基于几何约束的GPS测姿系统的原理和实验

详细描述了GPS测姿系统的原理,并给出了一种基于基线长度约束和空间几何约束的最小二乘模糊度搜索算法,并经过静态和动态车载试验证明GPS测姿系统切实可行,在基线长度为3m的条件下,航向角精度优于0.1°。     

3Dsurs系统姿态精度分析

GPS是3Dsurs系统中关键传感器之一,用于测量车载平台的位置和姿态角。姿态角获取是3Dsurs系统关键技术之一,其精度决定系统所能达到的测量精度。本系统中使用NovAtel DL-4型双频、高精度、高采样率GPS,采用差分后处理方法,数据处理中利用三台GPS间固定位置关系进行约束平差,并采用滤波方法提高解算精度。多组实验结果表明:使用GPS测姿可获得较高精度,系统中三个姿态角的精度有差异,航向角的精度最高,横滚角和俯仰角的精度接近。     

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。     

六、P24 测量仪器

CH20082297 3Dsurs系统姿态精度分析=Attitude Preci- sion Analysis of 3Dsurs/王冬,卢秀山,刘凤英(山东科技大学地球信息科学与工程学院测绘科学与工程系)//测绘科学.-2008,33(3).-15～16 GPS是3Dsurs系统中关键传感器之一,用于测量车载平台的位置和姿态角.姿态角获取是3Dsurs系统关键技术之一,其精度决定系统所能达到的测量精度。本系统中使用NovAtel DL-4型双频、高精度、高采样率GPS,采用差分后处理方法,数据处理中利用3台GPS间固定位置关系进行约束平差,并采用滤波方法提高解算精度.多组实验结果表明;使用GPS测姿可获得较高精度,系统中3个姿态角的精度有差异,航向角的精度最高,横滚角和俯仰角的精度接近。表1参9     

一种低成本、低精度SINS/GPS组合导航系统及试验研究

在SINS（捷联式惯性导航系统）与GPS组合时，航向角的可观测性较弱，经过卡尔曼滤波后，航向角误差虽有所改善，但仍呈发散趋势，当采用低成本、低精度SINS时，该趋势进一步加剧。为了抑制该发散趋势，针对某型低成本、低精度SINS硬件组成（包括AHRS（姿态和航向参考系统）与IMU（惯性测量器件））的特点，提出了利用AHRS代替SINS航向角信息的方法。实际静态与动态试验表明，利用该方法可有效地抑制组合系统航向角的发散趋势，定位精度较高。     

噪声协方差自适应控制下的双天线GNSS/INS初始对准方法

为降低系统模型误差及观测模型误差的影响,结合噪声协方差自适应控制机制,对双天线GNSS/INS初始对准方法进行改进。利用噪声协方差自适应控制下的扩展卡尔曼滤波进行数据处理,包括系统噪声协方差控制及观测噪声协方差控制。试验结果表明,系统噪声协方差自适应控制机制可提高系统稳定性,降低滤波稳态值;观测噪声协方差自适应控制机制可降低观测噪声的影响,提高对准绝对精度。采用后处理的方式,利用基线长度偏差最小的基线结果辅助姿态解算,绝对精度进一步提高,对准绝对精度主要受观测值影响。利用本文方法,横滚角、俯仰角对准绝对精度可达0.02°,航向角对准绝对精度可达0.04°。     

一种众源车载GPS轨迹大数据自适应滤选方法

基于同步高低精度GPS轨迹数据的空间特征和GPS误差分布原理,提出了一种众源GPS车载轨迹大数据自适应分割-滤选模型。该模型首先通过角度、距离约束将完整的车载GPS轨迹数据进行分割,以轨迹分割段作为基本滤选单元;然后通过对比轨迹分割段内GPS轨迹向量与其参考基线间的相似度,按照相似度与GPS定位精度之间的量化关系指导滤选。试验结果表明,该方法可以实现车载轨迹大数据按信息提取精度需求的滤选。     

实时高精度地图匹配技术的研究与实现

本文在分析误差来源和城市道路现状的基础上,借助线性回归方程,提出了误差三角形的模型,采用整体平移匹配方法削弱了系统误差;对大量GPS点的坐标和航向进行了分析,提出了双向车道与GPS航向角间的关系模型,优化了匹配算法,削弱了GPS的随机误差,提高了地图匹配的速度和精度。     

BDS/GPS短基线解算的随机模型研究

针对BDS轨道高度存在差异进而影响短基线解算结果的问题,该文利用两组实测数据,研究BDS和BDS/GPS组合系统的短基线解算精度及可靠性,并探讨4种随机模型的性能。结果表明,BDS和BDS/GPS组合系统短基线解算精度能够达到厘米级,且模糊度解算的可靠性更高;4种随机模型性能相当,随着基线长度增加,MINQUE模型的优势降低;不同类型卫星轨道高度差异较大,高度角模型不适宜BDS和BDS/GPS组合系统短基线解算。     

航向测量仪在车载三维信息采集系统中的应用

航向测量仪(Vector Sensor)的作用就是为车载惯导系统初始化提供所必须的航向角;根据不同的应用环境和特性,用航向测量仪获取在各种条件下的航向角数据,通过对这些数据在精度、稳定性以及解算时间等性能上的对比分析,得到该仪器的最佳工作状态,进而获取该状态下的航向数据;通过实际的实验测试,此状态下的数据在精度和稳定性方面都能满足惯导系统的需求。     

基于粒子滤波的INS／磁力计融合定位算法

针对城市峡谷场景中GPS信号容易受到建筑物的遮挡、反射,导致智能终端的GPS定位精度降低甚至无法定位的问题,本文在分析城市峡谷场景中GPS定位误差的基础上,在智能终端上实现了基于粒子滤波融合INS输出的水平速度和磁力计方位角的多传感器定位算法。实验结果表明,该算法的平均定位误差是3.19 m,相比于GPS的13.81 m,降低了769％,相比于EKF和UKF融合算法的4.84 m和4.82 m,分别降低了34.1％和33.8％.      

微小型IMU/GPS组合定位定向系统研究

介绍了一种低成本微小型惯性测量组件(inertialmeasurementunit,IMU)和双天线GPS构成的组合定位定向系统。为确保组合系统的实时性和滤波稳定性,提出了一种基于UD分解的快速卡尔曼滤波算法,给出了IMU/GPS组合系统的软硬件设计和实验结果。该组合系统应用于炮兵测地车,具有成本低、精度高等优点,能够提高炮兵测地保障的精度和速度。     

基于模糊逻辑的自适应强跟踪卡尔曼滤波在GPS定位中的应用

当载体速度频繁发生突变时,针对卡尔曼滤波在GPS定位解算中对系统模型依赖性强、鲁棒性差的问题,提出了一种基于模糊逻辑的自适应强跟踪卡尔曼滤波算法。该算法主要利用模糊逻辑自适应控制器监测系统输出的残差均值,并根据模糊规则动态调整弱化因子,从而对强跟踪滤波器中次优渐消因子进行自适应调整,来实现抑制载体突变影响。仿真结果表明,该算法在载体突变的跟踪精度高于扩展卡尔曼滤波和强跟踪卡尔曼滤,其稳定性也有所提高。      

THE ESTIMATION OF VARIANCE AND COVARIANCE COMPONENTS FOR GPS BASELINE NETWORK BY MINQUE METHOD

This paper studies the estimation of variance and covariance compo-nents for GPS baseline network by MINQUE method.The fundamental rule forselecting variance-covariance model has been presented,and the alternative algo-rithm which simultaneouly estimates fixed variance components and scalled vari-ance components of the distance,azimuth and geodetic height difference for a GPSbaseline vector has been developed.     

一种基于Bancroft算法的GPS动态抗差自适应滤波

基于抗差自适应滤波的思想，结合非线性Bancroft算法的特点，提出了一种基于Bancroft算法的GPS动态抗差自适应滤波。计算表明，该算法不仅在一定程度上减弱了由于线性化忽略高次项对导航解的影响，而且再次证实抗差自适应滤波在控制扰动异常的有效性和合理性。     

基于CEEMD-Wavelet-SavGol模型的GPS多路径修正算法

针对GPS多路径提取过程中EMD算法存在模态混叠效应及小波（Wavelet）去噪局限性的问题,提出了一种基于CEEMD-Wavelet-SavGol模型的多路径提取算法。为了能够充分提取高频和低频中的有用信息,该算法利用完备经验模态分解（CEEMD）对信号进行分解,得到一系列从高频到低频的模态函数（IMF）,并根据模量标准化累计均值法对尺度进行区分,然后分别采用Wavelet和SavGol滤波对高频分量和低频分量进行降噪,将降噪后的IMF进行重构,得到降噪后的信号。最后将该模型用于GPS多路径误差提取的实例中,并与Wavelet、EMD、CEEMD模型进行对比,证明了新模型的有效性。     

GPS测站多路径效应建模研究

GPS伪距观测量由于不存在周跳和整周模糊度的问题,可用来实现动态导航定位,但受到多路径效应影响较为严重,定位精度较低。本文以BJFS站为例,计算了伪距多路径效应,首次大量采用单历元数据,以球谐函数的形式建立了伪距多路径效应、高度角和方位角间的函数模型。建模过程中用截断奇异值分解方法解决了单历元数据引起的的病态问题,求得了模型的最小二乘解。在伪距观测数据中加入模型计算的伪距多路径效应改正,用Bernese软件的动态单点定位功能进行伪距单点定位。对BJFS站的伪距动态定位结果进行统计分析,结果表明单点定位精度得到了改善。     

组合GPS/GLONASS在车辆导航和监控系统中的应用探讨

给出了基于卡尔曼滤波的组合GPS／GLONASS伪距单点实时动态定位的原理,并通过模拟实验表明组合GPS／GLONASS可以改进单独GPS车辆导航和监控系统的定位精度和可幸性,为车最GPS在高楼林立的城区或其它可视条件受限制地带的应用提供了保证。     

鱼眼相机矢量观测检校模型及其应用

提出了一种基于矢量观测的鱼眼相机检校新模型。该模型中的基本观测量不仅包括半视场角,而且包括方位角。在模型中引入罗德里格矩阵,采用3个罗德里格参数表示外方位元素,简化了观测方程的形式及运算。采用实测的星图数据对新模型与基于半视场角约束的检校模型进行比较,结果表明新模型在约束方位角误差方面具有明显的优势,在约束半视场角误差方面略有不足。建议在实际应用中首先采用基于半视场角约束的检校模型确定径向畸变参数,然后再采用新模型求解其他相机参数。     

Surface Ice Flow Velocity and Tide Retrieval of the Amery Ice Shelf using Precise Point Positioning

Five days of continuous GPS observation data were collected in the frontal zone of the Amery ice shelf and subsequently post-processed using precise point position (PPP) technology based on precise orbit and clock products from the International GNSS service. The surface ice flow velocity of the observed point was derived from PPP to be 2.25 m/day toward the northeast with an azimuth of 41°. Major semi-diurnal and diurnal oceanic tide constituents could be recovered from the 5 days of PPP-derived height variations and compared well with a hydrodynamic ocean tide model. The PPP technique can replace double-difference GPS positioning in remote or hostile environments, and be used to retrieve the surface ice flow velocity without any reference station. Furthermore, the solution can be derived epoch-by-epoch with accuracy in the centimeters to decimeter range.