GPS、RTK的相关技术与应用技巧

一、RTK技术 差分GPS定位技术是一种高效的定位技术，它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，另一台用来测定未知点的坐标一称移动站，基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站，移动站根据这一改正数来改正其定位结果，从而大大提高定位精度。[第一段]     

天线相位中心偏差变化及改正模型对精密单点定位精度的影响

利用精密单点定位程序对IGS站的实测数据进行计算,结果表明:平面方向,天线相位中心偏差和变化对精密单点定位精度影响较小;高程方向,天线相位中心偏差可造成厘米级的影响,天线相位中心变化的影响约5 mm;相比相对天线相位中心改正模型,使用绝对相位改正模型具有更多优点,尤其用于高精度GPS授时其精度明显提高.     

DCB对精密单点定位精度影响研究

分析精密单点定位观测模型中的卫星钟差改正项(包含硬件延迟偏差改正),给出采用IGS精密卫星钟差产品进行卫星钟差改正时的硬件延迟偏差改正方法.并通过实测数据定量分析硬件延迟偏差改正在静态及动态两种定位方式中的影响.实验结果表明:精密单点定位中,硬件延迟偏差改正对静态定位的影响很小,可以忽略;对动态定位的影响可达到cm级,应该加以考虑.     

联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法，针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足，提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网，并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明，在有效格网点覆盖充足的地区，BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当；而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数，也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

Bernese软件评估北斗静态定位精度

对Bernese软件进行二次开发以解算北斗观测数据。分别采用精密单点定位和相对定位模式,对分布在全球的13个北斗观测站2013\|07\|23～29观测数据进行单独的北斗和GPS定位解算。结果表明,二者的精密单点定位精度存在cm级差异,相对定位精度存在mm级差异。     

实时GLONASS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位

研究非差实时GLONASS精密卫星钟差的估计方法,并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件,依据全球均匀分布的GNSS参考站实测数据,基于非差消电离层组合载波和伪距观测量,实现了GLONASS实时精密卫星钟差估计。实验结果表明,自主估计的实时GLONASS卫星钟差与ESA发布的最终精密钟差具有较好的一致性,互差优于0.5 ns|用于实时精密单点定位,能够获得静态定位cm 级精度,仿动态定位水平方向5~15 cm、高程方向10~30 cm的精度。     

BDS卫星端差分码偏差对定位的影响及改正模型研究

分析GPS时空参考点下卫星钟差参数改正原理,结合伪距观测方程推导BDS单频及双频消电离层组合在标准单点定位、精密单点定位下的差分码偏差（DCB）改正公式。采用MGEX发布的DCB文件,分别进行多个测站的定位解算。结果表明,BDS伪距B1B2及B1B3双频定位DCB改正前E、N方向精度较单频差,严重影响定位精度,改正后E方向精度提高在dm级,N、U方向提高在m级;精密定位下B1B3组合DCB改正后与B1B2组合定位结果非常吻合,静态及仿动态下精度都有提高。     

一种基于网格虚拟参考站的伪距差分定位方法

为增强国家大地点坐标的安全性,在网络伪距差分方法基础上提出一种网格伪距差分方法。该方法将经纬线网格的交点作为虚拟参考站,将基准站的伪距改正数内插到网格虚拟参考站上,播发各虚拟参考站坐标和伪距改正数,最终实现流动站用户伪距差分定位。实验表明,该方法能获得与多基准站伪距差分定位方法相当的精度,实时水平方向定位精度优于1 m。     

顾及OSB改正的BDS-3新频点精密单点定位精度分析

基于武汉大学发布的BDS-2/3观测量偏差(OSB)改正产品,采用国内8个iGMAS测站1个月的观测数据,分析OSB改正前后对B1I/B3I旧频点及B1C/B2a新频点2种组合模式下BDS-2/3伪距单点定位(SPP)和精密单点定位(PPP)精度的影响。结果表明,B1I、B3I、B1C和B2a的OSB年均值为-80～70 ns,各频点OSB年稳定性分别为3.41 ns、5.87 ns、2.04 ns和2.32 ns。在BDS-2/3伪距单点定位方面,改正后B1I/B3I组合的3D方向定位精度优于2.53 m, B1C/B2a组合的3D方向定位精度优于3.84 m,二者精度提升均不明显。在BDS-2/3精密单点定位方面,B1I/B3I组合的3D方向定位精度优于7.7 cm,提升约20.6%,收敛时间约为38 min,提升约7.3%;B1C/B2a组合的3D方向定位精度优于3.7 cm,提升约11.9%,收敛时间约为36 min,提升约16.3%。     

BDS-3精密单点定位性能比较分析

基于西安测绘研究所发布的BDS-3精密轨道和钟差产品,研究B1C-B2a双频组合的卫星端差分码偏差（DCB）改正模型,并分析中国科学院发布的DCB产品的稳定性。采用10个MGEX测站7 d的观测数据,对非差非组合和无电离层组合模型下的B1I-B3I、B1C-B2a两种双频组合的BDS-3精密单点定位精度进行对比分析。结果表明,BDS-3静态定位精度水平方向优于2.0 cm,高程方向优于2.5 cm,收敛时间在31 min左右;模拟动态定位精度水平方向优于3.4 cm ,高程方向优于4.1 cm,收敛时间在60 min左右;B1I-B3I、B1C-B2a两种双频组合定位精度相当且收敛时间较为接近,二者都可用于北斗精密单点定位。     

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北斗广域差分分区综合改正数评估

介绍北斗广域差分服务新增的分区综合改正数的原理及使用方法，并采用共天线方式进行连续7 d的实际测试。结果显示，未升级过的单频终端伪距定位精度水平方向为2 m，高程方向为3 m，单频分区定位精度水平方向为0.55 m，高程方向为0.80 m；B1B2双频动态分区定位精度水平方向为0.30 m，高程方向为0.55 m。对观测数据进行事后解算，结果显示，在改正信息连续、稳定的情况下，双频动态定位精度水平方向为0.35 m，高程方向为0.50 m；静态模式定位精度水平方向为0.12 m，高程方向为0.22 m。不同分区改正信息取得的静态定位收敛结果之间存在微弱差异，但对定位结果的RMS影响不大。     

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高精度室内地图辅助VLC与PDR融合定位

针对传统室内定位方式存在的忽略地图精度对于整体定位精度的支撑性作用、需要额外的辅助设施和附加模块以协助定位系统实现目标点定位、定位信标的保密性差、定位信号源与辅助基站等具有较强的信号辐射等问题,本研究引入高精度室内地图辅助,提出了一种VLC与PDR融合的室内定位算法。首先,本研究摒弃了传统人工勾绘方式,在室内扫描机器人turtlrbot平台上（装载有二维激光扫描雷达）,利用Gmapping二维栅格地图构建算法,生成高精度室内地图。在此基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法结合高精度地图信息实现VLC与PDR融合定位。该融合定位算法较好地结合了VLC定位与PDR定位各自的技术优势,实现了VLC定位结合高精度地图信息对PDR定位自适应动态纠偏,对于进一步实现新型低成本、无信号辐射、保密性强、附加模块少的高精度室内定位提供了较好的理论与技术支撑。实验结果表明：在高精度室内扫描地图构建过程中,其测距分辨率<0.5 mm,VLC与PDR融合定位算法的整体定位精度为1.33 m,平均定位响应时间为0.58 s。     

城市隐伏活断层探测中采集参数的研究

根据波动方程有限差分原理,通过设定不同的观测系统参数,对浅层活断层模型进行正演模拟。同时结合实际资料,讨论适合于浅层城市活断层探测的采集参数。结果表明,采用小道距、小炮距以及适合于地震主频的数据采集方法可以得到高质量的浅层地震资料,有利于提高隐伏活断层上断点的定位精度。     

极地地区北斗三号单点定位精度分析

为分析BDS-3在极地地区的定位精度,选取两极地区10个MGEX站连续7 d的观测数据进行SPP和PPP实验。结果表明,BDS-3在两极地区可见卫星数及PDOP基本一致,平均可见卫星数约为9颗,PDOP约为2.3。BDS-3各频点间定位精度相差不大,南极地区SPP定位精度略优于北极,特别是U方向。北极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和5 m,南极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和2 m。BDS-3在两极地区PPP定位精度相当,与GPS定位精度基本一致,各频点组合定位精度在E、N、U方向均优于2 cm。     

北斗中长基线动态定位首次固定时间和定位精度分析

给出单基站北斗中长基线动态定位的数学模型和误差处理策略，基于中国天津、武汉和广东CORS站网的多条中长基线实测数据，对模糊度首次固定时间和定位精度进行评估与分析。结果表明，对于目前的北斗区域系统而言，北斗中长基线的首次固定时间与测站纬度和观测时段有明显的相关性，中国北方地区的平均首次固定时间约为2 h，中部地区约为1.5 h，南方地区不到1 h，同一条基线不同时段的首次固定时间存在差异；模糊度正确固定后的动态解算精度RMS在东方向、北方向、高程方向分别为2.5 cm、2.1 cm和6.1 cm。     

两种伪距IFB模型在多系统融合精密单点定位中的性能分析

选取全球52个MGEX测站连续7 d的数据对两种伪距频间偏差（IFB）模型在多系统融合精密单点定位中的性能进行统计分析,第一种IFB模型是对每个GLONASS卫星估计一个IFB参数,第二种模型则是采用频率号的一次线性函数估计IFB参数。结果表明,静态条件下两种伪距IFB模型在E、N、U三个方向上定位精度相当;动态条件下两种模型在E、U方向上精度相当,第二种模型比第一种模型在N方向上定位精度提高21%。相同条件下两种伪距IFB模型的收敛速度相差较小且均能达到指定精度,而第一种伪距IFB模型需要估计更多参数。因此综合考虑定位精度和收敛时间,在进行多系统融合精密单点定位时建议采用第二种模型进行伪距IFB估计。     

基于SSR信息的GPS实时精密单点定位性能分析

连续接收10 d CNES实时播发的以状态空间表示的数据流信息，数据流的完整性可达91.769%；结合卫星广播星历实时恢复精密卫星轨道与钟差得出，CNES播发的实时数据流轨道三维位置精度优于4.5 cm，钟差精度优于0.09 ns。用得到的卫星轨道和钟差对10个IGS测站10 d观测数据进行精密单点定位解算，得出基于SSR信息的RTPPP可以实现23 min收敛到10 cm精度的定位性能，单天解三维点位精度优于3 cm。