伽利略系统定位精度与测站位置的关系

本文讨论了理想条件下GALILEO定位时 ,测站纬度与期望可观测卫星、大地高与钟差的相关性、定位精度、东西向与南北向定位误差之比的关系     

高程误差对双星定位系统定位精度的影响研究

分析了两种获得高程的途径对定位精度的影响,推出其误差表达式。大量的仿真分析结果表明,在两种情况下,相同的数字地图高程误差与高度表误差对定位精度的影响完全相同,同时两种高程误差对定位精度影响的规律为:对东西向定位误差影响较小;而对南北向定位误差影响较大,纬度越低影响越大,纬度越高影响越小。     

基于GPS的气象卫星数据地理定位精度验证

以天津渤海湾围海造田形成的规则人工基础设施为参照物,对长时间序列的FY-3B星250 m空间分辨率数据的几何定位精度误差进行量化,并在此基础上对几何定位精度进行了分析。研究发现,FY-3B星中分辨率卫星数据的几何定位精度存在较大误差,尚未完全达到1个像元或亚像元级的精度水平。纬度方向误差明显大于经度方向误差,纬度方向的几何定位误差整体在-2～-9个像元,经度方向误差基本处于±3个像元的水平。经度方向误差随时间序列的增加,呈偏西向偏东的发展趋势;纬度方向的几何定位整体偏北,且有向北扩大的趋势。在天顶角小于30°的范围内,经度方向误差并不随天顶角的增加而变化,而纬度方向误差随天顶角增加而缩小,且变化幅度在扩大。研究结果有助于改善FY-3B星中分辨率卫星数据的几何定位精度以及研究目前几何定位模型存在的问题。     

不同电离层改正模型的SF-PPP定位精度分析

电离层延迟可严重制约单频接收机的定位精度.基于此,本文介绍了四种单频接收机常用的电离层延迟改正方法,包括广播电离层改正模型(策略1),顾及太阳位置的变化全球电离层格网产品(Global Ionosphere Map, GIM)时间旋转内插(策略2), GIM投影函数改正(策略3)和半合改正模型(策略4).同时,选择不同太阳活动期,不同纬度的测站验证不同电离层改正方法的单频精密单点定位(single-frequency point positioning,SF-PPP)定位结果偏差.经过对比分析,得到如下结论：1)总体来说,半合改正模型得到的定位效果最佳,其次是使用GIM产品对电离层延迟进行改正,最后是广播电离层模型;2)在不同太阳活动跃期,不同策略在低纬度测站的定位偏差最大,其次是高纬度测站,中纬度测站的定位偏差最小;3)策略2和策略3在不同太阳活动期不同纬度测站的水平定位平差约0.150 m,三维定位偏差约0.700 m;策略4在不同太阳活动期不同纬度测站的水平定位偏差为0.100 m,三维定位偏差为0.500 m.     

电离层延迟高阶项对GPS精密单点定位精度影响分析

随着GPS卫星轨道、钟差及各种误差修正模型的不断精化,静态精密单点定位(PPP)定位精度达到mm级,进行电离层延迟高阶项较小量级的误差改正研究,对改进PPP数据处理策略具有重要的参考价值。本文利用分布在不同地理纬度的5个IGS跟踪站3天的观测数据,对比分析了电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度及静态PPP定位精度的影响。分析结果表明,电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度的影响分别为cm级和mm级,对低纬度地区PPP定位精度的影响大于3 mm,但对中高纬度的测站观测值、定位精度的影响比低纬度地区小很多。      

GPS-陀螺全站仪的研究

在保证高精度陀螺定向精度的前提下,探讨采用GPS单点定位技术快速测定测站点坐标,方便求得测站点的子午线收敛角。通过分析大地坐标和平面坐标对子午线收敛角精度的影响,将GPS单点定位测量的WGS-84数据转换到1954北京坐标系,并结合单点定位技术分析其所测数据能否满足陀螺定向精度要求。目前,GPS单点定位精度能够满足纬度在60°范围内陀螺定向中子午线收敛角的精度要求。通过理论分析可知,GPS单点定位精度要求随着纬度和经差的减小而不断降低,将子午线收敛角的精度控制在2″之内,测站点位于中纬度地区(30°～45°),GPS单点定位精度控制在40 m之内,即可满足陀螺定向所需精度要求。最后对GPS-陀螺全站仪的数据处理流程进行总结,分析GPS-陀螺全站仪的功能模块,理论上实现GPS-陀螺全站仪直接得出定向边的坐标方位角。     

北斗区域星座对相对定位精度的影响分析

首先介绍了北斗系统的区域星座特点,然后从相对定位几何精度因子(relative dilution of precision,RDOP)和定位误差两方面进行精度分析,初步得出了北斗相对定位精度与区域星座的关系。理论分析和实验结果都表明,在我国范围内采用北斗卫星导航系统进行短基线相对定位时,其东西方向定位精度优于南北、高程方向;南北方向与高程方向的定位误差呈负相关;北斗相对定位精度随纬度增加而降低;与GPS相比,北斗相对定位在南北方向精度略差;载波相位相对定位精度受北斗区域星座的影响略大于单频伪距差分。     

基于空间双曲交会的GNSS伪距单点定位算法

针对GNSS卫星导航中的伪距单点定位,提出一种不需要测站坐标近似值的非迭代算法。该算法将GNSS伪距导航定位方程转化为空间双曲定位方程,给出具体的解算步骤,研究了空间双曲定位方程的解(有两解),利用GNSS伪距导航定位的特点可消除多值性,从而实现无初值GNSS伪距单点定位。该算法与Bancroft算法相比,通过星间单差,与测站有关的公共误差项被消去,提高了定位精度;与传统的迭代算法相比,提高了计算效率,而且不需要测站坐标初值。最后通过IGS监测站实测数据对3种算法进行比较,验证了算法的有效性。     

一种多参考站的GPS伪距差分定位方法

受到流动站与参考站间距离的影响,随着基线长度的增加,测站间误差相关性降低,伪距差分RTD定位精度逐渐下降。基于网络RTK的思想,提出了一种多参考站伪距差分(NRTD)定位方法;通过建立参考站双差伪距和载波相位观测方程,序贯平差得到模糊度浮点解,进而提取出双差电离层和对流层延迟,建立区域误差模型并生成伪距差分改正数;最后将其发送给流动站进行伪距差分定位。实验结果表明,与常规RTD方法相比较,NRTD方法的定位性能够有很大提升,在N、E、U这3个方向的定位精度分别提高了39.5%、15.3%和23.6%以上,同时在N、E方向99%以上历元的定位精度优于1 m,能够满足长基线下的亚米级定位需求。     

基于星点位置预测的线阵全站仪天文测量异常数据剔除方法

针对天文测量仪器小型化、自动化的发展趋势,本文提出了一种基于线阵式国产全站仪的天文测量数据处理方法。首先,介绍了星点质心提取方法和观测时刻计算方法;然后,分析了数据粗差的产生原因,提出了一种基于星点位置预测的粗差剔除方法;最后,设计并开展了两次野外试验,对比粗差剔除前后的定位精度。结果表明,经粗差剔除后,单时段间定位结果较为稳定,且8个时段的定位中误差小于±0.3″,满足一等天文测量要求;同一测站4个夜间联测的平均天文经度与准确值之差为0.23″,平均天文纬度与准确值之差为0.61″。相较于传统天文测量仪器,本文方法不仅实现了小型化、自动化及精准化,且摆脱了人眼观测的束缚,观测效率提升了一倍。     

Dependency of GPS positioning precision on station location

We analyze the dependency of the GPS positioning precision on station location in an idealized positioning environment. Using a weighting function to account for an averaged number of satellites at different latitudes, we demonstrate that GPS positioning precision for ambiguity fixed solutions reduces when the latitude increases. We also quantify that the positioning precision in the north-south direction is worse than that in the east-west direction at all latitudes using the same approach. Electronic Publication     

数字天顶摄像仪中CCD星象亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星象中心进行亚像素定位。本文利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正常读取,并与FV读取结果比较分析。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出一种利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改善。利用MATLAB实现对实测图像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在以往修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度有了很大提高。     

区域天顶对流层延迟时空变化特性及其建模研究

介绍几种常用的全球对流层延迟改正模型和几种区域对流层延迟模型的建立方法,再利用美国密歇根州的8个测站天顶对流层延迟数据对天顶对流层延迟进行研究,得出天顶对流层延迟在时间尺度及空间尺度上的变化规律,与经度和纬度相关性一般,与高程强相关。通过美国密歇根州的4个测站数据分别计算3种区域对流层延迟模型,得出各个模型的精度,并比较它们的优劣,结论是一次线性插值模型是三者中精度最高的模型。     

三种对流层投影函数的比较及对定位的影响

介绍了NMF、VMF1和GMF的干湿分量投影函数的基本数学模型和计算方法,比较了其间的差异和对应的静态PPP结果,得出了相关的结论。     

GNSS基线走向对点位精度影响分析

通过对不同长度GNSS导线实测数据的处理比较,分析了GNSS基线走向变化对点位精度的影响。结果表明,GNSS支导线中各控制点在经度、纬度和高程方向的误差累积与基线走向有关,并随点位经纬度的变化呈现一定的规律。      

利用射线追踪法分析三种典型对流层映射函数在中国区域的精度

基于中国区域内8个气象站点2012年全年的探空数据,采用射线追踪法计算了各个站天顶方向至4°高度角区间内18个方向的对流层流体静力学和非流体静力学延迟量,将天顶延迟通过NMF、GMF和VMF1三种映射函数投影到各个高度角方向,与射线追踪法得出的延迟量进行比较,结果显示:①NMF有明显的季节性偏差,且精度与纬度存在强相关性;②VMF1的精度最高、稳定性最好,但在武汉、长沙等站点存在一定的季节性偏差;③GMF的精度介于NMF和VMF1之间。     

影响精密单点定位收敛速度的因素分析

分析了接收机类型、测站地理位置及卫星PDOP值三个因素对精密单点定位收敛速度的影响。结果表明,不同类型的接收机对PPP收敛速度有一定影响,但效果并不明显,纬度差异及PDOP值大小对PPP收敛速度的影响较为显著。     

无地面控制点的星载SAR影像直接对地定位研究

针对星栽合成孔径雷达（SAR）对地面目标的定位问题，分析了在无地面控制点的情况下，利用距离-多普勒（R-D）模型和地球模型进行对地定位的理论与方法，给出了在无地面控制点（GCP）而有数字高程模型的情况下利用R-D模型进行对地定位的求解方法。用天津地区ERS-1数据进行实验，其结果与当地地形图进行比较，精度在50m以内，表明该文提出的方法是正确、可行的。     

引入国家基准站的北斗导航卫星精密定轨

卫星精密轨道的确定是北斗卫星导航系统位置与服务的核心技术之一,而国家基准站是影响卫星轨道精度的一个重要因素。本文基于中国测绘科学研究院国际GNSS监测与评估中心自主开发的软件计算国家基准站和MGEX站对北斗卫星精密定轨的影响。得出结果：加上国家基准站后GEO卫星轨道精度平均能达到2.0 m,比没有国家基准站时提高约14%,在GEO切向方向改善最为明显,大约提高30%。IGSO和MEO卫星也有所提高。加上国家基准站后,三类卫星的轨道重复弧段的径向精度优于5 cm。有了国家基准站数据BDS精密轨道会有明显的改善。国家基准站的建立使我国北斗导航卫星的服务能力有很大提高。