利用单频GPS／Galileo组合观测值的导航性能分析

针对不同观测值的初始方差比值,对比GPS／Galileo组合单点定位的结果。利用不同测站的观测数据和广播星历数据进行单频GPS／Galileo组合单点定位试验。结果表明,组合GPS／Galileo单点定位的平面方向精度优于2m,高程方向精度优于4m,点位精度优于5m;相比于GPS单系统,GPS／Galileo组合系统在平面方向的定位精度略有提高,高程方向的定位精度改善率为11％。同时给出基于4颗IOV卫星的Galileo单点定位结果。     

Galileo/GPS组合观测值模糊度解算方法研究

Galileo和GPS的多个频率可形成有良好特性的组合观测值,利用这些组合观测值可以直接解算载波相位模糊度。本文选用不同波长的Galileo/GPS多频组合观测值,按不同组合方式分步固定整周模糊度,并计算出每步模糊度解算的成功率。本文研究表明,选用合理的观测值组合方式,Galileo/GPS组合观测值模糊度解算方法能以较高的成功率固定组合观测值模糊度及基本载波模糊度。     

利用Galileo多个载波观测值解算整周模糊度的方法研究

利用GNSS进行高精度导航定位的前提是正确固定载波相位观测值的整周模糊度。由Galileo系统的4个载波观测值可以形成诸多有良好特性的组合观测值,利用这些组合观测值,结合MCAR方法,可以有效地确定整周模糊度。MCAR方法是一种利用多个载波观测值及其组合直接解算整周模糊度的方法,通过一系列“层叠”步骤,最大化模糊度解算的成功率。利用Galileo组合观测值,采用五步层叠的MCAR方法,分析选用不同的观测值组合时模糊度解算的成功率。比较发现,如果选用适当的长波长观测值组合,MCAR方法能够以较高成功率固定Galileo E5a或E5b甚至是E2-L1-E1信号的模糊度。借助Galileo组合观测值和MCAR方法,Galileo信号能够提供稳定可靠的高精度导航定位服务。     

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.      

利用Galileo IOV卫星观测数据的单点定位精度分析

介绍了Galileo单点定位数学模型,在对各项误差进行改正的基础上,利用MGEX跟踪站连续7d的IOV卫星观测数据进行Galileo伪距单点定位试算。结果表明,基于4颗IOV卫星的Galileo单点定位的性能低于全星座的GPS单点定位,其中Galileo单点定位的水平方向精度优于4.5m,高程方向精度优于9.0m。相比于GPS单系统,增加Galileo卫星后的GPS/Galileo组合单点定位在3个坐标分量上的定位精度均有不同程度的提高。     

Helmert方差分量估计在GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合精密单点定位权比确定中的应用CSCD

多星座组合定位可以提升导航定位性能,但不同星座观测量组合时需要考虑合适的随机模型.传统方法是根据经验直接设定各系统的等价权重,但会导致随机模型确定不精确,从而影响组合系统的性能提升.将Helmert方差分量估计方法应用于GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合精密单点定位(PPP)中,以自适应确定各系统间权比.采用国际GNSS服务(IGS)MGEX(Multi-GNSS Experiment)观测网的10个测站一周的观测数据进行静态和仿动态试验.结果表明:采用Helmert方差分量估计定权方法可显著提高GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合PPP的收敛速度,与等权定权方案比较,静态模式下平均提高52%,仿动态模式下平均提高64%.因定位精度主要由载波相位观测值精度和误差修正水平决定,在静态和仿动态测试中Helmert方差分量估计方法对定位精度没有明显改善.     

基于小波变换的GPS精密单点定位中的周跳探测

基于双频观测值的Melbourne-Wübbena组合和Geometry-free组合,提出了利用连续小波变换方法来探测GPS相位观测值中的周跳,论述了GPS精密单点定位中的周跳探测和连续小波变换方法探测周跳的算法,说明利用高斯函数的一阶求导小波变换对周跳的多尺度分解的敏感性,能够提高组合观测信号的信噪比,准确定出1周左右的周跳发生位置,从而可以提高利用非差观测值解算周跳和模糊度的效率,并给出具体算例验证了本方法的可行性和有效性。     

GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析

利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galileo系统的卫星位置，并计算出DOP值，比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值。与单个系统相比，GPS／Galileo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加．其DOP值明显变小；同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化，发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星．其DOP值也能达到导航定位的要求。     

BDS三频长基线RTK定位性能分析

实时动态定位(real-timekinematic, RTK)技术作为不可替代的精密定位技术之一,在很多领域发挥着重要作用。BDS多频信号的播发将提供多种三频RTK组合定位方式,因此本文进行了多种BDS三频组合长基线RTK解算实验,并与GPS和Galileo系统三频组合进行对比。实验结果表明,BDS卫星可用性优于另外2种系统。BDS B1I/B2b/B3I三频组合长基线RTK定位性能最优,优于GPS和Galileo,模糊度固定率在90%以上,模糊度固定初始时间在60 min以内,定位精度可以达到厘米级;其余3种BDS-3三频组合长基线RTK定位性能低于GPS和Galileo,或者与其相当。     

BDS-3多频点伪距单点定位性能研究

针对目前有关北斗三号系统伪距单点定位研究较少,未对三号系统多个频点的定位性能进行对比分析的现状,本文利用实测数据对三号系统多个频点的定位性能进行了研究,并联合BDS-2、Galileo进行了同频伪距单点定位试验,统计分析了组合定位多个频点的同频定位结果。试验结果表明：目前三号系统单独定位能力有限,不适合单独定位;BDS-3/Galileo同频组合定位可以弥补BDS-3新频点单频定位时卫星个数不足、数据不完整导致的定位精度过差的情况,同时能够提高Galileo的定位精度;BDS-2/3的B3I频点与BDS/Galileo组合的B2b频点的定位精度均与GPS的L1频点的定位精度相当。     

亚太地区BDS-3/GNSS组合系统单频单点定位性能分析

针对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)向全球提供定位、导航和授时(PNT)服务后的定位性能评估问题,基于MGEX (Multi-GNSS Experiment) WHU2站7天实测数据,从可视卫星数、几何精度衰减因子(GDOP)、定位精度、定位成功率和伪距残差方面分析了BDS-3及BDS/GNSS组合伪距单点定位(SPP)性能. 结果表明:在亚太地区,BDS-3具有比美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo更优的SPP性能,其水平、垂直和三维精度分别为1.19 m、2.34 m、2.38 m,三维精度比北斗二号卫星导航系统(BDS-2)、GPS、GLONASS和Galileo 的SPP精度分别提升了54.8%、27.2%、86.4%和1.2%. 此外,BDS/GPS/Galileo组合能获得最优的SPP精度,其水平、垂直和三维精度分别为0.96 m、1.66 m、1.77 m,相较于BDS-2/BDS-3 SPP分别提升了18.6%、19.4%和17.3%.      

多系统卫星融合定位数据的稳定性和精度比较分析

论述GNSS多系统融合定位的数学模型、分析各项误差处理策略以及参数估计方法,基于日本东京海洋大学RTKLIB软件进行GPS、GLONASS、Galileo、BDS多系统融合定位试验,并分析其动/静态定位稳定性和精度。试验结果表明:GNSS多系统融合收敛时间与GPS单系统相比缩短30%~50%,定位精度与GPS单系统相比可以提高20%~50%。此外,在卫星高度截止角大于40°和不利观测环境条件下,单系统可见卫星数不足,从而导致无法进行连续定位,但多系统融合可视卫星可获得比较好的定位精度,在建筑物密集区、山区和卫星遮挡较为严重的恶劣条件下具有实际应用价值。     

Android智能手机GNSS定位性能分析

随着全球卫星导航系统(GNSS)的发展和移动通信技术的进步,用户对位置服务(LBS)提出了更高的要求. 本文采用市面上常见的两部Android智能手机采集GNSS数据,对Android智能手机伪距单点定位(SPP)和单频精密单点定位(PPP)算法进行研究,分析了在不同条件下智能手机的SPP、单频PPP定位性能. 结果表明:在使用多普勒平滑伪距和信噪比随机模型的基础上,Android智能手机GPS单系统的SPP定位精度可达3 m,GPS、Galileo、GLONASS、北斗卫星导航系统(BDS)四系统定位精度可达亚米级. 在单频PPP静态定位中,在GPS单系统下,定位精度仅能达到米级,且收敛时间较长;在GPS、Galileo、GLONASS、BDS四系统下,定位精度可达亚米级,且平面方向可在40 min内收敛. 在单频PPP动态定位中,手机的定位精度仅能达到米级.      

GNSS非差非组合数据处理与PPP-RTK高精度定位

本文首先回顾了GNSS差分和组合数据处理的起源、特点和应用,并阐述了其在多频多模背景下的局限。然后,引出了非差非组合数据处理的诸多优势,介绍了构建满秩非差非组合函数模型的消秩亏方法。基于该方法,本文系统构建了系列非差非组合PPP-RTK模型,包括伪距加相位和仅用相位两大类。两类模型均考虑不同的大气约束而衍生出电离层加权、浮点和固定3种变体,且所有模型均顾及码分多址和频分多址两类系统。最后,本文测试分析了非差非组合PPP-RTK在无人船、无人机和农机应用中的动态定位性能。试验结果表明,3个场景下的模糊度首次固定时间均在10 s以内,模糊度固定成功率在96%以上,水平定位精度优于2 cm,高程定位精度优于5 cm。在Galileo+GPS+BDS三系统农机定位中,仅用相位PPP-RTK与伪距加相位PPP-RTK定位性能相当。与Galileo+GPS双系统定位相比,三系统PPP-RTK将模糊度首次固定时间从几百秒缩短至几秒,模糊度固定成功率从85%左右提升至99%以上,定位精度提升了30%左右。     

Assessing the IRNSS L5-signal in combination with GPS,Galileo, and QZSS L5/E5a-signals for positioning and navigation

The Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS), which is being developed for positioning services in and around India, is the latest addition to the global family of satellite-based navigation systems. As IRNSS only shares the L5-frequency with GPS, the European Galileo, and the Japanese Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), it has at least at present a limited interoperability with the existing systems. Noting that the L5-frequency capability is under development even for GPS, this contribution assesses the interoperability of the IRNSS L5-signal with the GPS, Galileo, and QZSS L5/E5a-signals for positioning and navigation using real data collected in Perth, Australia. First, the noise characteristic of the IRNSS L5-signal and its comparison with that of the GPS, Galileo, and QZSS L1/E1- and L5/E5a-signals is presented. Then, the L5-observables of combined systems (formed from IRNSS, GPS, Galileo, and QZSS) are assessed for real-time kinematic positioning using the standard LAMBDA method and for instantaneous attitude determination using the constrained LAMBDA method. The results show that the IRNSS L5-signal has comparable noise characteristics as that of the other L5/E5a-signals. For single-frequency carrier phase-based positioning and navigation, the results show better ambiguity resolution performance of L5/E5a-only processing than that of L1/E1-only processing.     

遮挡环境下GPS／GLONASS／Galileo组合PPP性能分析

对于城市遮挡环境下单GPS系统精密单点定位(PPP)性能较差的问题,本文采用多系统融合来改善PPP性能,通过不同卫星高度角,将城市四周环境分为正常环境、一般遮挡、较重遮挡等三种环境.分别采用GPS、GPS／GLONASS、GPS／Galileo、GPS／GLONASS／Galileo不同的模式,对香港4个连续运行参考站进行遮挡环境下的静态PPP模拟实验,结果表明:多系统组合能够有效弥补城市四周遮挡环境下卫星的不足,并且GPS／GLONASS、GPS／Galileo、GPS／GLONASS／Galileo组合相对单GPS系统下的PPP性能有着不同程度的改善.