利用MP提高GPS单点定位精度的研究

多路径误差是GPS定位重要的误差源之一,本文利用MP(多径组合观测值)对观测值受到的多路径效应进行定量评价,在GPS伪距单点定位中降低受多路径效应影响的观测值的权重,达到削减多路径误差提高定位精度的目的,最后通过试验验证了此方法的有效性和可靠性。     

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。     

基于高度角的多路径误差改正方法

多路径效应是影响卫星定位的主要误差源之一,是GNSS领域研究的热点和难点问题。本文针对现有多路径误差改正方法存在通用性弱、计算结果受噪声影响大等不足,本文提出了基于卫星高度角的多路径误差改正方法,并通过实验验证了该方法对改正静态多路径误差具有可行性。结果表明,通过应用该模型,四系统组合伪距单点定位精度提升幅度可达15%左右,相较于基于周跳探测的双频伪距载波组合提取多路径误差的方法,基于高度角的方法运算简便,抗干扰能力更好。     

CNMC方法改进北斗/伪卫星协同定位精度分析

目前北斗卫星导航系统在轨卫星数量有限,在山坳及高楼林立的"城市峡谷"等特殊环境中,卫星信号易受遮挡造成用户定位精度降低或中断用户定位的连续性,通过加入伪卫星可有效减弱用户可见北斗卫星数目不足的问题。在北斗卫星和伪卫星协同定位中,需要正确处理北斗卫星和伪卫星伪距观测值中的多路径,以获取更好的定位精度。目前CNMC方法可有效减弱北斗卫星伪距观测值中的多路径影响,但由于信号传播路径不同所导致的观测误差特性不同,该方法不能直接应用于伪卫星的伪距数据处理中。针对伪卫星多路径处理问题,本文对CNMC方法进行了改进。在实际伪卫星试验场中进行了北斗/伪卫星动态协同定位试验,结果表明:使用CNMC方法对北斗卫星和地面伪卫星的伪距观测值处理后,三维定位精度由2.326m改进到了1.936m,定位稳定性也得到提升。     

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。     

小波阈值降噪在GPS伪距单点定位中的应用

单点定位中多路径效应和接收机噪声等偶然误差对定位的精度影响较大,并且很难选取固定的模型对其减弱,针对上述问题,从全球定位系统（GPS）的信号结构、误差来源出发,剖析了小波分析的原理,采用离散正交小波db3对GPS伪距观测值C1进行了降噪处理．实验表明:使用上述方法对观测值进行处理后,在观测值质量较差的时段,定位精度可提高31.93％,在观测值质量较好的时段,定位精度可提高16.02％.      

顾及WGDOP的伪距单点定位算法及精度研究

介绍了伪距单点定位的基本算法,给出了相应的改正模型,以及定位精度的比较。通过实例计算,得到伪距单点定位的坐标值,并分析了平差值与已知坐标值的差值,以及模型的误差。结果表明,计算时顾及观测量精度的差异可以进一步提高定位精度。利用组合定位对提高动态导航定位的精度和可靠性具有重要的研究和应用价值。     

北斗卫星伪距多路径系统偏差的修正方法及其对单频PPP的影响分析

北斗伪距观测值存在特有的多路径系统性偏差,偏差的数量级达到几个分米到米。该系统偏差可分为两类:一类是IGSO/MEO卫星随高度角变化的伪距系统性偏差;另一类是GEO卫星(高度角仅微小变化)明显的伪距系统性偏差。系统性的伪距偏差导致GEO卫星MP序列的标准偏差较大,本文针对GEO卫星伪距偏差问题提出了一种基于卡尔曼滤波的修正方法,修正后的GEO卫星MP序列的标准偏差下降了10%~16%。基于伪距相位组合的单频PPP技术的伪距权重较大,会受到北斗伪距偏差的影响,分析表明该系统性偏差将导致单频PPP定位结果高程方向产生约1m的偏差。对GEO伪距偏差采用提出的卡尔曼滤波修正方法进行修正,并应用Wanninger和Beer的高度角模型消除IGSO/MEO观测值伪距偏差,本文对修正后的单频精密单点定位精度进行了分析。4个multi-GNSS experiment(MGEX)站10d观测数据的分析结果表明:仅改正和卫星多路径误差,高程方向定位结果精度可改善65%左右;采用本文方法对GEO卫星的多路径修正后,该方向定位结果精度改善比例将进一步提高至75%左右。     

顾及WGDOP的伪距单点定位算法及精度研究

重点介绍了伪距单点定位的基本算法,给出了相应的改正模型,以及定位精度的比较。通过实例计算,得到伪距单点定位的坐标值,并分析平差值与已知坐标值的差值,以及模型的误差。结果表明,计算时顾及观测量精度的差异可以进一步提高定位精度。利用组合定位对提高动态导航定位的精度和可靠性具有重要的研究和应用价值。     

GPS／GLONASS组合点定位模型及其精度分析

GPS与GLONASS系统的联合应用有利于提高单点定位的精度及稳定性。文中简要介绍GPS／GLONASS等导航系统,讨论GPS／GLONASS组合单点定位算法,并采用拉萨IGS站的观测数据计算分析GPS与GLONASS伪距单系统以及组合系统单点定位精度。结果表明组合定位精度优于单系统定位。     

载波相位平滑伪距单点定位精度分析

介绍了载波相位平滑伪距单点定位原理,分析了在用GPS接收机导航解误差因素。通过对静态和动态条件下实测数据的检测与分析,检验了观测噪声、飞行速度和高度等因素与GPS导航解精度的关系。     

BDS-3新频点B1C/B2a动态数据特性及PPP精度分析

通过载噪比(CNR)、数据完整率、伪距与载波相位观测值噪声和伪距多路径效应四个指标对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)新频点B1C/B2a车载动态数据的特性进行了分析,测试了BDS-3新频点动态精密单点定位(PPP)的性能,并与其它全球卫星导航系统(GNSS)进行了对比. 试验结果表明,BDS-3新频点B2a平均CNR优于北斗卫星导航系统(BDS)其它频率,但略差于GPS L5;相较于其它GNSS,BDS数据完整率相对较高,其中BDS-3 B2a新频点数据完整率最高;BDS-3 B2b伪距观测值噪声最小,B1C和B2a伪距观测值噪声约为B2b信号的3倍,但不同频率相位观测值噪声处于同一量级;对于伪距多路径而言,BDS-3 B1C/B2a 信号略小于B2b 信号. 总体而言,GPS L5信号抑制多路径效应的能力最强. 在动态PPP性能方面,BDS-3 B1C/B2a双频组合动态PPP定位精度最优,其三维(3D)均方根(RMS)误差为0.439 m,相比BDS B1I/B3I、GPS L1/L2、GLONASS G1/G2和Galileo E1/E5a双频组合PPP,其精度改善率分别为49%、56%、81%和42%.      

基于多普勒测速的GPS单历元动态定位算法

在传统的GPS单历元动态定位参数估计中,由于先验约束信息较少,模糊度求解和定位性能往往较低。据此,研究了多普勒测速在GPS单历元动态定位中的应用,提出了一种附有GPS多普勒测速信息约束的坐标更新方法,即利用移动载体先验坐标和多普勒测速信息预测当前历元坐标。考虑到该方法进行坐标更新的精度较高和传统单点定位坐标更新的稳健性较强等特点,在此基础上给出了相应的单历元整周模糊度参数求解策略,进一步提高了该方法的定位性能。试验结果表明,所提出的算法相对于传统的无速度信息坐标约束的GPS单历元动态定位算法,其模糊度浮点解精度、模糊度固定率和平均定位精度均有了进一步提高,尤其是在观测卫星数较少、卫星几何结构较差的情况下更为明显。     

削弱GNSS多路径效应的半天球格网点建模方法

多路径效应与测站观测环境相关,无法利用差分的方式消除或削弱,是GPS精密数据处理时的主要误差源。为此,本文提出了一种利用半天球格网点模型削弱测站多路径误差影响的新方法MHGM(multi-point hemispherical grid model)。该方法对以测站为球心的半天球进行格网点划分,通过格网点的参数化描述,实现测站处多路径误差建模,可适用于现有各类GPS数据处理的软硬件设备和观测环境。本文算例的测试结果表明,采用新方法建模后双差观测值残差的RMS均值改善率平均在73.9%左右,较传统恒星日滤波方法的改善效果平均可提升26.9%,对于静态观测数据,按实时动态相对定位处理模式可获得平面精度约1.7 mm,高程精度约3.0 mm的定位结果。此外,MHGM模型还可进一步用于对测站周边可能存在的多路径误差源进行方位评估,对从物理意义上消除多路径误差源的影响给出一定的指导性意见。     

Performance assessment of single- and dual-frequency BeiDou/GPS single-epoch kinematic positioning

The first results of the short baseline single-epoch kinematic positioning based on dual-frequency real BeiDou/GPS data are presented. The performance of the BeiDou/GPS single-epoch positioning is demonstrated in both static and kinematic modes and compared with corresponding GPS-only performance. It is shown that the availability and reliability of the single-frequency BeiDou/GPS and dual-frequency BeiDou single-epoch kinematic positioning are comparable to those of the dual-frequency GPS. The fixed rate and reliability of ambiguity resolution for the single- and dual-frequency BeiDou/GPS are remarkably improved as compared to that of GPS-only, especially in case of high cutoff elevations. For positioning accuracy with fixed ambiguities, the BeiDou/GPS single-epoch solutions are improved by 23 and 4 % relative to the GPS-only case for two short baseline tests of 8 km, respectively. These results reveal that dual-frequency BeiDou real-time kinematic (RTK) is already applicable in Asia–Pacific areas and that single-frequency BeiDou/GPS RTK is also achievable but only with initialization of several seconds. More promisingly, the dual-frequency BeiDou/GPS RTK can overcome the difficulties with GPS-only RTK under the challenging conditions assuming, of course, that the additional BeiDou satellites are visible.     

北斗系统在南极中山站地区的基本定位性能评估

对北斗区域卫星导航系统（BDS）正式运行后在南极中山站地区的基本导航定位性能进行了评估,包括卫星可用性、位置精度因子（PDOP）、伪距观测值质量、电离层模型精度及单频伪距导航定位性能等方面。对南极中山站地区实测数据分析的结果表明,首先,北斗卫星导航系统的可用性与伪距观测值质量在总体上与GPS处于同一水平,并已初步具备了全天导航定位的能力,但存在卫星分布不够均匀、GEO卫星高度角较低、电离层模型精度较差等问题。其次,北斗单频伪距单点定位北、东方向的精度分别优于22 m和9 m,高程方向优于25 m;超短基线的单频伪距差分定位在北、东、高程三个方向的精度分别为3.6 m、2.3 m和3.3 m;总体而言与GPS相比有一定差距。最后,北斗/GPS组合定位相对于单一的GPS定位不仅增加了系统的可靠性,还对定位的精度有明显改善,对于单频伪距单点定位、伪距差分定位的三维点位精度可分别提高10%、22%。     

基于小波分析提取单频GNSS伪距多路径误差及其对定位的影响

伪距多路径误差是影响GNSS导航定位精度的主要误差源之一。多路径误差与接收机周围环境有关,在实际应用中难以建立有效的多路径误差模型进行改正。对于多频GNSS接收机可以通过多频观测值组合估计伪距多路径,但该方法不适用于价格低廉的单频接收机,而导航中使用的大多数为单频接收机。因此,开展单频GNSS伪距多路径误差提取研究具有重要的工程应用价值。本文基于小波分析对单频GNSS接收机伪距多路径误差估计开展研究,首先验证了小波分析用于单频GNSS伪距多路径误差估计的可行性;其次,研究了采用不同的小波基和分解层次对多路径误差估计的影响;最后,研究了改正多路径误差对GNSS定位的影响。实验结果表明不同的小波基和分解层次对多路径误差提取效果没有明显的差别,但小波分解层次较低时定位误差分布相对更加集中,同时,经过多路径误差改正后在NEU3个方向RMS平均改善率达到20.4%、25.1%、16.4%。     

Identification of GPS positioning solutions deteriorated by signal degradations using a fuzzy inference system

The accuracy of GPS positioning based on pseudorange measurements under signal degradation environments is limited by poor satellite geometry and signal distortions due to diffraction and multipath. As a result, the GPS position solutions could become unreliable. Those deteriorated solutions should be identified and not used for navigation. For that purpose, methods for reliable identification of deteriorated GPS positioning solutions from a navigation receiver should be developed. In this paper, a fuzzy inference system is proposed to classify the quality of GPS positioning solutions. The input for the system includes the signal quality evaluated by the difference between the measured and expected carrier-to-noise density ratio (C/N0) and the satellites geometry strength evaluated by the dilution of precision (DOP) number. The proposed fuzzy inference system is developed based on the human knowledge and understanding of the problem under consideration and is further optimized using data acquired from the field. The test results indicate that the proposed method can be used for reliable identification of deteriorated GPS position solutions affected by signal degradations.     

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。