GLS完好性故障监测性能研究

卫星着陆系统(GLS)作为先进的航空新技术,其主要功能是为终端区精密进近的机载设备提供信号修正增强服务,为实现整个系统高精度离场和精密进近的功能发挥着重要作用. GLS完好性是终端区进近着陆引导应用的重要参数,是可靠性的重要依据,然而目前普通用户只关注导航定位的精度而没有考虑定位结果的可靠性,航空导航领域的机载对定位结果的可靠性要求极高,因此针对完好性故障监测性能展开研究分析,提出了一种接收机钟差调整策略并对其有效性进行仿真验证,并验证了完好性故障排除及未排除两种情况对定位精度及完好性的影响,进而证明完好性故障监测可保障GLS的系统性能、运行能力和安全性能达到预期要求.      

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。     

双导航定位系统伪距单点定位方法与精度分析

为了研究北斗卫星导航系统与全球定位系统伪距单点定位的差异,详细介绍了北斗系统、全球定位系统单伪距单点定位以及双系统联合伪距单点定位的解算模型,并分别编写了北斗系统、全球定位系统单系统和组合后双系统联合伪距单点定位程序。以辽宁连续运行参考站和广西连续运行参考站的数据为实验数据,计算并分析了双系统与单系统相比较的结果。结果表明:在辽宁站上北斗系统定位精度要次于全球定位系统定位精度,在广西站上北斗系统定位精度和全球定位系统定位精度相当。双系统单点定位精度要优于北斗系统单系统定位精度。     

北斗与GPS组合伪距单点定位精度分析

主要介绍了北斗与G PS组合单点定位时的原理和模型,根据自编程序,利用同济大学TJA站的数据进行计算及分析比较GPS伪距、北斗伪距、北斗/GPS组合伪距单点定位的精度。结果表明：北斗伪距单点定位的精度平面方向上达到3m以内,高程方向优于8 m ,满足普通导航定位的需求。北斗/G PS组合伪距单点定位精度明显优于单系统。在单系统观测条件差时,组合系统可以减少对单一系统的依赖性,而且还可以增强卫星定位的稳定性和可靠性。     

区域电离层建模的单频伪距定位验证

针对电离层单层模型无法满足单频用户定位精度要求的问题,该文建立了区域电离层斜路径模型和单星多项式函数模型。基于河北省区域CORS站的实验结果表明:该文建立的区域电离层模型的拟合精度比CODE中心的格网电离层模型提高了近80%。并将其应用于北斗、GPS单频伪距单点定位,得出北斗的单点定位高程和平面定位精度分别优于3和2m,GPS的单点定位高程和平面定位精度分别优于1.5和1m;相对于CODE,GPS和北斗在平面及高程方向的定位精度均提高了50%左右。结果证明,采用斜路径电离层模型和多项式函数模型,可以较好地反映区域电离层的精细结构。     

不同函数模型的精密单点定位性能分析

针对精密单点定位常用的无电离层组合模型、非组合模型和Uofc函数模型的静态和仿动态精密单点定位定位性能问题,该文利用2015年10月27日MGEX 94个跟踪站点的静态观测数据,分别从观测残差、收敛时间和定位精度3个方面对其进行了对比分析。实验结果表明:(1)非组合的观测残差最小,内符合精度最高,收敛时间最长;(2)无电离层组合观测残差最大,内符合精度最差,收敛时间最短。3种函数模型无论是静态还是仿动态精密单点定位,都具有相当的定位精度,静态精密单点定位在水平方向的定位精度优于1cm,高程方向的偏差优于3cm;仿动态精密单点定位在水平方向的定位精度优于1.5cm,高程方向优于4cm。     

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。     

四川省BDS PPP可行性及精度分析

随着北斗系统(BDS)为亚太地区提供服务,我国北斗系统双频精密单点定位(PPP)的可行性与定位精度有待研究,为此本文首先探究了BDS双频无电离层组合PPP算法及卡尔曼滤波参数估计策略,并在此基础上开发相应数据处理软件,对四川连续运行参考站的BDS观测数据进行处理分析,结果表明BDS可以在四川省实现PPP,其平面精度5cm以内,高程精度10cm以内,定位精度目前不及GPS PPP。     

基于精密单点定位技术的机载POS定位精度分析

首先介绍了POS系统定位原理和精密单点定位的原理、数学模型,然后结合湖南某区六架次直升机航摄获得的惯导轨迹数据,对精密单点定位与多基站事后差分解算结果进行比较及定位精度分析,结果表明:精密单点定位相对于多基站事后差分定位在水平方向、高程方向可分别达到10 cm左右的相对精度。可为困难地区无基站航摄提供有益参考。     

GPS单频精密单点定位软件实现与精度分析

建立了半和改正单频精密单点定位的数学模型,利用单频栽波相位与C/A码伪距观测值,综合考虑各种误差改正模型,开发了单频精密单点定位解算模块TriP-SF,利用不同运动状态的实测数据进行了静态、静态模拟动态、车载动态及机载动态定位试验.试算结果表明,单天静态平面与高程定位精度均达到cm级,略低于当前双频精密单点定位的精度;动态定位平面位置精度为0.2～0.3 m,高程方向为0.5 m,能够满足dm级的定位要求.另外,动态定位精度与载体机动性的强弱有一定的相关性.     

无人机倾斜摄影支持下的1∶500高精度三维测图方案及应用

研发了一种适合于大范围1∶500的无人机测图方案，围绕平面和高程点位中误差在5 cm以内这一核心目标，从无人机的平台稳定性、空中精准定位飞控、空三与三维建模及模型与影像结合的多视角测图等方面进行了设计。在广州马沥村的应用表明，本文研究的无人机倾斜摄影方案可以满足1∶500高精度的三维测图，并具有较高的效率。     

GBAS testbed development in Taiwan with a prototype GPS/GBAS receiver

In this paper, we present the development of a local area differential GPS testbed of the ground-based augmentation system (GBAS) as the future airport navigation facility in the Taipei Flight Information Region (FIR) in Taiwan. The testbed is mainly a GBAS ground facility, which consists of a ground station, three GBAS receivers, and a VDL (VHF data link) broadcast antenna. We also present an airborne GPS/GBAS prototype receiver in this paper. The airborne subsystem (a GPS/GBAS receiver) receives the correction messages from the ground subsystem to perform a differential GPS (DGPS) positioning. In order to provide an ILS-look-alike approach and landing, the output messages of the airborne receiver are packed in an ARINC 429 format. The proposed airborne system has a software-based global navigation satellite system (GNSS) receiver structure.     

基于嵩山定标场的无人机数据快速成图应用

无人机作为一个高效的测绘平台,越来越多地被应用到生产作业中。研究无人机数据快速成图的技术基础,基于GPU加速的同名点匹配技术,并根据嵩山定标场的测绘需求进行试验。采用无人机获取的影像16 179张,结合场内高精度地面控制点,快速处理得到嵩山定标场约50km2的高精度数字正射影像图(DOM),精度为平面点位中误差2.7cm,约0.5个像素。通过试验验证基于无人机数据快速成图的高效率和高精度,同时为后续的国产卫星、大型航测相机、无人机等定标检校提供参考。     

千寻北斗地基增强网络下的实时观测数据解码及定位性能分析

2016年5月,千寻位置网正式公开运营北斗地基增强系统。作为国内首家商用北斗地基增强系统,千寻位置网可以为全国大部分范围内的用户提供高精度定位服务。本文首先介绍了千寻北斗地基增强系统观测数据的传输格式,然后在武汉、重庆两地分别对千寻北斗地基增强网络的RTK、RTD定位服务进行了性能测试。结果表明,其定位性能能够达到实时RTK厘米级和RTD亚米级,同时验证了解码程序的正确性。本文的研究内容对于北斗地基增强系统的应用推广具有一定的借鉴意义。     

面向电网巡检的多旋翼无人机航测系统关键技术研究及应用

针对无人机电力巡检所面临的定位精度低、近距离巡检操控难度大、自动化程度低、人为操控事故风险高等问题,本文提出了利用多旋翼无人机RTK差分定位技术、复杂塔型飞行规则机器学习算法等无人机航测系统技术,研发面向电网巡检的无人机智能操作系统及控制终端,提升电网线路日常管理和应急指挥的规范性、便利性和经济性,为电网管理部门提供一种低成本、易操作、高效率、机动灵活的新型巡检模式。     

利用低空无人机摄影测量快速构建矿区线状地物信息

矿区线状地物是矿山生产建设的重要部分,狭长的形态特征和有限的测量人力限制了监测工作。低空无人机摄影测量具有响应快、周期短、精度高、易操作、成本低的特点,而且获取数据内容丰富、可视性强,为矿区线状地物的快速监测提供了可能。本文选取典型高潜水位井工矿区的线状地物——以矿区专用铁路和防洪堤坝为例,设计3个相对航高（50、75、100 m）作业方案,快速构建矿区线状地物信息,评价模型结果的平面和高程精度,并检验了其可靠性,讨论了无人机摄影测量的时间与效率的权衡问题。研究表明,低空无人机摄影测量可快速获取矿区线状地物的厘米级地形信息,具有较高的平面与高程精度,平面精度可达1∶500比例尺地形图的要求,高程基本能满足1∶1000比例尺制图规范。植被覆盖对模型高程值的精度影响显著,模型内部的空间关系相对稳定可靠,经成本与效率的权衡后优选相对航高100 m为最优作业方案。矿区测绘可尝试低空无人机与传统测绘方法相结合的作业新模式,快速高效地获取监测结果。     

大载荷长航时无人机航空应急测绘系统设计与实现

无人机航空摄影是应急测绘保障的重要手段。近年来，大载荷长航时无人机已逐步进入民用领域。以往关于航空应急测绘系统的研究主要是针对轻小型无人机和有人机，缺少适用于大载荷长航时无人机性能和特点的系统设计方法。本文首先分析了不同固定翼无人机产品的性能差异，从无人机平台、任务传感器、遥感数据处理软件等的集成关系入手，提出了基于航测控制器的多载荷一体化集成的设计方案，以及涵盖航摄规划、视频实时处理、影像高精度处理的软件系统集成方案。采用该设计方案研制实现了CH-4航空应急测绘系统，并在四川广元某区域进行了试验，结果表明该系统不仅可以同时获取视频、光学影像和SAR数据，而且数据获取质量能够满足大比例尺测图的要求。     

旋翼无人机测算风速风向技术研究

目前大部分民用无人机没有准确测量风速、风向和预警风场的功能，然而森林火灾扑救等多种场景需要无人机可以提供准确的风速。本文提出了一种基于旋翼无人机坐标数据测算风速风向的技术，通过无人机主机RTK坐标信息及方位角、倾角数据精准获取螺旋桨点相对坐标信息，选择不同负载条件下无人机以1~16 m/s的不同速度分别飞行30 s以上，根据螺旋桨坐标信息变化数值，结合风洞测试数据及风场动力学原理，研究风速与旋翼无人机倾角关系，并通过风洞试验检验该方法精度；并可根据无人机RTK推算出的螺旋桨坐标变化信息判断风向。结果表明，无人机风速与旋翼无人机倾角呈正相关关系；无人机负载加重时，对应受风速干扰的倾角会相对减小；无人机飞行受阵风干扰出现噪点的概率，高海拔区域大于低海拔区域；并建立六旋翼无人机飞行倾角的风速估算模型y=－1.043 5+1.150 1x，该模型测算风速的中误差值为0.966，绝对值小于1，满足应急指挥现场对无人机测量风速精度要求。该方法得到风速测算精度高，可以为旋翼无人机实时获取风速风向提供一种可行方法，具有一定的实用价值。     

旋翼无人机数字摄影在大比例尺正射影像图制作中的应用

旋翼无人机具有起降条件简单、便于操控、垂直起降、影像清晰、安全系数高等诸多优点,适合应用于小范围平坦地区的摄影测量。本文以六旋翼无人机航摄系统完成小区域大比例尺正射影像图制作为实例,介绍了该型无人机系统的组成、功能特点及作业方法,并对航测成果精度进行检核。结果表明:在像控点布设位置、密度符合要求的情况下,旋翼无人机航摄基本能满足1∶2 000正射影像图制作的要求。