利用单频GPS／Galileo组合观测值的导航性能分析

针对不同观测值的初始方差比值,对比GPS／Galileo组合单点定位的结果。利用不同测站的观测数据和广播星历数据进行单频GPS／Galileo组合单点定位试验。结果表明,组合GPS／Galileo单点定位的平面方向精度优于2m,高程方向精度优于4m,点位精度优于5m;相比于GPS单系统,GPS／Galileo组合系统在平面方向的定位精度略有提高,高程方向的定位精度改善率为11％。同时给出基于4颗IOV卫星的Galileo单点定位结果。     

WiFi辅助的基于坐标搜索格网的卫星定位

针对城市复杂环境下卫星观测数不足情况下的定位问题,并结合"智慧城市"发展过程中无线信号资源日益丰富这一背景,本文提出了典型泛在无线WiFi信号辅助下的卫星定位方法。该方法首先通过WiFi定位获得概略二维位置信息,在此基础上附加先验高程,然后建立坐标搜索格网,应用最小距离误差算法来获得最后的定位结果。仿真实验结果表明,与WiFi定位得到的初始概略坐标相比,基于格网搜索的卫星定位精度有了明显提高,并且可以避免由于卫星分布过于集中而产生的观测方程系数矩阵的病态问题;另外,先验高程误差也会对最后定位结果产生影响,总体趋势是高程误差越大,定位精度越低,但是合理范围内的高程偏差(例如10m以内)仍然可以满足普通导航定位的需求。     

组合精密单点定位在航空动态测量中的应用

本文利用实际飞行的航空动态数据,以传统差分GPS解算结果作为参考,分析了GPS/GLONASS组合精密单点定位在航空动态测量中的应用。试验结果表明,当GPS观测卫星数较多(大于6颗)时,GPS/GLONASS组合对提高定位精度不明显,但可提高定位的可靠性,获得较小的PDOP值;当GPS观测卫星数少于4颗时,采用GPS/GLONASS组合系统仍可获得厘米级的定位结果,保证了动态测量的连续性。     

城市环境下GPS/BDS融合伪距定位性能分析

观测环境的优劣对卫星定位结果有着显著影响,城市环境信号遮挡强、多路径效应明显,导致定位连续性差、可靠性低。文中讨论GPS/BDS时空系统统一以及融合解算中伪距定位数学模型,利用香港地区城市环境实测数据对GPS/BDS双系统融合伪距定位结果与GPS、BDS单系统在可见卫星数、PDOP值、定位连续性、可靠性等方面进行比较分析。结果表明:多系统融合伪距定位相比单系统增加可见卫星数,减小PDOP值,明显改善城市环境定位连续性,小幅度提高定位精度。     

城市环境GPS/UWB组合系统定位精度研究

GPS可见卫星数量不足使得观测方程抗差性下降,在城市环境下一般难以精确定位。文章通过GPS/UWB组合定位抑制GPS观测粗差对定位精度的影响,提升组合系统的定位性能。实验证明,组合系统较GPS单系统在观测值数量、RDOP值、浮点解精度、双差模糊度浮点解精度和固定解精度方面均得到大幅改善。文章认为,借助UWB优秀的测距性能有效地提高了GPS的生存能力,特别是在城市峡谷等GPS信号遮挡严重的环境下应加设一定数量的UWB基准站,保证用户定位的连续性与准确性。     

利用Galileo IOV卫星观测数据的单点定位精度分析

介绍了Galileo单点定位数学模型,在对各项误差进行改正的基础上,利用MGEX跟踪站连续7d的IOV卫星观测数据进行Galileo伪距单点定位试算。结果表明,基于4颗IOV卫星的Galileo单点定位的性能低于全星座的GPS单点定位,其中Galileo单点定位的水平方向精度优于4.5m,高程方向精度优于9.0m。相比于GPS单系统,增加Galileo卫星后的GPS/Galileo组合单点定位在3个坐标分量上的定位精度均有不同程度的提高。     

微弱信号下基于模糊度搜索的辅助式GPS定位算法研究

针对微弱信号下GPS接收机无法测量得到完整信号发射时刻的问题,提出了一种基于模糊度搜索的辅助式GPS定位算法。基于该算法接收机不需要位同步、帧同步和解调导航电文,仅对GPS信号进行伪码相位测量,在获取卫星星历、卫星钟差参数等辅助信息的基础上完成定位解算。论文从数学上严格推导了消除信号发射时刻模糊度的条件,并对五颗以上的观测卫星建立了定位解算方程,给出了算法流程。利用实测数据仿真验证了该算法的有效性。比较表明,该算法的定位精度与常规GPS定位算法(信号发射时刻不存在模糊度)相当。     

GEO卫星条件下的辅助式定位算法性能分析

在卫星导航定位过程中,当辅助式定位算法在信号质量不佳时,利用更多的观测卫星数据进行冗余计算,能够补齐缺失的信号时间并得到定位结果. 由我国自行研制的北斗卫星导航系统(BDS)采用了混合卫星星座,有一类地球同步轨道(GEO)卫星,具有24 h可见、轨道高覆盖面大、信号功率强等优势. 论文分析了在特殊情况下,只能接收到GEO卫星时的辅助式定位算法以及算法的性能差异. 结果表明:在没有高程等先验信息辅助的情况下,直接使用5颗GEO卫星也能获得一定的定位精度保障.      

基于GT的钟差预测模型辅助GPS定位算法研究

为了解决在强干扰环境下由于GPS卫星信号被遮挡而无法定位的问题,从灰色理论(GT)的角度探讨了接收机的钟差序列,提出一种利用灰色理论的钟差预测模型辅助GPS定位的方法。对预测模型的基本思想和具体实现步骤作了详细的介绍,并且将钟差预测值引入到GPS接收机中,实现信号遮挡情况下GPS接收机的定位解算。通过对实测数据的验证分析表明,该钟差预测模型对钟差序列有很好的预测效果,能够在仅有3颗可观测卫星的情况下实现接收机的定位解算。     

GPS纯几何法在低轨卫星定轨中的应用

在近地低轨卫星上安装GPS接收机,并同时能捕获到四颗GPS卫星的话,我们就可以直接利用GPS观测值来组成观测方程,解算被求卫星的轨道位置。但由于GPS卫星是为地面上的用户设计的,其主要是满足地面用户的导航定位要求,再加上近地卫星的高动态性、高速度性,有时还不能同时捕获到四颗GPS卫星,这都给近地卫星的定轨带来了不确定的因素。本文主要对这一想法进行了试验,并分析了定轨的精度。     

本期导读

论空间数据处理与空间数据挖掘(王新洲)一文根据现行文献中反复提到的空间数据处理的内涵的理解,将空间数据处理分为空间数据处理技术和空间数据处理理论,简要论述了各自的主要内容,讨论了空间数据挖掘的现状和今后研究的重点,比较了空间数据处理与空间数据挖掘的异同。精密三角高程代替一等水准测量的研究(张正禄等)一文通过对三角高程测量的原理、误差来源及精度分析,指出了用三角高程测量代替一等水准的关键问题,第一次提出了在特定条件下用三角高程测量代替一等水准不仅完全可行,而且具有经济效益；并在生产实践中得到了验证。本文所研究的内容和得出的结论对制定有关规范和用于生产实践具有重要的参考意义和实用价值。GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析(王泽民等)一文利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galiieo系统的卫星位置．并计算出DOP值。比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值,结果表明Galiieo优于GPS。与单个系统相比,GPS/Galiieo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加．其DOP值明显变小；同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化,发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星,其DOP值也能达到导航定位的要求,从而拓宽了导航定位的观测条件。均方根信息滤波和平滑及其在低轨卫星星载GPS精密定轨中的应用(赵齐乐等)一文首先从均方根信息虑波和平滑的基本原理出发,结合卫星定轨的实际特征．导出了其在精密定轨软件中实现的详细公式；然后针对均方恨滤波的特点,提出了快速高效地探测和修复GPS观测数据中用跳的新方法；最后基     

GPS/DR原始观测值组合导航定位研究

根据GPS/DR组合系统的导航定位原理,推导了利用GPS原始观测值与DR航位推算信息进行组合的Kalman滤波模型,并利用该滤波模型对GPS/DR原始观测数据进行航位解算.数据处理结果表明,即使在只有两颗GPS观测卫星的情况下,该滤波模型也可以充分利用GPS现测信息提高DR航位推算精度.     

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.      

卫星信号发射时刻的无偏恢复

卫星信号发射时刻在导航定位中是一个重要的参数,但是在城市峡谷等弱信号条件下,接收机可能完成不了所有卫星信号发射时刻的组装。在伪距定位中卫星信号发射时刻的组装和粗时段导航中卫星信号发射时刻的恢复(有偏)技术基础上,提出一种无偏的卫星信号发射时刻恢复方法,前提是卫星至少能完成一颗星的伪距测量,并且具有150km误差范围内的先验位置和辅助星历。利用BDS B1和GPS L1中频数据在软件接收机平台进行了BDS,GPS信号发射时刻无偏恢复验证实验证明了方法的有效性。     

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%。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位研究

讨论了GPS/GLONASS组合精密单点定位的数学模型,并以IRKJ跟踪站的观测数据为例,分别利用GPS和GPS/GLONASS组合两种方式进行精密单点定位解算。计算结果表明,当GPS观测卫星数较多(9~10颗)时,组合GPS/GLONASS较单系统GPS的精密单点定位精度及收敛速度有一定改善,但效果不明显。当GPS卫星数较少(4~5颗)时,引入GLONASS卫星进行GPS/GLONASS组合精密单点定位,其定位精度及收敛速度较单系统GPS精密单点均有显著改善。     

GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析

利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galileo系统的卫星位置，并计算出DOP值，比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值。与单个系统相比，GPS／Galileo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加．其DOP值明显变小；同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化，发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星．其DOP值也能达到导航定位的要求。     

GPS/QZSS双系统组合定位性能分析

针对2018年实现全星座试运行的日本区域性卫星导航系统QZSS的定位服务性能评估问题,首次利用MGEX实验网日本区域4个均可接收全部4颗QZSS卫星信号的测站数据对GPS/QZSS系统在日本境内的定位服务性能进行了分析。结果表明:联合QZSS的GPS系统在各种遮挡环境下的定位性能较独立GPS系统均有显著改善;这些改善在高截止高度角情况下更为明显。     

GPS/GLONASS组合单点定位在导航中的应用

讨论了GPS/GLONASS组合单点定位的数学模型和数学处理方法,分析了在GPS观测卫星数大于或小于4颗情况下组合单点定位的结果,实现了低精度要求下的导航定位.     

北斗区域卫星导航系统定位性能的纬度效应

与全球定位系统（global positioning system,GPS）不同,北斗区域卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）采用了5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆轨道卫星的混合星座,星座分布不均匀。特殊星座决定了不同纬度地区用户的可见卫星数量和观测几何结构存在明显差异,用户的导航定位性能存在明显的纬度效应。分别从理论模型和实际观测两个方面对不同纬度地区用户的可见卫星数目、观测几何结构和导航定位性能进行较全面分析,使用了多家厂商的接收机,在不同纬度地区进行了GPS、BDS以及两系统融合定位试验。结果表明,BDS定位性能存在明显的纬度效应,即定位精度随纬度升高而降低;GPS导航定位性能没有明显的纬度效应;BDS/GPS数据融合可以减弱纬度效应,提高导航定位服务的精度和可靠性。