BDS/GPS组合相对定位方法及精度分析

基于BDS/GPS联合定位的时空基准统一,详细介绍了BDS/GPS定位的数学模型。在伪距双差和载波相位相对定位两种算法的基础上,利用自编的BDS/GPS定位程序处理了实测的BDS/GPS短基线数据。最后对比和分析了在BDS、GPS、BDS/GPS三种模式下的定位精度水平。本文的分析为BDS/GPS的定位提供了参考,得出一些有益的结论。     

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

北斗/GPS组合相对定位及精度分析

针对单系统卫星定位中存在的多种问题,详细阐述了BDS/GPS组合定位原理,在统一时空基准条件下,通过算法实现BDS与GPS数据融合,对实测数据处理,分析BDS/GPS组合相对定位的定位精度。结果表明,BDS/GPS组合相对定位能够有效增加空间可视卫星数、改善了PDOP值。在中长基线下,BDS定位精度与GPS相当;长基线下,组合定位精度优于单系统,且稳定性较好。     

BDS/GPS融合精密定位理论与算法研究

正北斗卫星导航系统是首个异构星座,是目前完全运行的唯一的三频导航系统,集导航定位、授时、用户监测、短报文通信于一体。BDS具有的独特优势,有利于改善DOP(dilution of precision)值、削弱大气误差、缩短模糊度初始化时间等。BDS与GPS融合卫星资源的利用,将成为BDS逐步走向国际卫星导航领域的一个过程。本文分析BDS与GPS在时空参考框架、星座结构、信号内容、数据质量等方面的差异性,研究BDS/GPS融合高精度相对定位关键技术。提出了一套BDS/GPS静态与动态相对定位算法,并开展了大量的试验研究,如铁路CPI控制网静态数据处理,基于相对定位精度因子RPDOP(relative positioning dilution of precision)分析的快速静态定位,不同范围与挑战性环境下RTK(real time kinematic)定位等,验证本文理论算法研究的正确性。本文主要内容如下。     

BDS/GPS单频软件接收机算法研究与实现

随着卫星导航定位技术及接收机的发展,软件接收机已成为当前研究的热点之一。根据北斗卫星导航定位系统（BDS）的接口控制文档（ICD）,分析了BDS B1I信号,提出了一种基于并行码相位和并行频率捕获的算法,实现了对BDS-B1I/GPS信号的捕获跟踪、导航电文解码。利用HG-SOFTGPS02采集器采集的数据进行BDS/GPS定位,验证了该算法的可行性与合理性。     

BDS/GPS组合单点定位与伪距双差算法分析

文章介绍了BDS/GPS组合系统伪距单点定位与伪距双差的数学模型与算法,讨论了BDS/GPS组合系统的时空基准统一以及伪距双差定权模型的问题。最后为了验证模型与算法的可靠性和可行性,利用安徽理工大学校园内坐标已知的GPS观测点进行数据采集,利用自编程序进行数据处理。结果表明BDS/GPS组合系统伪距双差较伪距单点定位精度有较大的提升,单点定位精度可以达到5m以内,伪距双差可达2m以内。     

基于GPS／北斗网络RTK算法实现与结果分析

随着GPS现代化的发展以及中国北斗二代的实施,GPS／BDS组合导航系统在各个行业领域和亚太地区各个国家得到日益广泛的应用,国际海运事业无线电技术委员会（RTCM）增加了北斗卫星导航系统（BDS）星历电文并支持BDS载波相位差分应用使得北斗的地基增强系统在各行业中的应用更加重要。本文介绍相对定位基本模型,单基站实时运态（RTK）与多基站RTK基本原理以及虚拟参考站（VRS）定位方法,通过采集GPS／BDS观测值,分析单基站RTK与多基站定位结果。结果表明,若流动站与基准站距离较短,多基站与单基站定位精度均能得到厘米级定位结果;在流动站与基准站距离较长时,GPS／BDS双频多基站RTK的定位精度能达到厘米级定位结果,可用性强。      

BDS/GPS组合系统定位性能分析

本文通过对比分析BDS、GPS、GLONASS、Galileo的发展现状和服务性能,探讨了BDS/GPS组合导航定位的相对优势。从可见性和定位精度方面对BDS/GPS组合系统的定位性能进行了仿真分析,给出了定量分析结果。仿真结果表明,采用BDS/GPS组合系统导航定位能够有效提高用户的定位精度和可见性,研究成果对BDS/GPS组合导航定位的精度验证和工程实现具有一定的参考价值。     

GPS/BDS组合系统相对定位模型和精度分析

北斗卫星导航系统2012年底已能满足亚太地区的导航定位需求.文章针对相对定位模式,给出了GPS/BDS组合定位的伪距相对定位和载波相位相对定位模型,并通过实测数据的精确处理对北斗系统的可用性及GPS/BDS组合能达到的精度进行分析,验证了GPS/BDS组合系统相对定位模型的正确性,为北斗系统的推广应用提供了参考.     

BDS+GPS手持机支持下的网格伪距差分定位

我国各省CORS站建设逐步完善,以及我国BDS卫星导航系统在亚太区域提供服务,促进了BDS+GPS双模融合伪距差分定位的研究和发展。目前,在PC机上伪距差分定位早已实现,且算法也已经比较成熟,但在移动终端上进行BDS+GPS双模融合伪距差分定位向用户提供服务方面还比较薄弱,针对这一问题,本文提出了将网格伪距差分定位算法嵌入到手持机,并且实现了手持机实时网格伪距差分定位。本文阐述了方法原理并进行了车载试验分析,结果表明,在与TBC软件动态解算结果作为已知准确值的外符合精度方面,手持机BDS+GPS双模融合网格伪距差分定位结果的水平精度为0.522 1 m,在水平方向上可以达到亚米级定位精度。     

卡尔曼滤波方法的BDS/GLONASSRTK定位算法

针对单系统RTK定位精度以及稳定性不足的问题,该文提出了BDS、GLONASS双系统联合RTK定位方法,通过对双系统进行时空基准统一,基于附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型双系统RTK定位算法的研究,开发了BDS/GLONASS双系统RTK定位程序,对超短基线、短基线实测数据进行计算,并且与GPS系统结果进行比对。实验结果表明,BDS、GLONASS、BDS/GLONASS这3种模式定位精度虽稍逊于GPS,但也能够达到厘米级精度,从而提供高精度的定位服务。     

GPS／GLONASS／BDS多模融合伪距单点定位模型精度分析

GNSS伪距单点定位速度快且不存在整周模糊度问题,其原理简单易于编程实现,所以在进行GNSS数据处理时,经常用到该方法。本文以GPS、GLONASS、BDS多模融合为例,简单介绍多模融合存在的坐标统一、时间基准统一问题,再详细介绍多模融合伪距单点定位原理以及解算模型,基于Visual Studio2010平台,编写GPS、GLONASS、BDS多模融合的伪距单点定位及单点测速程序。结合相关算例,对该程序多系统伪距单点定位的精度以及单点测速精度进行分析。      

不同高度截止角下BDS/GPS定位分析

研究了BDS/GPS联合RTK定位的理论和算法,主要包含了BDS/GPS组合系统在不同高度截止角下的可视卫星数与PDOP值的比较;BDS与GPS观测量精度的初步评估;双频联合RTK定位的模糊度解算和定位性能的分析等。得出如下结论:BDS/GPS组合系统的可视卫星数相对单系统明显增多,PDOP值减小,在大高度截止角下,其空间几何强度依然很高;随着高度截止角的增大,BDS与GPS受多路径影响明显减弱,其中GEO卫星受多路径影响最大;BDS观测量精度与GPS相当。BDS/GPS双频联合定位的定位精度相对于GPS或BDS虽没有明显提高,但在大高度截止角下,依然可以成功固定模糊度并实现高精度定位。这将显著改善GPS或BDS单系统双频RTK定位在受遮挡环境下的可用性和可靠性。     

石油工程GNSS精密单点定位研究及软件研发

针对传统的GPS相对定位模式已不能满足石油工程项目快速发展的需求,如在非洲或沙漠地区,通常难以获取高精度的参考点来进行GPS相对定位,而且GPS单系统则严重依赖于其单系统的稳定性、观测值数目及质量。随着我国北斗导航定位系统(BDS)的发展,使得GNSS多系统日趋完善,使用GNSS多系统精密单点定位方法则可满足现今的石油工程要求。因此,基于目前已建成运行的GNSS多系统(BDS/GPS/GLONASS)对多系统组合的精密单点定位进行了研究,采用精确的时间系统模型,并综合了抗差Kalman滤波估计及Helmert方差分量估计的方法来增强系统的抗粗差能力及合理分配各GNSS系统的权比关系。基于该研究,自主研发了BDS/GPS/GLONASS精密单点定位软件,并采用实测数据对理论及软件进行验证。结果表明,采用BDS/GPS/GLONASS多系统能够有效提高定位结果的稳定性及精度,可为石油工程行业提供定位技术支持。     

BDS精密相对定位精度的GAMIT分析北大核心CSCD

为了验证GAMIT用于BDS精密相对定位的可靠性与精度,该文以BDS短基线和长基线实测数据,基于GAMIT软件的不同解算策略进行BDS精密相对定位实验。由实验结果可知,GAMIT用于BDS短基线解算,相对于GPS在水平方向基线分量差值优于3mm,在高程方向基线分量差值优于3mm;GAMIT用于BDS长基线解算,相对于GPS在水平方向的基线分量差值优于6mm,在高程方向基线分量差值优于1.3cm。研究结果表明,GAMIT可用于BDS的精密定位解算且精度较高。     

BDS/GNSS融合精密单点定位性能分析

随着北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网成功,基于BDS的应用研究正在如火如荼的进行中,尤其是包括BDS在内的多频多模融合定位正成为研究的重点. 利用MGEX (Multi-GNSS Experiment)多个测站的BDS、GPS、GLONASS、Galileo观测数据,基于RTKLIB开源代码,在Visual Studio 2017平台上进行了BDS/GPS、BDS/GLONASS、BDS/Galileo三种组合系统的精密单点定位(PPP)实验,从静态PPP、动态PPP、可见卫星数、精度衰减因子(DOP)等方面对比分析了三种组合系统的定位性能. 实验结果表明:BDS/GPS组合系统的可见卫星数最多,各DOP值最小,静态PPP收敛后三个方向的精度优于6 cm. 不论是静态PPP还是动态PPP,其定位性能都最好;BDS/GLONASS、BDS/Galileo组合系统动态PPP的定位抖动较大,可见卫星数都要小于BDS/GPS组合系统,收敛时间较长,两者的动态PPP定位性能也差于BDS/GPS组合系统.      

城市环境下GPS/BDS融合伪距定位性能分析

观测环境的优劣对卫星定位结果有着显著影响,城市环境信号遮挡强、多路径效应明显,导致定位连续性差、可靠性低。文中讨论GPS/BDS时空系统统一以及融合解算中伪距定位数学模型,利用香港地区城市环境实测数据对GPS/BDS双系统融合伪距定位结果与GPS、BDS单系统在可见卫星数、PDOP值、定位连续性、可靠性等方面进行比较分析。结果表明:多系统融合伪距定位相比单系统增加可见卫星数,减小PDOP值,明显改善城市环境定位连续性,小幅度提高定位精度。     

BDS+GPS相对定位精度因子分析

提出了GNSS相对定位大气精度因子,即对流层精度因子TrDOP和电离层精度因子IDOP,能够更全面地评估中长距离相对定位参数估计精度。首次从精度因子的角度论证了BDS与GPS融合对测量时间效率的影响。BDS/GPS系统融合后,模糊度精度因子ADOP、相对几何位置精度因子RGDOP、TrDOP值减小,达到与延长观测时间一致的效果。通过TrDOP和IDOP值分析,表明BDS/GPS系统融合有利于对流层和对流层参数估计。     

BDS/GPS融合定位中系统偏差补偿模型及其性能分析

多系统的融合定位可有效提高用户导航定位的连续性、可靠性及定位精度。针对BDS、GPS观测量间存在系统间偏差的实际情况,建立了顾及系统误差的BDS/GPS融合定位模型,即在函数模型中增加附加参数来吸收系统间偏差,构造了新的顾及先验信息的融合定位模型,分析了这种新融合模型的特点及其对定位结果的影响。利用不同品牌接收机在中国不同地域对新的融合模型进行试验,试验结果表明:BDS、GPS观测量存在系统间偏差,且不同接收机的系统间偏差量值并不一样;增加系统参数的融合定位模型能较好地吸收BDS、GPS观测量的系统间偏差的影响,改善其融合导航定位性能;在观测卫星数不足、单系统不能定位的情况下,考虑先验信息的融合定位模型仍能获得较好的定位结果。     

北斗区域卫星导航系统定位性能的纬度效应

与全球定位系统（global positioning system,GPS）不同,北斗区域卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）采用了5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆轨道卫星的混合星座,星座分布不均匀。特殊星座决定了不同纬度地区用户的可见卫星数量和观测几何结构存在明显差异,用户的导航定位性能存在明显的纬度效应。分别从理论模型和实际观测两个方面对不同纬度地区用户的可见卫星数目、观测几何结构和导航定位性能进行较全面分析,使用了多家厂商的接收机,在不同纬度地区进行了GPS、BDS以及两系统融合定位试验。结果表明,BDS定位性能存在明显的纬度效应,即定位精度随纬度升高而降低;GPS导航定位性能没有明显的纬度效应;BDS/GPS数据融合可以减弱纬度效应,提高导航定位服务的精度和可靠性。