基于5G毫米波到达时间差的室内定位算法

随着第五代移动通信技术(5G)时代的到来,以毫米波通信为代表的技术得到了日益广泛的关注. 5G毫米波信号的带宽大、频率高、时延短,并且信道稀疏,所以能够为基于到达时间(TOA)和基于到达时间差(TDOA)的定位提供更加准确的测量值,有利于实现高精度的室内定位. 研究了三种应用于室内的5G毫米波TDOA定位算法,并结合卡尔曼滤波进行了试验验证分析与比较. 结果表明,基于5G毫米波的室内静态定位精度可达0.2886 m,动态定位的精度可达0.6076 m.      

GNSS载波相位精密时间传递数据处理技术综述

精密时间传递是时频领域最为基础的工作之一,在科技、经济、军事和社会生活中具有重要作用.全球卫星导航系统(GNSS)因其众多优势成为精密时间传递的重要手段,尤其是近些年发展的基于高精度载波相位观测值的时间传递技术成为GNSS时频领域的研究热点.本文对GNSS载波相位精密时间传递相关的研究进行了全面总结,对其数据处理涉及的观测模型、模糊度处理方法进行了归纳阐述,对精准性、一致性、稳健性、连续性、实时性、完好性等技术进行了探讨,并指出该领域未来应该重点解决非差与差分处理模型统一性、不同机理融合时间服务统一性和天空地海地下时间服务无缝性问题.     

LEO星载GPS PPP定位周期误差分析及处理策略

采用GRACE卫星的星载GPS观测数据进行动态精密单点定位解算,发现定位误差存在明显的周期特性,第一个特性为每间隔四天的定位误差序列的波形基本重合,第二个特性为相邻两天定位误差序列有横坐标平移的趋势.基于此,提出了两种消除周期性误差的方法,分别为基于中位数建模的周期项误差剔除方法和基于平移预报的周期项误差剔除方法.前者对一组数据序列中的中间序列的精度提升较为明显,后者对精度的提升在整体上较为稳定,对两种方法的改善效果进行综合分析,最终可以将定位精度从5 dm提高到2 dm,三个方向的均方根（RMS）值得到显著降低.      

高精度GNSS实时滑坡变形监测技术及环境建模分析研究

滑坡变形监测不仅是科学问题,也是实践问题。对地质滑坡灾害进行高精度变形监测是防灾减灾至关重要的命题。GNSS作为滑坡监测预警的重要手段之一,不仅具有连续高精度、全天候监测能力,而且是目前唯一可以直接获取滑坡地表三维矢量变形的监测手段。然而,滑坡灾害往往多发于山地丘陵等复杂环境下,加上地震、降雨等因素的诱发作用,极易影响GNSS技术的实时预处理质量和监测定位精度;此外,高价位的GNSS监测终端开销也使得大规模、高密度滑坡监测难以大规模推广应用。针对上述滑坡复杂环境影响和设备成本问题,本研究分别从高精度GNSS实时数据预处理算法、空间地形环境建模和低成本云平台监测系统3个方面进行了探讨。     

多种监测手段在滑坡变形中的组合应用

针对多种监测手段在滑坡中如何经济并高效的使用问题,该文结合高精度智能全站仪、地表位移计及全球卫星导航系统-实时动态差分(GNSS-RTK)3种监测技术的各自特点,基于实际滑坡变形监测应用,提出不同滑坡阶段应采取多种手段组合监测,实现经济、高效的滑坡变形状态识别并进行安全预警。结果显示:滑坡稳定阶段,全站仪可作为主要监测手段进行周期性监测;滑坡加速阶段,增加GNSS-RTK和位移计两种实时监测技术,可以更灵活、高效地实现滑坡体垮塌的快速捕捉,进行安全预警。     

一种基于北斗云的低成本滑坡实时监测系统

为了实现低成本北斗滑坡地表形变自动化监测目的,本文研制了一套基于北斗云的新型滑坡实时监测系统。包括设计了具有无线传输、云端存储以及支持Ntrip（Networked Transport of RTCM via Internet Protocol）通过互联网进行RTCM网络传输协议）协议的北斗监测接收机,开发了高效的实时数据流管理软件和高精度滑坡形变监测软件,优化了外业施工设计方案,以千元终端机、自研定位软件辅以高效云计算的解决方案为低成本滑坡监测应用提供了可能。真实数值算例结果表明,短基线情形下北斗实时监测精度E方向（东方向）优于2 mm,N方向（北方向）优于2 mm,U方向（高程方向）优于3 mm,完全能够满足滑坡高精度实时监测需求。另外,本文还将滑坡区长期北斗连续监测结果与自动全站仪精密测量结果进行了对比,两者在水平方向和高程方向上符合度均优于3 mm,具有较好的一致性。     

复杂环境下GNSS滑坡监测多路径效应分析及处理方法

GNSS-RTK技术用于地形地貌、植被环境较为复杂区域监测形变时,因反射引发的多路径效应会对形变监测结果产生较大影响,严重制约该技术应用于高精度滑坡监测。针对复杂环境下GNSS滑坡监测多路径效应,通过采集秦巴山区监测环境与黄土监测环境下GNSS滑坡形变监测数据,对不同环境的可视卫星观测范围、信噪比及多路径效应序列进行详细分析,并利用恒星日滤波法对多路径效应序列进行修正,验证复杂环境下削弱多路径效应的方法和精度。结果表明:受监测地形影响,多路径效应与低高度角相关关系减弱,采用单一截止高度角削弱多路径效应的方法不适用;复杂环境引起的多路径效应可达2m,其定位精度无法满足形变监测要求;通过小波去噪,对定位结果采用恒星日滤波法提取误差趋势项,并用于相邻两天的定位误差实时修正,发现采用恒星日滤波法进行多路径效应修正后使定位残差提高至毫米级,东、北和高程3个方向精度分别提高84.38%、72.88%、64.84%。     

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.      

BDS RTK／MEMS-INS组合数学模型研究与性能分析

卫星导航系统和惯性导航系统（INS）具有极强的互补性,两者组合能有效提高导航定位结果的可用性、连续性和可靠性. 随着北斗卫星导航系统（BDS）的快速发展和低成本惯导元件（IMU）性能的不断提高,进行基于BDS和低成本IMU的组合导航系统相关理论和技术研究具有很强的研究意义和实用价值. 本文首先对BDS RTK／M-EMS INS组合理论模型进行推导,并利用实测车载数据对组合系统的性能进行分析. 实验结果表明,在BDS中引入低成本IMU,可以在不损失定位精度的同时有效改善测速精度. 组合后在车载动态中定位精度影响为mm级,而速度误差改善在北、东、地方向达到了75.8％、79.5％、66.7％. 此外,在BDS+INS紧组合中使用双频数据可以改善测速定姿精度,速度误差改善为18.2％、33.3％、33.3％,姿态误差改善为41.1％、26.7％、59.0％.      

基于北斗地基增强系统的中国区域电离层建模研究

在卫星导航定位中,电离层延迟误差是主要误差源之一,其影响可以到达数米乃至数百米,有必要进行高精度的电离层模型研究,尤其是区域的高精度电离层模型建立．本文基于北斗地基增强系统114基准站三系统 (GPS／BDS／GLONASS) 双频的观测数据进行电离层提取计算,并结合多项式函数模型进行建模,得出中国区域内的电离层模型,并采用直接跟CODG的电离层产品比较和间接通过单频精密单点定位方式来评估模型精度．结果表明,基于北斗地基增强系统建立的中国区域电离层模型精度高于CODG发布的电离层格网模型且更符合中国区域电离层的真实空间分布．