不同型号GNSS接收机RTK测量精度分析

接收机是全球导航卫星系统实现导航定位的终端仪器,不同型号GNSS接收机RTK测量精度与周围环境条件相关。选取4种不同型号的双频GNSS接收机,分别在良好的观测环境和特殊观测环境下,采用CORS模式进行RTK观测,并对观测数据进行粗差检验和处理,分析其测量精度及影响因素,结果表明不同型号GNSS接收机在不同环境下RTK测量精度和稳定性有所差异,不同观测环境对接收机RTK测量精度影响程度不一致,以期为工程实践中仪器的选择提供参考。     

联合多台GPS观测值计算动态定位GPS高程的改进方法

RTK(实时载波相位差分)技术的出现让GNSS在测量领域独领风骚,同时随着GPS接收机的更新换代支持多GNSS系统混合接收,联合计算,使得GNSS的应用效率和精度都有很大提高。目前,GPS RTK的动态解算精度已经达亚厘米级,能够运用在众多高精度测量及施工领域,如海底隧道沉管对接、高铁轨道测量等。但在高精度动态安装施工中,单台GPS RTK定位往往面临精度及可靠性问题。本文在海底沉箱对接GPS控制高程的施工中,就如何提高动态GPS高程精度及可靠性提出了一种利用多台GPS观测相关性的特征来计算改进控制高程精度及可靠性的方法,以达到水下设备高精度安装对接的安全可靠高效施工的目的。     

三星GNSS接收机在复杂环境定位的精度分析

复杂环境下,利用三星GNSS接收机南方银河1与双星GNSS接收机南方灵锐S82,以GNSS-RTK测量数据为参考值,对它们的初始化时间、搜星状况、内外符合精度等方面做了对比与分析。实验表明相比双星GNSS,三星GNSS定位的稳定性和准确性都有了一定的提高,平面精度和高程精度均能小于4cm。     

无人机单频RTK天线的性能比较分析

针对现有无人机单频GNSS天线性能良莠不齐从而影响单频RTK性能的问题,选取了4种无人机单频GNSS天线,基于UBLOX M8T模块采集4种天线在不同观测环境下的单频观测数据;分析其双差伪距观测值的精度以及对整周模糊度的初始化时间的影响。分析结果表明:不同天线的伪距噪声差异较大,直接影响模糊度的初始化时间;选择合适的GNSS天线是无人机高精度定位的关键。     

GLONASS偏差校正补偿算法模型的构建与应用

针对GNSS多模接收机的应用,分析了GLONASS卫星信号接入GNSS系统中会产生群时延变化等相关问题。通过对GLONASS系统可能产生的半周模糊度、0.25周模糊度、硬件偏差等相关问题的分析研究,探讨了RTK应用中的GLONASS伪距与载波相位偏差的6种有效解决方法。此方法包括了有效实时伪距与载波相位偏差校正补偿等。这些算法能够改进GPS+GLONASS+多模复用系统流动站接收机,使其在第三方基准站或网络系统的所有RTK应用中获得经过偏差改正的高精度的多星系统流动站接收机的性能。同时还提出了在站(或网络)接收机与流动站设备分属不同厂商产品的情况下,多模接收机系统伪距或载波相位测量过程中的差分偏差修正方法,进而提高GNSS系统的导航定位性能、作业效率和提高定位精度。     

一种基于智能手机的实时高精度定位系统开发与车载应用测试北大核心CSCD

手机GNSS芯片可支持多模GNSS观测信号,其提供的原始观测量为高精度导航定位提供了可能,智能手机高精度导航定位成为研究热点之一。本文首先基于自研的反向RTK算法,设计并开发了一套基于智能手机的实时高精度定位系统,降低手机的计算压力;然后基于智能手机小米8,进行了大范围(覆盖深圳、武汉、北京)、多场景(城市开阔/遮挡,高速开阔/遮挡)的动态车载应用测试,用于验证系统的可靠性和可用性。测试结果表明:系统在各场景下均能稳定有效运行,在开阔环境下,小米8可实现亚米级的实时动态定位精度,精度最优可达0.21 m。     

智能手机RTK定位软件实现及应用试验

随着芯片技术的发展,智能手机已成为使用最普遍的一类全球卫星导航系统(GNSS)设备,其提供位置服务的能力逐步彰显. 为探究将手机作为专业GNSS设备的可行性,利用谷歌开放Android智能终端GNSS原始观测数据这一契机,设计并实现一款手机实时动态 (RTK)定位手机应用程序(APP),并基于该APP开展高精度定位应用试验. 结果表明:在静态条件下,手机RTK定位精度约达1 dm;在行人和车载动态条件下,可达平面亚米级、高程1~2 m的精度水平,RTK定位精度远高于内置芯片解,但稳定性略差于芯片解. 使用手机模拟RTK点测量,其平面精度约达1 m,基本满足地理信息采集和调查等亚米级到米级低精度专业应用的需求.      

北斗多模组合RTK实时定位性能比较与分析

针对省级北斗地基增强系统在推进建设中系统评估方法存在的欠缺,提出了北斗多模组合定位测试方法。通过重点分析6种组合定位模式下的RTK实时定位关键性能表现,对定位初始化时间、固定成功率、连续性定位精度和实时定位精度等关键指标进行了定量对比分析。结果表明,广东省北斗地基增强系统可为广东省范围内提供符合精度要求的实时定位服务,在基准站平均间距35km以内,采用GPS+BDS组合信号RTK实时定位效果较好,能够提升其初始化时间和固定成功率。     

CORS系统的差分定位终端设计与实现

当前广泛使用的实时GNSS定位应用可分为两种：一种是低成本定位应用,其采用廉价的芯片和天线,广泛应用于手机、共享单车和公交车定位等方面;另一种是高精度GNSS定位应用,采用网络RTK技术并结合测量型天线和接收机,为高精度测量用户提供实时厘米级测量服务。随着物联网、5G等技术的发展,实时分米到亚米级的定位需求逐渐增多。原有的低成本GNSS定位技术无法达到这一精度要求,高精度定位的设备成本高昂,无法用于大众导航领域。因此,本文实现了一种基于CORS系统的低成本差分定位终端。该终端包括两个部分：外接设备和手机。试验表明,在接入CORS系统后,该设备水平方向的定位精度可以达到亚米级,对推进CORS系统的大范围应用具有一定的意义。     

山区村落单基站RTK测量的可靠性检测和成果精度评估

GPS RTK(实时动态相对定位)是一项以载波相位观测为基础的GPS实时差分测量技术。在山区作业环境下,对于单基站RTK,容易造成仪器初始化时间较长,有时出现失锁的现象。其主要问题产生的原因是整个GPS系统的局限性和RTK传输数据链本身可靠性。本文以南方测绘S82型RTK仪器应用为例,在甘肃省南部山区村庄大比例尺数字测图中,对单基站RTK测量可靠性的检验和成果实测精度的评价进行讨论。     

GNSS时差及其在多系统组合定位中的应用

随着卫星导航系统的发展及不断升级,越来越多的GNSS测站开始配备多模GNSS接收机。一方面,多模接收机的应用能够跟踪更多的GNSS卫星,从而改善观测几何条件,提高定位精度和可靠性;另一方面,不同GNSS导航系统采用不同的系统时间定义,存在着系统时差,从而多模GNSS接收机对于不同导航系统卫星的观测值存在着相应的偏差。为实现GNSS系统的兼容与互操作,各个GNSS导航系统目前都提出了系统时差监测的要求。基于此,研究GNSS系统时差的监测及其在多模定位中的应用。首先介绍目前导航系统时差监测的几种方法;然后分析GPS/GLONASS系统时差以及相对硬件延迟的特性;最后将GPS/GLONASS系统时差应用到多模用户导航定位,并详细讨论GPS/GLONASS时差及测站硬件延迟对导航定位的影响。     

低成本μ-blox单频多系统GNSS接收机的定位性能分析

随着大众市场对高精度定位需求增加,基于低成本小型化设备的全球卫星导航系统(GNSS)高精度定位成为研究热点之一. 本文以低成本多系统GNSS接收机μ-blox M8P型号为例,分析其观测数据质量,研究其伪距单点定位和单频载波相对定位的定位性能和特点,为低成本GNSS接收机高精度定位应用提供参考. 实验结果表明,与测量型接收机相比,μ-blox输出GNSS观测值的载噪比略小,伪距和载波相位的测量噪声较大. 静态模式下,μ-blox的单频载波相对定位(基线长度约为430 m)可以提供厘米级的定位精度;城市环境动态模式下,其单频载波相对定位可提供亚米级至米级的定位精度. 信号受限环境下,GPS／GLONASS双系统能够提供更稳定的定位结果.      

智能手机多频多系统实时动态的定位性能分析

随着位置服务的发展,人们对定位精度的需求不断提升. 目前智能手机定位主要依赖于全球卫星导航系统(GNSS)芯片所提供的芯片解,其精度仅为米级. 2016年,谷歌宣布允许开发者获取手机GNSS原始观测数据,为研究手机GNSS高精度定位算法提供了支持. 为探索智能手机多频多系统实时动态(RTK)的定位精度和可靠性,文中基于华为P40智能手机开展了静态和动态环境下的多频多系统RTK的定位性能分析. 结果表明:在静态环境下,智能手机多频多系统的RTK定位精度要优于芯片解,在东(E)、北(N)、天(U)三个方向的定位误差均方根(RMS)分别为0.20 m、0.39 m和0.31 m,比芯片解提高了57%、71%和75%;在动态环境下的定位精度依然能够达到分米级,相比于芯片解在E、N、U三个方向上的定位精度提高了37.84%、47.22%、53.68%.      

莲沱段航道北斗+GPS表面流速流向观测

表面流速流向观测是航道水文测量中一项重要的内容,对于外业采集的精度、时机、环境等方面均有较苛刻的要求。目前主要采用GPS RTK或网络RTK直接测量的方法,但GPS在峡谷河段上空卫星数量有限,冗余不足,易丢失数据,影响定位服务的持续性。根据莲沱段航道特点,采用双模GNSS接收机,同时接收北斗和GPS系统的卫星信号,再利用网络RTK进行表面流速流向观测。该方法克服了现有航道表面流速流向测量技术短板,解决了传统GPS在三峡—葛洲坝两坝间水域峡谷河段数据易丢失等问题,提高了航道水文条件观测成果的质量、精度和效率,保障了高精度位置应用安全,能满足通航发展需要,也为山区峡谷河段表面流速流向观测提供了参考。     

GNSS RTK实时自适应换站方法

在中长基线的GNSS动态相对定位中,随着基线长度的增加,参考站与流动站之间误差的相关性会下降,导致模糊度无法快速固定,定位性能下降。在多GNSS参考站条件下,可以通过自适应选择距离更近的参考站,形成更加合理的基线,以保障RTK定位的精度。为解决换站后重新初始化模糊度所带来的定位结果重新收敛问题,本文提出了一种GNSS RTK实时自适应参考站换站算法,引入原参考站与新参考站之间的双差模糊度作为辅助,从而得到准确的新参考站与流动站之间的双差模糊度先验信息,避免了换站后模糊度的重新初始化,得到了连续的高精度定位结果。该方法可适用于实时定位,能够满足大范围RTK高精度连续定位的需求。利用香港CORS站数据进行验证,结果表明,本文换站算法能够克服换站导致的定位重收敛问题,且能够保障换站前后获得连续的高精度定位结果。     

基于SDCORS的网络RTK在工程测量中的精度分析

针对基于SDCORS网络RTK测量精度进行研究,通过实验分别对两种GPS接收机安置方式的测量精度进行对比,并对网络RTK测量精度的时间变化进行分析,结果表明:1)网络RTK平面控制测量时应该使用三脚架安置GPS接收机。对于高程测量,利用三脚架与对中杆安置GPS接收机对大地高程测量精度影响较小;2)网络RTK测量偶有大误差测量结果出现,应取多次观测结果进行成果检核;3)网络RTK测量相近历元的观测误差具有相关性,如果有条件,最好在不同时间段多次测量取平均值。     

Android智能手机GNSS高精度实时动态定位

本文基于智能手机GNSS观测值的质量和性质,利用手机载波相位观测值不确定度进行粗差处理,使用星间单差法消除智能手机伪距和载波相位观测值之间差值不固定特性的影响,针对手机观测值修改滤波过程中的观测值噪声方差数值,采用不固定载波相位整周模糊度的常加速度动态单频Kalman滤波模型实现实时PPP和RTK两种定位方法,提高手机实时GNSS定位精度。使用某智能手机进行验证,单频实时动态PPP定位在99s内达到稳定状态,平面定位精度为1.51 m,高程精度为2.79 m;RTK定位在27 s内达到稳定状态,平面定位精度为0.73 m,高程精度为0.78 m。测试结果表明目前智能手机的GNSS定位模块具有提供更加精准的位置服务能力,甚至在某些特定场景下具有实施测绘作业的潜能。     

城市环境下BDS+GPS RTK+INS紧组合算法性能分析

城市环境下运动载体接收的GNSS信号会被频繁地干扰和遮挡,GNSS RTK独立工作模式难以连续且可靠地固定模糊度以满足厘米级高精度定位需求。为此,本文设计了一套基于集中式卡尔曼滤波的BDS+GPS RTK紧组合算法,给出了其动力学模型、观测模型和算法架构流程。通过城市环境下的实际车载测试,对比分析了BDS、GPS、BDS+GPS 3种模式下RTK及RTK+INS紧组合的定位性能。试验结果表明,BDS+GPS双系统大大增加了可见卫星数,提高了城市环境下GNSS动态精密定位的可用性和精度;相对于GNSS RTK,紧组合极大地提高了精密定位的可靠性和可用性。     

基于RTKLIB的低成本高精度GNSS静态测量系统

随着科学技术的发展,测量工具和测量手段也发生了变化,其中测量型GNSS呈现价格降低、体积缩小的趋势。目前市场上一整套商用GNSS测量系统的价格从几万到几十万不等,且由于地面基站和移动站体积大、携带不方便等原因,使得商用GNSS测量系统的使用人群仅限于部分专业测量人员,难以在大众市场普及。当今众多领域如无人机、机器制导、精密农业等对高精度定位需求的增加,又促使GNSS测量系统向低成本、高精度、小型化、轻型化发展。本文对U-BLOX的NEO-M8P低成本OEM型GNSS接收机进行50 km基线下的静态观测,基于RTKLIB的测试结果和精度分析表明,低成本GNSS测量系统能够达到厘米级定位精度,能够满足测量工作和GIS应用的需求。试验证明,使用此低成本测量系统能降低测量任务的经济成本,是测量级GNSS接收机中经济适用的选择。     

GPS/BDS/GALILEO多模单频单历元RTK定位算法

单一卫星系统单频RTK定位可靠性较低,难以满足实时定位需求。由于GPS,BDS及GALILEO均采用CDMA技术体制,GPS/BDS/GALILEO多模系统耦合度较高,可有效应用于RTK动态定位。采用实测数据进行GNSS单频单历元RTK计算,实验结果表明:多模GNSS系统其模糊度ADOP值较小,模糊度固定成功率较高更适用于RTK定位领域。截止高度角较高时多模系统优势更加明显。