电离层闪烁下的PPP-RTK定位性能评估

精密单点定位(PPP)-实时动态(RTK)技术借助区域大气改正数可实现快速精密定位,被认为是未来自动驾驶的首选技术.然而，PPP-RTK在电离层闪烁环境下难以维持稳定可靠的定位，闪烁已成为PPP-RTK面临的重大挑战之一.本文阐述了PPP-RTK模型和电离层闪烁特性，并基于香港卫星定位参考站网(SatRef)的实验数据从观测质量、周跳探测、大气产品和终端定位性能四个层面评估了电离层闪烁对PPP-RTK的影响.结果表明：闪烁会降低观测质量，增大周跳误判的概率；GPS、Galileo、BDS三系统改正数精度分别降低了64.7%、64.0%、247.5%，改正数总数减少了4.5个；PPP-RTK定位误差较平静期增大了11.8倍，固定率下降了55.76%;GPS、Galileo、BDS三系统融合解算可大幅改善定位性能，较单GPS解算定位精度提升了93.06%，固定率提升了51.88%，但仍无法达到平静期的效果.     

BDS中长距离非差实时动态厘米级定位算法

针对BDS常规实时动态定位(RTK)中,随着流动站与参考站间的距离增加,大气延迟误差的空间相关性大大降低,影响了整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题。该文研究了一种基于非差观测误差的BDS中长距离常规RTK定位算法,采用非差误差改正方法为流动站提供误差改正,利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正。对电离层延迟误差和相对天顶对流层延迟误差进行参数估计,处理电离层延迟误差和对流层延迟误差的影响。最后通过BDS实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析。实验结果表明,该算法可以实现BDS中长距离常规RTK的快速定位,并获得厘米级定位精度。     

一种北斗卫星导航系统三频非差网络RTK方法

针对双差网络RTK(real-time kinematic)中测站和卫星间相关性导致数据处理复杂的问题,提出了一种北斗系统三频非差网络RTK方法。首先利用北斗系统三频超宽巷、宽巷和三频整周模糊度之间的整数线性关系确定参考站间双差整周模糊度。然后根据参考站间双差整周模糊度与非差整周模糊度的组合关系单历元快速确定参考站间非差整周模糊度。在此基础上,建立高精度非差区域误差改正模型,实现流动站观测值的误差改正和整周模糊度固定。使用实测的CORS(continuously operating reference stations)网三频观测数据进行算法验证,结果表明,该方法可有效克服双差网络RTK带来的测站和卫星间的相关性,使网络RTK的作业方式更加灵活。     

北斗WADS分区综合改正数拟合模型及定位分析

针对北斗导航与广域差分服务分区综合改正数缺失和切换造成的用户端定位精度恶化和重新收敛,提出一种同时适用于系统端改正数生成和用户端定位的分区综合改正数拟合算法。通过多个临近分区的分区综合改正数与待拟合分区的改正信息之间的双差残差对待拟合分区综合改正数进行拟合,可有效填补分区综合改正数的中断弧段。利用MGEX(Multi-GNSS Experiment)监测站的数据对拟合出的分区改正参数进行定位效果评估。采用拟合分区综合改正数进行动态定位,定位精度能达到水平0.20 m,高程0.44 m,较使用原始分区综合改正数精度仅降低8%左右,但能够有效保持定位结果的连续性和精度,在提高系统服务完整性及用户定位结果的可靠性方面具有积极意义。     

CORS实时正常高服务方法研究CSCD

针对现有连续运行参考站(CORS)系统无法在保证数据安全的前提下为用户实时提供正常高服务的问题,提出了一种基于格网的CORS正常高服务方法.通过对传统虚拟参考站(VRS)技术的数据生成及播发模式进行了改造,采用格网划分的方式,生成格网虚拟观测数据,并对格网虚拟观测数据增加高程异常改正,从而实现实时正常高测量.该方法在不降低用户精度的前提下,为用户提供实时正常高测量成果,能够提升CORS系统的服务能力,可以为其他省市CORS系统的建设提供参考.     

分区综合改正:服务于北斗分米级星基增强系统的差分改正模型

针对分米级星基增强服务的需求,提出一种满足用户基于相位观测值进行单站定位的分区综合改正模型。该模型利用参考站网的观测数据,实时计算参考站对每颗卫星伪距和相位观测值的综合改正数,并将综合改正数按照分区的方式编排到广播电文并广播给用户使用。本文介绍了模型的原理,并分析了参数播发频度、用户站与分区中心距离等因素对用户定位的影响。建立基于分区综合改正数的星基增强数据处理系统,采用分布于中国不同区域的北斗观测站数据对系统性能进行评估。结果表明,双频用户动态定位平均10 min内收敛至误差小于1 m,平均平面精度能达到15 cm,高程精度达到20 cm。     

BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法

针对我国地区观测数据的实验定位结果精度问题,该文提出BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法,研究了BDS/GPS单参考站非差实时动态定位算法模型,流动站使用非差误差改正数,不需要进行双差观测值的组合。参考站将非差误差改正数传递给流动站,对流动站的观测值进行误差改正,可以直接固定流动站的模糊度。实验表明:在我国南方地区BDS精度要优于GPS,而在北方地区,BDS/GPS定位精度和GPS定位精度明显优于BDS。并且与单系统相比,组合系统的可视卫星数明显增加,改善了卫星空间几何分布结构,从而提高了导航定位的可用性和精度。     

Helmert方差分量估计在GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合精密单点定位权比确定中的应用CSCD

多星座组合定位可以提升导航定位性能,但不同星座观测量组合时需要考虑合适的随机模型.传统方法是根据经验直接设定各系统的等价权重,但会导致随机模型确定不精确,从而影响组合系统的性能提升.将Helmert方差分量估计方法应用于GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合精密单点定位(PPP)中,以自适应确定各系统间权比.采用国际GNSS服务(IGS)MGEX(Multi-GNSS Experiment)观测网的10个测站一周的观测数据进行静态和仿动态试验.结果表明:采用Helmert方差分量估计定权方法可显著提高GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合PPP的收敛速度,与等权定权方案比较,静态模式下平均提高52%,仿动态模式下平均提高64%.因定位精度主要由载波相位观测值精度和误差修正水平决定,在静态和仿动态测试中Helmert方差分量估计方法对定位精度没有明显改善.     

BDS-3/GPS在遮挡环境下定位性能分析

针对在全球卫星导航系统(GNSS)信号易遮挡地区,单一系统可见卫星数较少,定位性能不理想甚至难以满足定位需求的问题,分析北斗三号(BDS-3)在不同区域遮挡环境下对定位性能的改善. 通过全球不同区域MGEX(Multi-GNSS Experiment)监测站的观测数据,采用GPS、BDS-3、BDS-3/GPS组合定位三种模式,在不同模拟遮挡环境下进行伪距单点定位,分析了各模式下可见卫星颗数、历元利用率、几何精度衰减因子(GDOP)值和定位精度. 结果表明:在北半球区域,相较于其他方向遮挡,GPS模式在低纬度地区南面遮挡的定位稳定性和精度最高,在中高纬度地区北面遮挡的定位稳定性和精度最高,BDS-3和BDS-3/GPS组合模式在低纬度地区各方向遮挡定位精度相当,在中纬度和中高纬度地区,北面遮挡的精度明显优于其他方向遮挡的定位精度. BDS-3/GPS组合定位模式,大大增加了可见卫星颗数,历元利用率提高,卫星空间几何结构改善,GDOP值降低,稳定性和定位精度明显优于单系统.      

一种GNSS/视觉观测紧组合导航定位算法研究

全球卫星导航系统(GNSS)在弱信号环境下,GNSS信号易受到遮挡或者电磁干扰,严重影响导航定位的可靠性、连续性和精度. 针对此问题,本文作者研究了一种GNSS和视觉观测紧组合导航定位方法. 首先基于相机采集图像数据,利用ORB-SLAM2开源平台求解得到视觉位置结果增量,再联合GNSS伪距观测数据采用卡尔曼滤波(KF)进行组合定位解算. 采用实测的GNSS伪距观测数据和图像数据进行测试,试验结果表明:该算法不仅能有效地提升GNSS弱信号环境下导航定位的连续性和精度,还能在卫星数少于4颗时保持持续导航定位.      

改进M估计的抗多个粗差定位解算方法

随着导航卫星数量的增多,观测数据中出现多个粗差的概率显著增大,基于单个粗差假设的RAIM算法不能保证多个粗差的有效抑制。抗差估计在定位可靠性要求高的场合受到了广泛关注。针对传统M-估计受初值误差影响的问题,提出了一种基于改进M-估计的抗差定位解算方法。该算法采用S-估计方法计算初值,根据可用卫星数实时调整S-估计中的参数使得初值能够最大限度抑制粗差。GPS观测数据处理结果表明改进的M-估计能够有效抑制多个粗差。     

SBAS星历改正数及UDRE参数生成算法分析

星基增强系统(satellite based augmentation system,SBAS)通过地球同步轨道卫星实时播发导航卫星星历改正数和完好性参数,以提升用户定位精度和完好性。采用最小方差法解算GPS星历改正数,利用卡方统计进行改正数完好性检核,并依据星历改正数方差-协方差信息计算SBAS用户差分距离误差(user differential range error,UDRE)和信息类型28(message type 28, MT28)等完好性参数。利用中国区域27个监测站的实测数据,首先以国际GNSS服务组织的精密轨道和钟差产品为参考解算星历改正数,结果表明,钟差改正精度优于0.1 m,轨道改正精度优于0.4 m;然后解算广播星历改正数,并生成UDRE和MT28参数,广播星历残余误差卡方检验值均小于告警门限,保证了改正数的完好性;最后利用生成的改正数进行SBAS定位解算,得到定位结果的水平精度优于0.7 m,垂直精度优于1.0 m,对比GPS单点定位,所提算法的水平和垂直方向精度分别提升了30%和40%。     

北斗广域差分分米级定位的分区切换算法

从2017年1月开始，北斗系统在播发基本导航电文的同时，提供了包含实时轨道改正数、钟差改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数四重广域差分参数，使得系统具备了基于系统广播的电文参数实现广域单站实时动态分米级定位的能力。实际应用表明，北斗系统播发的分区综合改正数存在中断的情况，使得实时定位存在因重新收敛而造成跳变的情况。本文分析了分区中断期间定位跳变产生的原因，提出一种适用于分区切换的广域差分分米级定位算法。采用中国境内7个北斗测站10 d的静态数据和车载动态数据对新算法进行评估验证。结果表明，在分区改正数中断的情况下，分区切换算法得到的坐标误差与使用连续分区综合改正数结果一致，双频动态定位水平和高程方向分别小于0.3 m和0.5 m，平均三维定位精度优于0.5 m；车载实时动态定位测试中，分区切换前后的单双频定位精度不受切换影响，与切换前保持一致。分区切换算法有效保证了分区改正数中断后北斗广域分米级实时动态定位的连续性。     

非差误差改正信息的大范围单历元网络差分方法

针对网络差分方法多采用双差模型,但双差模型在实现时不够灵活的问题,提出一种基于非差误差改正信息的大范围单历元网络差分方法。此方法能够克服双差网络差分模型的缺点,用户不需要选择一个参考站作为主参考站,更不需要主参考站的观测数据进行双差组合,从而减少了数据传输量,作业方式更加自由、灵活,且算法简单、作业范围大。大范围区域内的流动站用户利用非差误差改正数进行误差改正,然后可实现单历元网络差分定位。实验表明,该方法可完成大范围单历元网络差分定位,并能够得到分米级精度的定位结果。     

Generation of differential GPS corrections along with performance of quality control

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｕｒｒｅｎｔｌｙ ,ｔｈｅｒｅａｌｒｅａｄｙｅｘｉｓｔｓｅｖｅｒａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ,ｆｏｒｉｎ ｓｔａｎｃｅ ,ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｃａｒｒｉｅｒｆｉｌｔｅｒｅｄｃｏｄｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ (ｖａｎＤｉｅｒｅｎｄｏｎｃｋ ,1 993 ;Ｌａｎｄａｕ ,1 993 )ａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｃｏｄｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅ…     

基于卡尔曼滤波和改进DBSCAN聚类组合的GPS定位算法

实时获取智能移动终端的地理位置信息是增强现实（AR）实景智能导航系统实现的关键,为了提高智能终端GPS定位的精度,提出了一种基于卡尔曼滤波与改进的具有噪声的基于密度的聚类方法（DBSCAN）结合的GPS组合定位优化方法. 通过对GPS系统采集到的位置坐标数据进行卡尔曼滤波,去除较大的数据波动,控制定位误差范围,采用DBSCAN聚类算法进行分类去噪和二次聚类,对类中数据求得算术均值和类间数据总数进行加权求重心,确定位置坐标. 实验结果表明,提出的算法能有效提高GPS单点定位精度,减少定位误差,同时很好地满足了AR实景智能导航系统实时性和鲁棒性的要求.      

Generation of differential GPS corrections along with performance of quality control

The DGPS technique can provide considerably better relative positioning accuracy than the stand-alone GPS positioning, but the improvement depends on the distance between the user and the reference station (spatial correlation), the latency of differential corrections (temporal correlation), and the quality of differential corrections. Therefore, how to correctly generate differential corrections as well as their pricision is very important to the DGPS positioning technique. This paper presents a new algorithm for generating differential GPS corrections. This algorithm directly uses code and carrier observations in the measurement model of a Kalman filter, so that it is possible to use a simple stochastic model and to use the standard algorithm of the Kalman filter. The algorithm accounts for biases like multipath errors and instrumental delays in code observations and it shows how differential corrections are differently affected by code biases when dual or single frequency data is used. In addition, the algorithm can be integrated with a real time quality control procedure. As a result, the quality of differential corrections can be guaranteed with a certain probability.     

高斯函数定权的改进KNN室内定位方法

室内某些区域无线访问接入点（AP）布设稀疏,以及信号指纹的时变特性等因素,均使得无线信号接收信号强度（RSSI）序列与射电地图（radio map）相应RSSI序列完全相同成为可能,计算得到信号空间的欧氏距离为0或非常小。利用欧氏距离定权的加权质心算法解算会出现错误,无法得到定位结果;取K个参考点坐标均值的KNN算法以1/K为权值,定位精度相对较低。本文提出了高斯函数定权的KNN定位算法,对K个最近邻欧氏距离进行了标准化处理,利用高斯函数分配权值,得到加权坐标值。与KNN和WKNN算法的定位结果相比,该方法提高了鲁棒性和定位精度。     

GNSS实时周跳修复算法与精密单点定位测试分析

全球卫星导航系统(GNSS)能够为用户提供定位、导航和授时(PNT)服务,被广泛应用于国防安全保障和国民经济建设中. 实时精密单点定位(RT-PPP)是一种高精度卫星导航定位方法,针对信号中断导致的重新初始化时间长的问题,提出一种基于历元间差分伪距和载波相位观测量的周跳修复算法,设计了一种RT-PPP算法,并介绍其实现流程. 采用国际GNSS服务(IGS)观测站数据进行周跳修复实验,成功率在99%以上,缩短了重新收敛时间. 在楼顶进行推车实验,RT-PPP在水平方向定位精度优于1 cm,高程定位方向精度为2~3 cm.      

粗差检测与抗差估计相结合的方法在动态相对定位中的应用

分析了粗差对GPS动态相对定位的影响,给出了相应的影响函数和抗差估计方法。建议采用粗差探测与抗差估计相结合的方法来处理GPS动态定位中的粗差问题。抗差估计中的等价权分别采用了IGG3方案和双因子等价权函数,对两种方案的效果进行比较和分析,并利用实测数据对所提方法的实际效果进行了检验。结果表明,基于粗差探测和抗差估计相结合的粗差处理方法可有效控制和抵御粗差的影响;分别采用IGG3方案和双因子等价权函数的定位结果差异较小。