北斗广域差分分区综合改正数定位性能分析

目前北斗广域分米级星基增强系统在钟差改正数、轨道改正数的基础上,提出了基于相位观测值的分区综合改正数,介绍了分区综合改正数的概念及单频、双频用户的使用方法与定位模型。利用中国范围不同地区的北斗观测数据和对应的分区综合改正信息,统计了单频和双频用户分区综合改正精密单点定位的精度,并对其收敛性进行了分析。通过与使用GFZ提供的北斗超快速精密星历的定位效果比较,验证了分区综合改正定位在实时定位中的优势。在此基础上进一步对中国范围内分区综合改正定位效果与分区中心距离的关系进行了分析,并对不同观测时间长度的定位效果进行比较。结果表明,经分区综合改正后的双频用户平均25 min内动态定位三维误差能收敛至0.5 m以内,收敛后的定位精度为水平0.15 m,高程0.2 m;单频用户平均20 min内动态定位三维误差能收敛至0.8 m以内,收敛后的定位精度为水平0.3 m,高程0.5 m。随着用户站距离分区中心越远,定位效果总体呈现变差的趋势。总体上,当用户在分区中心1 000 km范围内时,北斗广域分区综合改正数将能提供实时分米级定位服务。     

北斗WADS分区综合改正数拟合模型及定位分析

针对北斗导航与广域差分服务分区综合改正数缺失和切换造成的用户端定位精度恶化和重新收敛,提出一种同时适用于系统端改正数生成和用户端定位的分区综合改正数拟合算法。通过多个临近分区的分区综合改正数与待拟合分区的改正信息之间的双差残差对待拟合分区综合改正数进行拟合,可有效填补分区综合改正数的中断弧段。利用MGEX(Multi-GNSS Experiment)监测站的数据对拟合出的分区改正参数进行定位效果评估。采用拟合分区综合改正数进行动态定位,定位精度能达到水平0.20 m,高程0.44 m,较使用原始分区综合改正数精度仅降低8%左右,但能够有效保持定位结果的连续性和精度,在提高系统服务完整性及用户定位结果的可靠性方面具有积极意义。     

利用北斗连续运行参考站系统提高导航定位精度的试验

为了利用北斗连续运行参考站系统提高民用导航定位的精度,采用实时码差分定位技术提高车载导航仪的定位精度,通过自定义差分电文可实现北斗伪距改正数的播发,将系统的解算单元和播发单元分离从而实现分布式系统架构,采用基于最近物理参考站的码差分定位差分生成及播发策略提供海量用户并发服务。该系统实现了接收机终端算法与服务器软件算法的模型统一,并在东部某市实际北斗连续运行参考站系统中实际运用,测试验证了该算法的精度及系统的可靠性。     

分区综合改正:服务于北斗分米级星基增强系统的差分改正模型

针对分米级星基增强服务的需求,提出一种满足用户基于相位观测值进行单站定位的分区综合改正模型。该模型利用参考站网的观测数据,实时计算参考站对每颗卫星伪距和相位观测值的综合改正数,并将综合改正数按照分区的方式编排到广播电文并广播给用户使用。本文介绍了模型的原理,并分析了参数播发频度、用户站与分区中心距离等因素对用户定位的影响。建立基于分区综合改正数的星基增强数据处理系统,采用分布于中国不同区域的北斗观测站数据对系统性能进行评估。结果表明,双频用户动态定位平均10 min内收敛至误差小于1 m,平均平面精度能达到15 cm,高程精度达到20 cm。     

北斗实时精密单点定位与精度分析

基于武汉大学卫星导航定位技术研究中心播发的北斗实时轨道和钟差产品,采用攀达时空北斗双频手持接收机,通过实测数据分析了单北斗实时PPP的收敛时间和定位精度。测试结果表明,北斗双频手持机实时PPP收敛时间比GPS长约0.5h,但收敛后,可以达到分米级甚至厘米级的动态定位精度,与GPS实时PPP的定位精度相当。     

分米级广域精密定位系统方案探讨

阐述了分米级广域精密定位服务系统的基本架构及其关键技术.通过仿真分析得出,在该精密定位服务系统中,单频伪距差分用户定位精度可达1 m;单频载波相位差分用户定位精度可优于1 m;双频载波相位差分用户定位精度可优于0.5 m,达到了分米级定位.     

分米级广域精密定位系统方案探讨

阐述了分米级广域精密定位服务系统的基本架构及其关键技术。通过仿真分析得出,在该精密定位服务系统中,单频伪距差分用户定位精度可达1 m;单频载波相位差分用户定位精度可优于1 m;双频载波相位差分用户定位精度可优于0.5 m,达到了分米级定位。     

北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析

采用IGS、MGEX、北斗地基增强网的实时观测数据,研制北斗广域精密定位服务系统,实时生成北斗高精度轨道、钟差、电离层产品,提供厘米级北斗双频PPP、分米级单频PPP、米级单频伪距定位服务。对实时产品评估分析的结果表明:北斗卫星实时轨道与钟差产品URE统计精度约为2.0cm,实时电离层精度优于4.0TECU。采用全国分布的实时测站动态定位精度(95%置信度)评估分析表明:北斗双频PPP精度存在明显的区域特征,高纬度以及西部边缘地区的定位精度平面约0.2m,高程约0.3m;中部地区定位精度平面优于0.1m,高程优于0.2m,接近GPS实时PPP精度水平;北斗与GPS融合可以提高单北斗、单GPS的定位性能,尤其是显著加快了PPP收敛时间,收敛时间缩短到20min内。另外,除边缘地区外,北斗单频PPP实现平面0.5m,高程1.0m;北斗单频伪距单点定位实现平面2.0m,高程3.0m。     

综合伪距相位观测的北斗导航系统广域差分模型

我国区域北斗卫星导航系统为用户提供开放服务和授权服务两种服务方式,其中授权服务主要提供一维等效钟差改正数和完好性信息,实现更高精度的服务性能。北斗卫星导航系统提供的实时差分信息是基于CNMC平滑后的伪距观测数据计算,其精度受到残余伪距噪声的限制。为提升系统广域差分服务性能,本文提出了一种广域差分新模型。该模型综合了伪距及相位观测数据,并新增了轨道改正数。模型中经相位平滑的伪距观测值用于定义钟差改正数和轨道改正数的基准,而相位历元间差分观测值用于计算约束差分改正数的高精度相对变化。论文分析了数据采样率、测站个数等因素对新模型的影响,并采用中国区域内的观测站数据对新模型进行精度验证。试验结果表明:(1)基于新广域差分模型的GEO卫星UDRE指标相对原有模型提升了27%,IGSO卫星指标提升了35%,MEO卫星指标提升了24%;(2)基于新的广域差分模型,用户在南北、东西、高程方向的伪距定位精度分别提升了23%、32%和52%,实现了北斗系统用户导航定位三维定位精度优于1m的指标。     

北斗二号与北斗三号完好性参数设计差异分析

针对能够标识北斗二号与北斗三号系统服务完好性的参数差异问题,该文从完好性参数定义、导航电文结构、参数内容和播发方式等方面对北斗二号和北斗三号系统完好性参数播发现状进行了比对分析,并对各类参数的工程实现情况进行了比较,结果表明:在兼容北斗二号基本导航服务相关系统完好性参数的基础上,北斗三号增加了可快速标识服务精度及预测精度的完好性参数;受多方面的约束与局限,北斗二号仅具备提供单频改正的广域差分增强服务的能力,且无相关国际标准规范支撑,而北斗三号为能获取国际民航组织测试认证,已立足于国际相关标准规范进行了可支撑单、双频改正的星基增强服务工程实现.     

SBAS星历改正数及UDRE参数生成算法分析

星基增强系统(satellite based augmentation system,SBAS)通过地球同步轨道卫星实时播发导航卫星星历改正数和完好性参数,以提升用户定位精度和完好性.采用最小方差法解算GPS星历改正数,利用卡方统计进行改正数完好性检核,并依据星历改正数方差-协方差信息计算SBAS用户差分距离误差(us...     

北斗区域导航系统的PPP精度分析

北斗卫星导航系统的开放运行为其在高精度领域的应用提供了可能,系统精密单点定位性能受到了极大关注。本文首先介绍了北斗区域导航系统的星座和BDS/GPS跟踪网,分析了基于国内布站定轨的北斗卫星精密轨道和钟差精度。在此基础上研究了北斗区域导航系统静态、动态精密单点定位精度,并与GPS定位结果进行比较。实测算例表明:北斗精密单点定位可以实现静态厘米级、动态分米级的定位精度,达到目前GPS精密单点定位水平。     

Instantaneous re-initialization in real-time kinematic PPP with cycle slip fixing

The network-based real-time kinematic (RTK) positioning has been widely used for high-accuracy applications. However, the precise point positioning (PPP) technique can also achieve centimeter to decimeter kinematic positioning accuracy without restriction of inter-station distances but is not as popular as network RTK for real-time engineering applications. Typically, PPP requires a long initialization time and continuous satellite signals to maintain the high accuracy. In case of phase breaks or loss of signals, re-initialization is usually required. An approach of instantaneous cycle slips fixing using undifferenced carrier phase measurements is proposed, which leads to instantaneous re-initialization for real-time PPP. In the proposed approach, various errors such as real-time orbit and clock errors, atmosphere delay and wind-up effects are first refined and isolated from integer cycle slips. The integer values of cycle slips can then be estimated and fixed with the LAMBDA technique by applying a cascade cycle slip resolution strategy. Numerical experiments with different user dynamics are carried out to allow a comprehensive evaluation of efficiency and robustness of the cycle slip fixing algorithm. The results show that the cycle slips can be fixed correctly in all cases considered and that data gaps of up to 300?s can be connected with high confidence. As a result, instantaneous re-initialization is achieved in the real-time PPP processing.     

SBAS orbit and satellite clock corrections for precise point positioning

The quality of real-time GPS positions based on the method of precise point positioning (PPP) heavily depends on the availability and accuracy of GPS satellite orbits and satellite clock corrections. Satellite-based augmentation systems (SBAS) provide such corrections but they are actually intended to be used for wide area differential GPS with positioning results on the 1-m accuracy level. Nevertheless, carrier phase-based PPP is able to achieve much more accurate results with the same correction values. We applied SBAS corrections for dual-frequency PPP and compared the results with PPP obtained using other real-time correction data streams, for example, the GPS broadcast message and precise corrections from the French Centre National d’Etudes Spatiales and the German Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Among the three existing SBAS, the best results were achieved for the North American wide area augmentation system (WAAS): horizontal and vertical position accuracies were considerably smaller than 10 cm for static 24-h observation data sets and smaller than 30 cm for epoch-by-epoch solutions with 2 h of continuous observations. The European geostationary navigation overlay service and the Japanese multi-functional satellite augmentation system yield positioning results with biases of several tens of centimeters and variations larger by factors of 2–4 as compared to WAAS.     

BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法

针对我国地区观测数据的实验定位结果精度问题,该文提出BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法,研究了BDS/GPS单参考站非差实时动态定位算法模型,流动站使用非差误差改正数,不需要进行双差观测值的组合。参考站将非差误差改正数传递给流动站,对流动站的观测值进行误差改正,可以直接固定流动站的模糊度。实验表明:在我国南方地区BDS精度要优于GPS,而在北方地区,BDS/GPS定位精度和GPS定位精度明显优于BDS。并且与单系统相比,组合系统的可视卫星数明显增加,改善了卫星空间几何分布结构,从而提高了导航定位的可用性和精度。     

北斗/GPS实时精密卫星钟差融合解算模型及精度分析

实时GNSS精密单点定位(PPP)技术必须使用实时的高精度卫星精密轨道和钟差。本文研究了精密卫星钟差融合解算模型及策略,并利用滤波算法实现了北斗/GPS实时精密卫星钟差融合估计算法。仿真实时试验结果显示:获得的北斗/GPS实时钟差与GFZ事后多GNSS精密钟差(GBM)的标准差在0.15 ns左右;使用该钟差进行GPS动态PPP试验,收敛后水平精度优于5 cm,高程精度优于10 cm;使用仿真实时钟差进行的北斗动态PPP与使用GFZ事后多GNSS精密钟差开展的试验相比精度相当,可实现分米级定位。     

BDS/GPS精密单点定位收敛时间与定位精度的比较

采用武汉大学卫星导航定位技术研究中心发布的北斗精密卫星轨道和钟差,在TriP 2.0软件的基础上实现了BDS PPP定位算法,并利用大量实测数据进行了BDS/GPS静态PPP和动态PPP浮点解试验。结果表明,BDS静态PPP的收敛时间约为80min,动态PPP的收敛时间为100min;对于3h的观测数据,静态PPP收敛后定位精度优于5cm,动态PPP收敛后水平方向优于8cm,高程方向约12cm;与GPS PPP类似,东分量上定位精度较北分量稍差。当前由于BDS的全球跟踪站有限,精密轨道和钟差精度不如GPS,因此BDS PPP的收敛时间较GPS长,但收敛后可实现厘米至分米级的绝对定位。