功能。讨论了手持GPS面积计算的原理与方法。手持GPS计算面积时先将WGS-84坐标转换为高斯平面直角坐标,再以平面直角坐标求解面积。高斯平面直角坐标选择直角坐标系中央子午线离所测地区距离越远,误差就会越大。计算了相对误差并对面积计算结果进行了修正,结果表明:面积修正起到了减小误差的作用。     

基于SIFT特征匹配和射影变换的控制点快速量测方法研究

针对无人机影像控制点量测人工作业量大的问题,本文提出了一种基于SIFT特征匹配算法和射影变换关系的无人机影像控制点位置预测方法:首先对控制点影像和待量测影像进行匹配,然后利用同名像点坐标计算影像间单应矩阵,最后计算待量测影像上的控制点坐标,达到控制点位置预测的效果。基于VS2010平台开发控制点位置预测软件并进行测试。实验表明:该软件可用于无人机影像控制点位置预测,大大提高了控制点量测效率。     

以固定长度为条件提高GPS测姿精度的方法

本文在介绍GPS姿态测量技术原理的基础上,探讨了在近景目标三维测量系统中提高GPS测姿精度的新方法。该方法用固定长度为限制条件的条件平差解算姿态参数,并以实例验证了此方法在改善GPS测姿精度方面的有效性。     

GPS/IMU组合定位定向系统设计

介绍了一种组合低成本的GPS和IMU(Inertial Measurement Unit)来获得高精度姿态、位置和速度信息的方法。文中介绍了GPS／IMU组合系统的设计方案及系统的硬件和软件设计，并给出了实验结果。该组合系统将来安装于炮兵测地车后，不仅可以提高测地的精度，而且在采样率、可靠性等方面比单独采用GPS定位的方法更有优势。     

RTK和普通相机自主绝对定向的碎部测图方法

针对近景摄影测量影像立体测图中需要物方控制点并对其分布要求高,以及GPS RTK碎部测图无法解决GPS信号不佳处的测量问题,提出一种将GPS RTK和普通相机相结合的联合碎部测图技术。利用GPS RTK与近景相机相对位置关系及GPS RTK三维坐标来计算相机摄站坐标,降低了测量过程中获取拍摄中心位置信息的难度;利用相邻像对中GPS RTK标靶中心像点坐标,对相邻像对进行绝对定向,有效避免了测量过程中对控制点的依赖性。实验结果表明:该技术碎步点测量精度优于10cm,可用于GPS信号遮挡区域的城市大比例碎部测图,并较传统的碎部测图具有更高的效率,具有广阔应用前景。     

大范围GPS水准拟合模型误差的平差补偿

大范围GPS水准拟合模型,必然存在模型误差.考虑模型误差,对所选的GPS水准拟合模型进行修正.给出将模型误差视为随机的或非随机附加参数的两种平差模型,予以平差补偿的方法.通过一个大测区GPS水准实测数据,对这两种方法进行分析和验证,并给出具体计算和应用方法.     

手持GPS辅助的数字刺点方法

介绍了数字刺点方法的详细工作流程,借助手持GPS设备进行野外数字刺点,实时导航数据快速抵达目标像控点实地位置,在Global Mapper中对数字影像进行缩放浏览,在影像上标定好具体像点位置、点之记、现场作业照片,测量地面坐标后以数据库形式将成果回传内业。该方法能提高刺点可靠性和效率,在纹理稀少测区应用中具备较强实用性。     

GPS载波相位定姿技术在目标侦查测量中的应用

对测量仪器安装在晃动基座上目标测量问题，提出了一种用GPS载波相位确定晃动基座的姿态，从而确定出目标位置的方法。实验显示，该方法精度高、响应时间快。     

SDINS/GPS in-flight alignment using GPS carrier phase rate

The alignments of the strapdown inertial navigation system (SDINS) utilizing GPS carrier phase rate measurements is introduced. In this paper, a measurement model of GPS carrier phase rate under two antenna configurations is derived in order to be used for the SDINS alignment process. For in-flight alignment, the performance of the proposed SDINS/GPS integration method is analyzed using the covariance analysis and the overall performance is briefly confirmed by the navigation result of a van test. Furthermore, we find that during in-flight alignment the proposed SDINS/GPS integrated system using GPS carrier phase rate measurements can be implemented in real time because the integer ambiguity problem resulting from carrier phase measurements is avoided.     

同时估计电离层延迟的单频精密单点定位方法

提出一种基于单频码和相位观测量的单频精密单点定位方法,将每个观测量的电离层延迟量与接收机钟差、对流层天顶延迟、接收机位置、相位模糊度一起作为未知参数。采用约化参数的平方根信息滤波与平滑算法进行参数解算。该方法适用于实时定位和事后处理,且不需要外部的电离层模型。采用全球分布的32个IGS监测站16 d实测数据进行静态解算试验,结果表明E、N、U方向的RMS分别为0.023 m、0.018 m、0.059 m;基于一组机载GPS数据进行动态解算试验,得到E、N、U方向的RMS(与载波相位动态相对定位结果比较)分别为0.168 m、0.151 m、0.172 m。     

长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法

基于区域参考站网的网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)方法是实现全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)高精度定位的主要手段。研究了一种长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法,首先采用长距离参考站网GPS/BDS多频观测数据确定宽巷整周模糊度,利用引入大气误差参数的参数估计模型解算GPS/BDS双差载波相位整周模糊度;然后按照长距离参考站网观测误差特性的不同,分类处理参考站观测误差,利用误差内插法计算流动站观测误差,以改正流动站GPS/BDS双系统载波相位观测值的观测误差;最后使用流动站多频载波相位整周模糊度解算方法确定GPS/BDS载波相位整周模糊度并解算位置参数。使用长距离连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)网的实测数据进行实验,结果表明,该方法能够利用长距离GPS/BDS参考站网实现流动站的厘米级定位。     

利用码相二次差分与Jarque-Bera检验进行实时周跳探测

对伪距与载波相位观测值进行二次差分构造周跳检验参数,并利用Jarque-Bera方法对历元窗口内的周跳参数进行正态分布检验,较好地实现了周跳的实时探测。利用实测GPS静态数据以及车载GPS动态数据进行了周跳探测算例分析,结果表明,此方法能够实时探测出周跳,并能有效修复周跳。     

利用精密星历进行单点定位的数学模型和初步分析

精密单点定位(Precise Point Positioning,简称PPP),是相对于一般的单点定位而言的,它是利用GPS的精密星历和钟差文件,以载波相位和伪距为观测资料,进行独立的单点精密定位.它的特点在于各站的解算相互独立,计算量远远小于一般的相对定位.尝试以伪距为观测值,利用JPL给出的精密星历(*.sp3)和钟差(*.clk),进行精密单点定位的试验,取得了初步的结果.     

高精度GPS差分载波相位多普勒/INS新型全组合解算机载TLS外方位元素

在提出单历元解算GPS模糊度技术的基础上 ,使用INS间接法误差模型 ,提出了一种GPS双差载波相位多普勒 /INS全组合Kalman滤波的新方法 ,高精度直接解算机载TLS中的外方位元素。仿真数据试验表明 ,其姿态精度高于 1 0″,位置精度高于 1 0cm。     

Integrated GPS/INS navigation system with dual-rate Kalman Filter

A dual-rate Kalman Filter (DRKF) has been developed to integrate the time-differenced GPS carrier phases and the GPS pseudoranges with INS measurements. The time-differenced GPS carrier phases, which have low noise and millimeter measurement precision, are integrated with INS measurements using a Kalman Filter with high update rates to improve the performance of the integrated system. Since the time-differenced GPS carrier phases are only relative measurements, when integrated with INS, the position error of the integrated system will accumulate over time. Therefore, the GPS pseudoranges are also incorporated into the integrated system using a Kalman Filter with a low update rate to control the accumulation of system errors. Experimental tests have shown that this design, compared to a conventional design using a single Kalman Filter, reduces the coasting error by two-thirds for a medium coasting time of 30?s, and the position, velocity, and attitude errors by at least one-half for a 45-min field navigation experiment.     

北斗信号体制下三频CIR法模糊度解算方法研究

未来的GNSS系统将广泛使用三个频点的载波信号，极大地推动了利用载波对用户位置和速度等信息进行高精度解算方法的研究。利用载波进行高精度解算的关键是高成功率的确定载波相位整周模糊度。CIR算法基于整数引导估计准则确定载波相位模糊度整数解，算法实现简单，模糊度解算成功率较高，具有很大的实际应用价值。然而目前CIR法在实际应用中主要针对GPS信号体制，在北斗信号体制下是否具有良好的性能还有待验证。本文将CIR法应用于北斗信号体制下三频载波整周模糊度的解算，利用仿真数据对算法进行验证，并将解算结果与GPS信号体制下解算结果进行对比，验证CIR法在北斗信号体制下的可行性，分析不同信号体制下CIR法的解算性能和适用范围。     

Removing attitude-related variations in the line-of-sight for kinematic GPS positioning

We are presenting a method for removing attitude-related variations (ATTRVs) in dynamic 1 Hz GPS positioning. The ATTRVs are separated into vertical and horizontal components. These result from the translational and rotational motions of the vehicle, which is a marine research vessel in our case. We have developed new observation equations that use corrected pseudoranges and carrier phases to account for ATTRVs. In the present contribution, we are only focusing on the vertical signals. These modeled ATTRVs are included as corrections in the line-of-sight (LoS) to each GPS satellite in the RINEX data sets using a new software called RNXATTCOR. Precise IGS sp3-orbits are used as inputs together with precise lever arm coordinates of the onboard GPS antennas, observations from the marine inertial navigation system and a priori 3D position of the vessel. The corrected RINEX data sets are then processed using kinematic processing or sequential processing in Precise Point Positioning (PPP) mode. The reduction of the standard deviation from a running mean in the final processed GPS time series is about 95%. The current method is being proposed for marine geodesy science applications such as along-track calibration/validation of altimetry products, and also for applications related to offshore kinematic high precision GPS positioning such as drilling, offshore platforms stability, marine pipeline positioning, earthquake monitoring and tsunami detection.