北斗系统多路径误差特性分析与消除策略

为了消除影响北斗系统高精度导航服务性能的多路径误差,文章基于实测数据提取多路径误差并分析其所具有的特性,探讨不同定位解算方式中的多路径误差消除策略。结果表明,多路径误差实时改正后的单点定位结果相比原数据解算结果有明显提高;基于北斗多路径误差周期的恒星日滤波算法消除了部分周期误差,基线解算坐标时间序列的精度有了明显的提高。这两种针对多路径误差的改正方法可以为北斗系统数据处理提供参考。     

小波分析和经验模态分解对BDS多路径误差削弱对比研究

在利用北斗卫星导航系统（BDS）进行高精度变形监测时,BDS信号产生的多路径效应是影响变形监测数据精度和可靠性的一个不可忽视的误差源. BDS有三种不同的轨道卫星,所形成的多路径误差较为复杂. 基于坐标域的多路径误差使用小波分析(Wavelet)和经验模态分解(EMD)进行原始序列降噪,对降噪后序列使用改进恒星日滤波(ASF)进行多路径误差剔除,两种方法分别对基线精度的E方向改善了38.6％和40.8％,N方向改善了59.1％和61.0％,U方向改善了57.8％和57.9％,EMD对坐标序列的平滑和基线精度改善较优.      

共模误差对坐标时间序列分析的影响

基于2013年至2018年环渤海地区GPS基站6年的观测数据,研究了共模误差对坐标时间序列分析的影响。首先利用主成分分析方法提取环渤海区域27个基准站的共模误差,以N、E、U三个方向的第一主成分来计算共模误差;然后使用最大似然估计法得到各测站剔除共模误差前后的噪声。发现在消除共模误差后,N,E,U方向的相对坐标时间序列得到改善,白噪声,闪烁噪声和随机行走噪声明显减小。结果表明,共模误差的剔除有效的提高了坐标时间序列分析的精度。     

中国境内IGS站共性误差提取方法比较

共性误差是连续运行观测站存在的一种时空间相关的误差,剔除GPS站点时间序列中的共性误差,对于提高站点坐标时间序列的精度及形变分析具有重要作用。目前,已提出的提取共性误差的方法主要有主成分分析法(PCA)和离散霍特林展开(KLE)两种。本文针对国内主要IGS站,利用GAMIT10.6解算IGS站观测数据获得坐标时间序列,并采用时间序列误差建模的方式分析周期项所含部分,进而获得残差序列。在残差序列基础上,采用不同方法提取共性误差,分析其共性误差对时间序列精度的影响,讨论各方法的优劣情况,得出提取共性误差的最优方法。     

基于小波变换的SA误差建模与预报

运用小波分析方法对GPS单点动态定位误差进行分解,提出了基于小波变换的信号去噪与粗差的定位和剔除方法。将时间序列分析方法用于SA误差建模,提出了基于小波变换的SA误差建模及预报方法,并通过实例验证了方法的正确性     

基于GPS的气象卫星数据地理定位精度验证

以天津渤海湾围海造田形成的规则人工基础设施为参照物,对长时间序列的FY-3B星250 m空间分辨率数据的几何定位精度误差进行量化,并在此基础上对几何定位精度进行了分析。研究发现,FY-3B星中分辨率卫星数据的几何定位精度存在较大误差,尚未完全达到1个像元或亚像元级的精度水平。纬度方向误差明显大于经度方向误差,纬度方向的几何定位误差整体在-2～-9个像元,经度方向误差基本处于±3个像元的水平。经度方向误差随时间序列的增加,呈偏西向偏东的发展趋势;纬度方向的几何定位整体偏北,且有向北扩大的趋势。在天顶角小于30°的范围内,经度方向误差并不随天顶角的增加而变化,而纬度方向误差随天顶角增加而缩小,且变化幅度在扩大。研究结果有助于改善FY-3B星中分辨率卫星数据的几何定位精度以及研究目前几何定位模型存在的问题。     

共模误差对陆态网测站速度场估计的影响

本文基于52个陆态网连续运行观测站和中国境内及周边10个IGS站近5年的坐标时间序列,利用相关系数加权的叠加滤波法定量计算坐标序列中存在的共模误差,并使用CATS软件分别估计测站各分量剔除共模误差前后的坐标时间序列的速度及其精度,结果显示:在E、N、U分量上,相对于原始坐标时间序列,由剔除共模误差的坐标时间序列整理而得的测站各分量估计速度与陆态网发布速度偏差的均值分别减小了7.32%,1.87%,7.84%,同时各分量估计速度的精度均值也分别提高了33.43%,21.11%,59.26%,这表明在估计区域的测站速度场时,若不剔除原始坐标序列中存在的共模误差,测站的运动速度及其精度可能会被不恰当地估计,即利用剔除共模误差后的坐标时间序列而得结果理论上更加准确可靠。     

基于独立分量法的新疆GNSS时间序列共模误差分析CSCD

共模误差(CME)是区域连续全球卫星导航系统(GNSS)网中的主要误差来源之一.针对GNSS时间序列具有非高斯分布特征,基于二阶统计量的主成分分析(PCA)难以准确提取出CME分量问题,采用具有高阶统计量的独立分量分析(ICA)对CME进行提取.以2011—2018年新疆区域GNSS坐标时间序列为例,将PCA滤波效果进行对比验证,分析了CME对GNSS坐标时间序列的影响,并对CME序列进行周期分析.结果表明:前6个独立分量包含CME分量,这可能与卫星轨道、地表质量负荷和时钟误差有关,ICA滤波后东(N)、北(E)、天顶(U)三个方向的均方根(RMS)值分别降低31.83%、32.29%、35.49%,速度不确定度分别降低44.14%、38.49%、43.32%,各测站的周期项振幅较滤波前更一致,有效地剔除了CME,提高了坐标时间序列的精度.     

基于BDS三频信噪比的多径误差检测技术研究

多径误差指间接波对直接波的破坏性干涉而引起的接收机与卫星的距离误差,具有时变特性,难以通过模型改正或差分技术等方法予以消除.但在存在多径干扰的情况下,同一颗卫星不同频率上的信噪比会发生波动,基于该特征,本文提出一种用信噪比检测多径误差的方法:基于北斗卫星导航系统(BDS)三频信噪比的多径误差数据,建立一个关于信噪比的统计量S■(实验环境)以及计算开阔环境(低多径环境)的检测阈值T,通过比较S■与T的大小关系来检测BDS卫星多径误差.实验结果表明:该方法可以有效探测BDS卫星多径误差,并基于检测阈值和位置精度因子(PDOP)的变化对该某段时间内的卫星予以剔除,获得更好的定位效果.     

基于小波分析的GPS双差观测数据消噪方法研究

通过双差方法难以消除的多路径误差、接收机观测噪声等非模型化误差会大大影响GPS动态定位的精度.基于小波分析的理论,对GPS双差观测数据序列的消噪问题进行研究,结果表明,利用小波去噪原理,可有效地从受到强噪声干扰的GPS观测数据序列中提取变形特征信息,增强基线解算的有效性,提高GPS定位精度,解决传统技术对GPS动态监测...     

Characteristics of multipath effects in GPS dynamic deformation monitoring

IntroductionThere are many factors that affect the precisionand reliability of GPS measuring. Generally, theerror sources can be grouped into the followingthree classes: errors correlated with the satellites(such as ephemeris error, satellite clock error,…     

利用非组合精密单点定位提取区域电离层延迟及其精度评定

提出了一种利用非组合精密单点定位（PPP）提取区域电离层延迟的方法,并将区域电离层延迟内插至用户站实施单频仿动态PPP,以检验电离层延迟的提取精度。结果表明,电离层延迟内插精度受电离层活动变化影响较小,2 d内均能保证优于1 dm;单频仿动态PPP的定位精度在平面方向约为4~5 cm,高程方向优于1 dm;为便于比较分...     

TDI CCD交错拼接推扫相机严格几何模型构建与优化

时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)交错拼接推扫相机,是指焦平面上交错成两行排列多个TDI CCD阵列,并采用推扫成像方式的光学相机。为兼顾空间分辨率与地面覆盖宽度,当前较多的高分辨率光学遥感卫星都搭载了此类相机。本文总结了此类相机的成像原理和特点,基于成像瞬间多片CCD共享一套外方位元素的特点构建了该类相机的"整体几何模型"。针对定位过程中的外部误差和内部误差,基于整体几何模型设计了相应的内外误差补偿方案,对该类相机几何模型的优化进行了研究。以8片TDI CCD交错拼接的天绘一号(TH-1)卫星高分相机原始影像为试验数据设计了多组试验对本文方法进行验证。结果表明:本文的整体几何模型可严格描述该类相机的原始几何物像关系;仅进行外部误差补偿时,影像定位精度显著提升,但各分片CCD影像残留有不同的系统误差;仅进行内部误差补偿时,影像定位精度没有显著提升,但各分片CCD影像定位精度的一致性得到明显改善;对内部、外部误差均补偿后,影像在X、Y、Z方向的定位精度皆优于2m,且各分片CCD影像定位精度具备一致性;将计算出的内部误差补偿参数应用于成像时间间隔22d的其他多景影像时仍达到了同样的定位精度。     

GPS动态监测中多路径效应的规律性研究

在分析GPS多路径效应特性的基础上,结合GPS动态变形监测的特点,对连续多天的观测数据解算结果采用滤波与周日位置求差相结合的方法进行数据处理。研究结果表明,多路径误差具有较强的周日重复性,在有效地削弱多路径效应的影响后,GPS动态监测的三维位置精度可以达到mm级,尤其是垂直方向的精度改善明显。     

基于广义延拓逼近法的QZSS卫星钟差内插精度分析

卫星钟差数据插值是高精度定位数据处理中的重要环节,其插值结果直接影响定位精度,但常用的插值或拟合方法具有不同缺点. 本文尝试将广义延拓逼近法应用于准天顶卫星系统(QZSS)卫星钟差数据的处理中,介绍了Lagrange插值法、切比雪夫拟合法和广义延拓逼近法的原理,以及滑动式与非滑动式的区别;然后使用QZSS钟差数据探讨三种方法的参数(组)取值与插值结果精度的关系;最后比较三种方法在各自最优参数(组)取值情况下对QZSS卫星钟差的插值精度. 结果表明:选取合理的参数组合,广义延拓逼近法完全适用于QZSS卫星钟差的插值,且插值精度明显高于其他两种方法.      

附加历元间约束的滑动窗单频实时精密单点定位算法

针对同时估计电离层延迟导致的单频精密单点定位解算秩亏问题,提出了一种附加历元间约束的多历元递推算法。该算法根据无周跳时前后历元模糊度不变的特性,在每一组多历元联合数据解算时,每颗卫星只设置一个模糊度参数,不需要外部先验信息约束即可解决秩亏问题。另外,本文算法同时考虑了参数及观测值之间的时间相关性,采用附加约束的平方根信息滤波对部分参数进行历元间约束,克服多历元算法的病态性,提高了算法的可靠性。试验采用全球分布的15个IGS跟踪站14 d的数据,静态定位精度优于3 cm,仿动态解约为1.5 dm。与同时估计电离层延迟的单频PPP方法相比,收敛速度提高了24%,与双频无电离层组合PPP的收敛速度基本一致,定位精度提高了30%,高程分量定位精度提高更为明显。     

区域参考站网支撑的PPP和RTK一体化服务及其性能

GNSS区域参考站网可为大范围PPP和RTK终端用户提供快速精密定位服务,然而不同技术体制下的误差影响因素及服务模式不同,服务端数据处理方法及终端定位性能也会有所差异。本文在实现参考站非差模糊度固定的基础上,给出了基于区域参考站网的PPP及RTK一体化服务方法,并对两种技术体制的终端定位效果进行了全面评估。采用西北某省站间距约100 km的CORS站网数据进行试验分析,结果表明,采用区域参考站网解算的整数钟/UPD产品进行PPP固定解动态定位时精度较高,水平方向RMS可达0.5 cm,区域大气改正数可以显著提升定位终端的初始化速度,对于PPP和RTK,60.0%和87.7%的时段单历元即可得到固定解。需要注意的是,基于VRS模式的RTK定位等价于大气强约束,在大气建模精度较差时定位精度会显著下降,而采用虚拟大气约束的PPP-RTK定位精度几乎不受影响。     

车载组合导航数据处理方法研究

在运用组合导航技术进行车辆定位导航过程中,由于环境、导航设备等因素的干扰,导航数据中会包含有较大误差的野值数据,使得导航结果与实际车辆的行驶轨迹发生较大偏差,从而给人们的日常生活带来不便。一方面,错误的导航信息会给用户增加不必要的麻烦,影响智能交通系统的发展;另一方面也影响组合导航技术的应用和推广。为此,本文提出了对车辆低速和车辆停止时的定位数据进行剔除,利用粗差剔除和多项式拟合等方法对定位数据进行分析处理,提高导航定位的准确性。跑车试验证明该方法可以有效地提高定位精度,满足车载导航的需求。     

滑动式广义延拓插值法在GLONASS钟差插值中的应用

在对卫星钟差数据进行插值处理时,所采用插值算法的精度,直接影响到卫星钟差插值结果的精度,继而影响了卫星导航定位的精度. 因此在对卫星钟差数据进行插值时,应选择适宜的插值方法. 将Lagrange插值法和切比雪夫多项式拟合法进行滑动,利用这两种传统的插值方法和滑动式广义延拓插值法,分别对历元间隔为5 min的GLONASS卫星钟差数据插值到历元间隔为30 s的钟差数据,再与历元间隔为30 s的精密钟差数据进行对比,分析三种插值方法在GLONASS卫星钟差数据中的应用效果. 结果表明:利用这三种插值方法对GLONASS钟差数据进行插值时,插值精度均能满足要求,且滑动式广义延拓插值法的插值精度最高.      

基于GF-KF修正RSSI的室内指纹定位方法

针对Wi-Fi信号易受噪声等外界不确定因素的影响以及移动终端接收信号强度指示（RSSI）与真实值存在偏差而导致定位精度不高的问题,本文提出了一种基于GF-KF修正RSSI的室内指纹定位方法．由于采集的RSSI不稳定,该方法利用RSSI类高斯分布的特性,对RSSI数据进行高斯拟合,以得到较为确定的RSSI值．在此基础上,引入卡尔曼滤波算法对拟合后的RSSI数据进行误差修正,结合加权K近邻（WKNN）匹配算法进行定位．实验结果表明:本文方法的平均定位误差为1.5 m,2.0 m以内的误差累积分布概率为90.06％,定位效果优于同类方法．