北斗系统在工程控制网中的应用实验与精度分析

提出利用北斗观测数据进行工程控制网建立的设想,本文利用香港CORS观测数据进行相关实验与结果分析。首先,通过GAMIT10.7软件对香港CORS站BDS、GPS观测数据进行解算;其次,以GPS解算结果为参考数据,检验BDS解算数据的精度;最后,根据实验结果分析基于北斗系统的工程控制网建立的有效性与可行性。结果表明,BDS基线解算与坐标解算均有着较高的精度,将北斗系统应用于工程控制网构建是切实可行的。随着我国北斗系统的进一步发展,其将会在更多的领域发挥更大的作用。     

GPS/BDS组合姿态测量及精度分析

给出了GPS/BDS组合双差观测模型和姿态测量解算算法,采用Kalman滤波进行动态基线解算的参数估计,利用LAMBDA方法固定双系统模糊度,获得动态基线固定解,最后通过基线的坐标系转换获得姿态角。比较了单系统和GPS/BDS双系统静态姿态角与动态短基线解算结果。试验结果表明,GPS/BDS组合姿态测量的精度和可靠性较GPS单系统都有显著提高。     

北斗数据工程控制网应用实验及精度分析

针对目前我国北斗系统已经开始实施全球化建设且地面最大可视卫星数已达到15颗的情况,该文提出利用北斗观测数据进行高精度工程控制测量的设想,并利用香港CORS站观测数据进行算例验证及精度分析,基于北斗系统观测数据控制网基线向量的稳定性和重复性,并将北斗系统计算结果与GPS进行对比分析。结果表明:北斗系统完全可以应用在厘米级定位精度的测绘领域;与GPS相比,北斗系统卫星星座尚未完全建成,一个卫星周期内北斗基线解算可用卫星个数不到GPS一半;数据解算过程中使用的北斗导航卫星精密轨道和钟差精度相对较低,各种精密解算软件使用的误差改正模型不够完善,误差消除不够彻底。     

北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析

通过实际采集的北斗卫星导航系统广播星历数据,计算北斗卫星导航系统卫星的位置,分析我国北斗卫星导航系统星座在不同纬度条件下的可视情况。采用两台BDS/GPS接收机同时接收北斗卫星导航系统与全球定位系统数据,单独利用北斗卫星导航系统与全球定位系统系统进行静态基线解算,结果表明,目前我国北斗卫星导航系统的定位精度和全球定位系统相当。利用单历元算法对基线进行"实时"解算,在X轴和Y轴方向北斗卫星导航系统精度稍差,在Z轴方向二者精度相当。     

一种高精度北斗基线解算软件的研制与性能分析

针对高精度载波相位相对定位解算的需求,研制了北斗基线解算软件BGO（BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System Office）。BGO能单独处理北斗及GPS数据,也可以将北斗与GPS观测数据进行联合解算。结合一高速铁路基础平面控制网（basic plane control network,CPI）的测试表明,BGO解算北斗基线X、Y、Z方向的分量精度分别优于1 mm、2 mm、1 mm,能满足高精度高速铁路CPI控制网的要求;BGO处理GPS数据的精度与TGO（Trimble Geomatics Office）软件、Bernese软件基本一致,处理北斗与GPS联合基线性能与TBC（Trimble Business Center）软件相当。相比独立系统,联合处理北斗和GPS数据能有效提高基线解算合格率与精度。     

北斗混合星座分层约束下的精密定轨方法

针对北斗导航卫星系统首创的GEO+IGSO+MEO混合星座设计,本文研究了根据不同星座,采取不同约束条件和数据处理策略的北斗卫星精密定轨方法,提出了一种针对北斗系统混合星座的分层约束精密定轨方案。该方案首先将北斗卫星分为非GEO(IGSO/MEO)和GEO两部分进行解算,利用GPS解算的公共参数对北斗IGSO/MEO精密定轨形成有效约束,然后固定GPS和北斗IGSO/MEO解算结果,最后单独对北斗GEO卫星进行强约束下的轨道解算。利用实测数据进行了精密定轨试验,试验结果表明:采用本文提出的方法,北斗GEO卫星和非GEO卫星三维重叠弧段轨道精度分别为0.688 m和0.042 m,比传统方法分别提高了54.2%和72.4%。另外,采用激光测距检核和测站坐标静态精密单点定位的方法对轨道精度进行了验证,激光检核精度提高了44.3%,测站坐标在水平和高程方向上精度分别平均提升了21.5%和20.7%。     

北斗系统姿态测量中周跳探测与修复方法

针对姿态测量基于短基线精密相对定位,而观测值的周跳直接影响基线解算精度,将导致姿态解算结果数据质量下降的问题,提出了姿态测量应用中的周跳组合探测修复方法。文章在分析姿态解算原理及误差影响程度的基础上,结合经典电离层残差法和多项式拟合法,探讨其在北斗卫星导航系统中周跳探测修复的方法原理、缺陷及对北斗数据探测修复效果,结合实际情况提出了姿态测量应用中的组合探测修复方法。采集真实数据实时解算,定量计算了修复后的基线解算精度和姿态测量效果,验证了所提出的方法可用于实际测量解算,处理后的姿态测量精度满足使用需求,研究结果对北斗姿态解算有参考价值。     

GPS/INS紧组合导航姿态计算方法选取分析

基于GPS/INS紧组合模式, 研究了方向余弦算法和四元数算法的解算过程, 并通过模拟数据试验, 分析了它们在姿态解算过程中对姿态漂移误差的影响。通过对比可以得出, 四元数法在相同模拟环境和相同解算阶数下, 其姿态解算精度要优于方向余弦算法, 且所用参数和约束方程均少于方向余弦算法。     

北斗区域系统解算对流层天顶延迟比对分析

在分析了当前GNSS主要的误差源,比较对流层延迟改正模型的基础上,应用Saastamoinen模型对BDS和GPS原始观测数据解算对流层天顶延迟,并对全球6个站点一个月的解算值进行比对分析,结果发现：北斗区域系统解算的ZTD相比于GPS结果,76%位于2cm之内,只有个别站点个别天的解算结果出现较大偏差,在中国周边站点解算结果优于其他地区站点。表明：北斗区域系统已经具备在中国周边同GPS相当的ZTD解算精度,为下一步北斗全球系统的建设奠定了坚实的基础。     

北斗卫星系统静态观测数据精度分析

基于卫星定位解算软件GAMIT/GLOBK 10.61版本,利用中国境内MGEX(the multi-GNSS experiment)项目测站观测的多星座数据(2017年001-200年积日)解算北斗卫星和GPS系统静态观测数据,对比分析北斗和GPS基线解算精度。结果显示,与GPS(32颗)相比,北斗卫星(14颗)的数据质量略差,北斗和GPS的基线重复性在基线长度方向精度分别为5.06 mm+12.11×10~(-9)和1.61 mm+1.63×10~(-9)。     

基于GAMIT对国家GNSS基准站进行的北斗基线解算分析

以国家GNSS站的多系统观测数据为研究对象,旨在以单系统解算为研究视角,通过GAMIT软件对BDS/GPS数据进行单系统解算的方法,力图为利用BDS/GPS做基线解算提供参照。实验结果表明,BDS基线解算的相对精度与GPS相当;单BDS数据解算的基线东西方向精度10～12 mm,较单GPS数据解算的基线东西方向精度低42%,高程方向的单BDS基线中误差25 mm,是单GPS基线高程方向中误差的2倍;而组合双系统解算能有效提升基线U方向的精度,提升1 cm左右。文中认为目前利用BDS进行基线解算的精度尚不与GPS精度相当,在利用北斗系统进行高精度定位中,还有许多问题值得探讨。     

基于北斗的建筑物监测精度分析

随着北斗系统的发展,北斗高精度定位技术应用于变形监测以及大型建筑物、构筑物的动态自动化监测方面展现出了巨大的优势.本文基于北斗和GPS双频载波相位数据处理的组合定位方法,并采用实验数据分析了北斗和GPS卫星可见数、DOP值和数据质量,通过解算建筑物变形监测实测数据对比分析了北斗、GPS及其组合系统定位结果的精度.结果表...     

一种利用GPS进行动态载体姿态测量的新方法

提出一种利用GPS进行载体姿态测量的新方法。这种方法利用接收机之间的波程差并结合当地水平坐标系与载体坐标系的转换关系来进行载体姿态的解算,从而避开对整周模糊度的求解,具有较高的计算效率及稳定性。通过仿真分析,证明该算法在理论上是成立的,并且测姿精度优于0.1°。     

一种利用GPS进行船只姿态测量的新方法

提出了一种利用GPS进行船只姿态测量的新方法。该方法利用接收机之间的波程差并结合当地水平坐标系与载体坐标系的转换关系来进行载体姿态的解算,从而避开了对整周模糊度的求解,具有很高的计算效率及较好的稳定性。通过对计算结果的分析,证明了该算法的有效性,其测姿精度优于0.5°。     

北斗中长基线静态测量精度初步评估

北斗卫星导航系统已于2012年12月27日开始正式提供区域服务,可为亚太地区用户提供定位、导航、授时和短报文通讯等服务,在精密定位方面有很大潜力。本文通过使用南方测绘GNSS后处理软件对长度范围为13~94km的6条基线的北斗静态测量数据进行处理,并将其解算结果与GPS相应解算结果和已知坐标进行比较,初步评估北斗静态测量精度。试验结果显示,基于广播星历对北斗中长基线(100km)静态测量(4h)数据进行解算的基线精度可达4cm,因此北斗中长基线静态测量已具有很大的研究价值和应用前景。     

北斗信号体制下三频CIR法模糊度解算方法研究

未来的GNSS系统将广泛使用三个频点的载波信号，极大地推动了利用载波对用户位置和速度等信息进行高精度解算方法的研究。利用载波进行高精度解算的关键是高成功率的确定载波相位整周模糊度。CIR算法基于整数引导估计准则确定载波相位模糊度整数解，算法实现简单，模糊度解算成功率较高，具有很大的实际应用价值。然而目前CIR法在实际应用中主要针对GPS信号体制，在北斗信号体制下是否具有良好的性能还有待验证。本文将CIR法应用于北斗信号体制下三频载波整周模糊度的解算，利用仿真数据对算法进行验证，并将解算结果与GPS信号体制下解算结果进行对比，验证CIR法在北斗信号体制下的可行性，分析不同信号体制下CIR法的解算性能和适用范围。     

一种基于北斗导航系统的多天线定向测姿方法研究

随着我国北斗导航系统的不断完善，北斗产业新兴发展，多种基于北斗系统的卫星导航技术应用于军民各个方面。本文提出了阻尼LAMBDA算法流程，利用北斗数据实现超短基线的单频单历元解算用于平台的多天线姿态解算，并利用仿真数据和实地测试验证了本文所提出的多天线姿态解算算法。     

四川北斗CORS试验网基线解算精度分析

连续运行参考站(CORS)是我国坐标框架维护和坐标基准服务的关键设施。本文研究了北斗系统(BDS)连续运行参考站的高精度基线解算及平差方法,并开发相应处理软件。针对四川省7个北斗连续运行参考站4天(2013/9/22—2013/9/25)的基线数据进行平差实验,结果表明四川省地区BDS基线解算精度较GPS基线解算精度差,BDS/GPS基线精度与GPS基线解算精度相当,随着基线长度的增加,BDS基线解算精度降低,相对精度可以达到10-6。     

北斗/GPS组合伪距单点定位性能测试和分析

目的 讨论了北斗/GPS伪距单点定位联合解算的数学模型,并根据北京、武汉两地的北斗/GPS双系统实测数据,在多种模拟遮挡环境下将北斗/GPS联合解算结果与北斗、GPS单系统在可见卫星数、PDOP值、定位精度、定位可用性等方面进行了对比分析。结果表明,相对于单系统伪距单点定位,北斗/GPS组合定位大大增加了可见卫星数,减小了PDOP值,并在观测条件较差的环境下有效地改善了定位精度、显著提高系统定位可用性。     

一种利用BDS/INS的杆塔姿态测量算法

基于姿态信息是状态监测的关键参数这一特征,提出一种北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite sys-tem,BDS)和惯性导航系统(inertial navigation system,INS)融合的杆塔姿态测量算法.由惯性传感器解算输出姿态信息得出基线向量搜索范围,提高了整周模糊度的求解成功率,并将BDS输出的姿态信息作为观测量,对INS解算出的姿态信息进行校正.经实例验证,该算法能有效解决卫星失锁带来的整周模糊度求解难的问题,并能进一步提高测姿精度.