GPS-RTK/UWB紧组合精密动态定位性能分析

为克服GPS-RTK定位在复杂环境下由于信号遮挡,可视卫星数量不足等原因无法获取厘米级高精度定位结果的不足,研究将超宽带(UWB)短距离高精度定位系统与实时动态(RTK)进行紧组合来提高复杂环境下动态定位的精度. 依据UWB定位原理,给出了GPS-RTK/UWB紧组合数学模型,详细介绍了数据处理流程. 滑轨动态实验结果表明,观测环境良好时,GPS-RTK/UWB紧组合与GPS相比能进一步提升固定率和动态定位精度;在截止高度角为40°的情况下,模糊度固定率从20.93%显著提升到93.96%,N、E方向定位精度提升至厘米级,U方向定位精度提升至分米级,仍能满足一定的工程需要.      

基于BDS/UWB的协同车辆定位方法

针对当前协同车辆定位精度低以及城市复杂环境下协同车辆定位精度不可靠等问题,该文提出一种在车车通信环境下利用BDS/UWB组合系统进行协同车辆定位的算法。该算法综合利用BDS在城市复杂环境下的定位优势、UWB具有可同时提供短程无线通信功能和高精度测距观测值特性,通过扩展卡尔曼滤波对BDS双差观测信息和UWB测距信息进行融合,从而实现高精度、高可靠性协同车辆定位。实验结果表明:BDS/UWB组合系统在较好观测环境下定位精度可达厘米级,在复杂环境下定位精度可达分米级;相比于BDS单系统,BDS/UWB组合系统在较好观测环境下定位精度提升并不明显,平均提升了1.49 cm,但在复杂环境下定位精度平均提升6.88 cm,定位可靠性较单BDS系统也有明显改善。     

GNSS PPP/INS紧组合定位测速性能分析

针对动态高精度定位测速的问题,该文对卫星导航与惯性导航系统的数学模型进行研究,采用扩展卡尔曼滤波的处理方法,实现了GNSS PPP/INS紧组合的定位测速算法。利用实测数据验证本文实现的紧组合算法,并对BDS、GPS与GPS+BDS单频、双频观测值与INS紧组合的定位性能进行分析。结果表明:GNSS PPP/INS紧组合定位测速精度在动态开阔环境下优于PPP定位测速精度,对定位结果有1%～70%不同程度的改善,对测速结果则有一个量级的提升,平面测速精度在1(cm·s~(-1))左右,高程测速精度达到亚厘米级。     

超宽带与惯性导航组合的室内导航定位

针对室内环境下缺少GNSS信号,且超宽带(UWB)定位精度受非视距误差影响明显的问题,该文提出了基于UWB/INS组合的室内导航定位方法。该方法利用惯性导航系统(INS)推算的位置和速度信息与UWB解算的位置和速度信息的差值作为量测信息,按先验阈值鉴别并剔除非视距误差,通过扩展卡尔曼滤波进行室内导航定位。实验结果表明,该方法能有效抑制非视距误差的影响,大幅提升导航定位精度,稳定性更高,可靠性更强,适用于较高精度的室内导航定位。     

惯导辅助下的动态精密单点定位算法研究

精密单点定位中的模糊度不具有整数特性,如何将其准确求解一直是当前研究的热点。且在定位初始阶段,需要经过长时间观测才能使定位精度收敛到厘米、分米级。为解决上述两个问题,可引入惯性导航系统（INS）输出的短时间内高精度的导航信息,以用于辅助模糊度浮点解快速准确地解算。文中分别介绍了直接利用位置信息代入和构建虚拟观测量的两种最小二乘方法,以及这两种方法下INS导航信息精度与模糊度浮点解精度之间的关系。仿真结果表明:惯性信息的辅助作用能够有效地在定位初始阶段提高模糊度解算的效率和精度、缩短收敛时间、改善定位精度。      

一种自适应UKF在UWB室内定位中的应用

为解决UWB室内定位易受室内环境影响,定位结果存在固定偏差的问题,提出了一种新的自适应UKF,实现室内高精度定位的方法。该方法考虑了UWB在实测环境下的误差特性,通过构建状态误差补偿函数,融合UKF算法,利用前一次状态估计值作为参考量,计算出该时刻状态补偿量,能够对标签在定位区域内任意位置进行自适应实时补偿,校正UWB在实测环境下定位结果的偏差,提高定位精度。实测结果表明:该方法性能均优于最小二乘和标准UKF算法,定位精度有显著提高,是一种实时高精度的室内定位算法。     

BDS精密单点定位滤波方法分析

针对精密单点定位(precise point positioning,PPP)初始阶段定位精度较低、无法利用定位结果的问题,验证平滑滤波算法在BDS静态PPP定位解算中的可行性并分析定位性能;针对平滑滤波算法具有平均效应,探讨不同时长的观测值对于点位精度的影响。实验表明:平滑滤波算法在BDS精密单点定位中的结果优于前向和后向滤波,相对于单向滤波在E、N、U方向RMS值平均减少73%—80%,极大地提高了BDS静态PPP定位的精度;其次,随着观测时间的增加,定位精度在质量好的数据下仅会造成毫米级的浮动。     

城市环境下多系统实时PPP/MEMS INS紧组合模型构建与性能分析

以GNSS和INS为代表的传感器提供的高精度实时位置是自动驾驶、智能交通等领域的重要基础。为提升GNSS和MEMS INS在城市环境下的实时定位性能,本文利用IGS播发的实时精密轨道和钟差改正数,构建了多系统实时PPP/MEMS INS紧组合模型,分析和评估了多系统实时PPP与PPP/MEMS INS紧组合的性能,并与事后精密产品获得的结果进行对比。试验结果表明,在GNSS短时中断期间,多系统PPP/MEMS INS紧组合可以实现连续可靠定位;水平和高程分量的定位精度分别可达0.374和0.339 m,但与事后精密产品相比仍有差距,点位定位精度相差约为0.15 m。PPP/INS紧组合的测速及定姿精度主要取决于INS,测速精度约为1 cm/s,与使用IGS事后产品得到的结果相比,无明显差异;航向角的可观测性较弱,静止期间航向角误差明显增加。     

基于MEMS IMU的GNSS RTK/INS紧组合定位分析

本文针对复杂动态的城市环境自动驾驶规模化应用需求,提出惯性单元辅助RTK快速收敛的自动驾驶低成本、高精度定位方法。使用MEMS IMU M39和战术级IMU Pos320,通过对多组实测车载数据进行仿真中断,得到INS位置漂移误差、模糊度收敛时间、模糊度固定正确性指标,再对无惯导辅助、M39辅助模糊度固定和Pos320辅助3种情形下的模糊度固定时间和定位精度进行了统计和分析。结果表明,M39在GNSS中断5 s时可辅助RTK实现模糊度瞬时固定,中断时间为10 s时可以将RTK模糊度收敛时间压缩至1/4。MEMS IMU的加入使得RTK模糊度固定错误个数显著下降,10 cm以内高精度定位占比由62.25%提高至98.44%。试验验证了MEMS IMU辅助RTK能够加快模糊度收敛速度,提高了其在自动驾驶导航定位应用中的精度和可靠性。     

RFID辅助INS/里程计的人员定位在数字矿山中的应用

井下人员定位是实现数字矿山的重要组成部分。INS/里程计组合系统用于井下定位已经无法满足高精度的需求,且两类传感器均存在累积误差,因此,提出一种利用射频识别(RFID)辅助的INS/里程计的人员定位算法。首先介绍了INS/里程计组合定位的系统状态模型和观测值模型,给出了RFID辅助模型的观测值,为提高传感器组合稳定性,引入联邦滤波器,给出基于RFID辅助INS/里程计的人员定位系统具体流程,最后进行模拟实验,验证了算法的有效性。结果表明,通过RFID提供的高精度位置观测值能有效提高INS/里程计井下人员定位效果,联邦滤波器提高了滤波的收敛速度和精度,平面精度提高了1/3左右,确保了井下人员长时间定位的精度要求。     

GPS/BDS/GLONASS/Galileo多系统融合在中国区域的仿真分析

通过STK软件对GPS、BDS、GLONASS、Galileo四个系统的星座结构进行仿真,并选择单系统与多系统组合定位的方式对中国区域内的可见卫星数、GDOP值和定位精度进行覆盖分析。结果表明,GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合定位在我国的GDOP值可达0.7~0.8,定位精度可达3~4m,优于其他方式的组合定位;同时四系统组合定位下的GDOP值降低,定位精度更好,GDOP值与定位精度的波动异常得到了抑制,导航定位的性能与稳定性也得到了相应的提升。     

配电AM/FM/GIS系统的构建

从国家电网SG186工程需求出发,采用AM/FM/GIS技术,探讨了城市配电网管理信息系统的建立方案,并基于此理论进行了桂林市配电网系统的模拟开发,实现了系统的基本功能.     

城市公用事业设施管理AM/FM/SS/RM解决方案初步研究

提出基于系统仿真技术和规则模型改进的城市公用事业设施管理解决方案AM/FM/SS/RM(Automated Mappin∥FacilitiesManagement/System Simulation/Rules Mechanism),并对其作详细的介绍.以城市污水系统为例,介绍基于AM/FM/SS/RM解决方案开发的城市污水系统仿真模型和在此基础上的设施管理系统的框架和开发路线.     

利用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP反演大气可降水量

为进一步改善精密单点定位（PPP）探测大气可降水量（PWV）的性能，本文提出采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP进行PWV反演的方法，并利用国内3个MGEX（multi-GNSS experiment）观测站的实测数据，对GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP在大气水汽探测方面的性能进行了评估。试验结果表明：相较于GPS PPP、GPS/BDS组合PPP和GPS/GLONASS组合PPP，GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP估计天顶对流层延迟（ZTD）的初始化时间分别缩短了33%、26%、20%，且能获得更高精度的ZTD估值和PWV信息，在大气水汽探测方面的性能更优。     

不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo融合定位的影响

研究不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo(G+R+B+E)融合定位的影响,并建立了相应的模型. 采用MGEX(Multi-GNSS Experiment)提供的全球卫星导航系统(GNSS)数据,经理论分析和算例表明:G+R+B+E组合使得参与定位的有效卫星增多,在不同的卫星高度角下均能保证较多的卫星数,保证较好的空间几何分布结构;组合系统达到一定的卫星数后,卫星高度角对定位结果影响不大;当卫星高度角大于30°时,相对于单一的GPS定位G+R+B+E在3D方向的外符合定位精度有所改善.      

路灯AM/FM/GIS建设研究

通过对AM/FM/GIS的研究 ,结合路灯行业实际情况 ,指出了路灯行业AM/FM/GIS建设的必要性。构建了路灯AM/FM/GIS系统的体系结构和路灯AM/FM/GIS功能框架 ,并提出路灯AM/FM/GIS系统建设的合理建议     

GPS/BDS/GLONASS多系统组合定位分析

可见卫星数是评价导航系统定位性能的一个重要指标,也是系统可用性的基本要求。均方根差(亦称中误差)是观测精度的数据标准。本文通过实验分析了不同环境下的多系统组合的可见星数以及中误差,进而研究了多系统组合在不同环境中的可用性及定位精度。实验结果表明:在相同环境下,系统组合的可用性大幅提高,精度高于单GPS系统的精度,其中GPS/BDS/GLONASS三系统组合测量精度最高,GPS/BDS组合精度次之,GPS/GLONASS组合精度略低于GPS/BDS组合。     

On the adjustment of combined GPS/levelling/geoid networks

A detailed treatment of adjustment problems in combined global positioning system (GPS)/levelling/geoid networks is given. The two main types of `unknowns' in this kind of multi-data 1D networks are usually the gravimetric geoid accuracy and a 2D spatial field that describes all the datum/systematic distortions among the available height data sets. An accurate knowledge of the latter becomes especially important when we consider employing GPS techniques for levelling purposes with respect to a local vertical datum. Two modelling alternatives for the correction field are presented, namely a pure deterministic parametric model, and a hybrid deterministic and stochastic model. The concept of variance component estimation is also proposed as an important statistical tool for assessing the actual gravimetric geoid noise level and/or testing a priori determined geoid error models. Finally, conclusions are drawn and recommendations for further study are suggested. Received: 9 September 1998 / Accepted: 8 June 1999