分米级广域精密定位系统方案探讨

阐述了分米级广域精密定位服务系统的基本架构及其关键技术.通过仿真分析得出,在该精密定位服务系统中,单频伪距差分用户定位精度可达1 m;单频载波相位差分用户定位精度可优于1 m;双频载波相位差分用户定位精度可优于0.5 m,达到了分米级定位.     

Android智能终端GNSS定位精度分析

目前,普通智能终端的平面定位精度在5 m左右。2016年,Google公司推出Android系统7.0版本,开始支持输出GNSS（global navigation satellite system）原始观测值。通过改正和计算,可以获得Android智能终端的伪码和载波相位观测值,从而实现较高精度的GNSS定位。研究采用华为P9手机进行,在观测条件良好的情况下,采集静态的GNSS原始观测数据,并采用多种方式分别进行定位解算,并分析其定位精度。同时,在相邻观测点放置NovAtel DL-V3-L1型接收机进行对比。实验表明通过静态下精密单点定位或者载波相位差分定位的方式,可以显著提升智能终端的定位精度,达到分米级水平。     

载波相位差分GPS定位技术

载波相位差分ＧＰＳ动态测量是近几年发展起来的定位新技术,可用于大比例尺测图,港口和航道测量,道路施工测量等精密定位中,文中就载波相位差分ＧＰＳ定位中的几个问题进行了论述,它们是差分ＧＰＳ定位技术的比较,准载波相全差分与载波相位差分的性能与比较,最后。为用户选购和应用提出了参考意见。     

北斗广域差分分区综合改正数定位性能分析

目前北斗广域分米级星基增强系统在钟差改正数、轨道改正数的基础上,提出了基于相位观测值的分区综合改正数,介绍了分区综合改正数的概念及单频、双频用户的使用方法与定位模型。利用中国范围不同地区的北斗观测数据和对应的分区综合改正信息,统计了单频和双频用户分区综合改正精密单点定位的精度,并对其收敛性进行了分析。通过与使用GFZ提供的北斗超快速精密星历的定位效果比较,验证了分区综合改正定位在实时定位中的优势。在此基础上进一步对中国范围内分区综合改正定位效果与分区中心距离的关系进行了分析,并对不同观测时间长度的定位效果进行比较。结果表明,经分区综合改正后的双频用户平均25 min内动态定位三维误差能收敛至0.5 m以内,收敛后的定位精度为水平0.15 m,高程0.2 m;单频用户平均20 min内动态定位三维误差能收敛至0.8 m以内,收敛后的定位精度为水平0.3 m,高程0.5 m。随着用户站距离分区中心越远,定位效果总体呈现变差的趋势。总体上,当用户在分区中心1 000 km范围内时,北斗广域分区综合改正数将能提供实时分米级定位服务。     

GPS/BDS组合实时动态精密单点定位

针对常规模式下。单系统实时精密单点定位精度受接收机环境和可视卫星数量影响严重等问题,研究了GPS/BDS双系统实时精密单点定位,采用非差无电离层组合载波和伪距观测值,详细推论了Kalman滤波参数估计方法的基本原理,并利用其进行参数估计,最后通过IGS站和实测数据进行了实时PPP实验,实验表明:GPS/BDS双系统定位模式较GPS单系统有明显改善,在E、N、U方向收敛后RMS值分别达到0.125 m、0.117 m、0.289 m,较单系统在各方向分别改善了11.9%、18.1%、22.5%。证明了GPS/BDS实时PPP能够达到分米级到厘米级定位精度。     

北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析

采用IGS、MGEX、北斗地基增强网的实时观测数据,研制北斗广域精密定位服务系统,实时生成北斗高精度轨道、钟差、电离层产品,提供厘米级北斗双频PPP、分米级单频PPP、米级单频伪距定位服务。对实时产品评估分析的结果表明:北斗卫星实时轨道与钟差产品URE统计精度约为2.0cm,实时电离层精度优于4.0TECU。采用全国分布的实时测站动态定位精度(95%置信度)评估分析表明:北斗双频PPP精度存在明显的区域特征,高纬度以及西部边缘地区的定位精度平面约0.2m,高程约0.3m;中部地区定位精度平面优于0.1m,高程优于0.2m,接近GPS实时PPP精度水平;北斗与GPS融合可以提高单北斗、单GPS的定位性能,尤其是显著加快了PPP收敛时间,收敛时间缩短到20min内。另外,除边缘地区外,北斗单频PPP实现平面0.5m,高程1.0m;北斗单频伪距单点定位实现平面2.0m,高程3.0m。     

载波相位差分相对定位的模糊度求解

鉴于整周模糊度的求解是载波相位差分相对定位中的技术难点。详细介绍了载波相位差分相对定位的原理和整周模糊度的求解步骤,采用LAMBDA方法对一组静态短基线进行求解,并比较了模糊度浮点解和固定解以及基线的浮点解和固定解。实例证明,载波相位差分定位能够达到厘米级的定位精度。     

PPP-B2b服务的实时精密单点定位精度分析

基于北斗官方发布的承载精密单点定位(PPP)服务的PPP-B2b信号与南方测绘最新研发高精度定位终端,本文采用全国6个城市连续一周的观测数据和实时定位结果,分析了基于PPP-B2b服务的PPP精度。其中重点分析了实时静态PPP与实时动态PPP定位的精度。试验结果如下:基于PPP-B2b服务的静态PPP定位精度水平方向优于7 cm,高程方向优于10 cm;基于PPP-B2b服务的动态PPP定位精度水平方向优于10 cm,高程方向优于15 cm。试验结果表明,基于该服务的实时PPP能达到静态厘米级、动态分米级的定位精度。     

灾害应急环境下智能终端高精度北斗增强定位方法

针对灾害应急环境下的高精度定位需求,研究了一种基于智能终端的长距离北斗增强定位方法,通过长距离参考站提供非差误差改正数,用户可采用非常灵活的数据处理方法。采用分类误差处理满足长距离高精度增强定位的需求,实现用户长距离伪距增强定位、载波相位增强定位以及载波相位平滑伪距增强定位等多种增强定位方式。提出了基于非差误差改正数的相位平滑方法,通过消除误差后的观测值估计整周模糊度,然后重新拟合伪距观测值,并利用参考站平滑后的非差误差改正数削弱用户定位误差。伪距观测值不涉及模糊度,定位模式简单且实时性高,利用载波相位观测值来提高伪距定位的精度,能够更好地满足灾害应急环境下用户高精度定位的需求。在智能终端融合了针对用户专用接收机设备的增强定位数据处理方法,智能终端既可作为观测数据源,又可作为用户定位数据处理的载体。采用实测数据进行了智能终端增强定位算法验证与分析,结果表明所提方法能够实现用户实时厘米级、分米级和亚分米级等优于1 m的高精度定位。     

基于PPP的动对动定位技术与精度分析

介绍了GPS精密单点定位和动对动实时差分定位技术,提出了基于GPS精密单点定位的动对动定位方法,实现了分米级的定位精度。     

Android智能手机GNSS定位性能分析

随着全球卫星导航系统(GNSS)的发展和移动通信技术的进步,用户对位置服务(LBS)提出了更高的要求. 本文采用市面上常见的两部Android智能手机采集GNSS数据,对Android智能手机伪距单点定位(SPP)和单频精密单点定位(PPP)算法进行研究,分析了在不同条件下智能手机的SPP、单频PPP定位性能. 结果表明:在使用多普勒平滑伪距和信噪比随机模型的基础上,Android智能手机GPS单系统的SPP定位精度可达3 m,GPS、Galileo、GLONASS、北斗卫星导航系统(BDS)四系统定位精度可达亚米级. 在单频PPP静态定位中,在GPS单系统下,定位精度仅能达到米级,且收敛时间较长;在GPS、Galileo、GLONASS、BDS四系统下,定位精度可达亚米级,且平面方向可在40 min内收敛. 在单频PPP动态定位中,手机的定位精度仅能达到米级.      

基于广播星历的单站载波相位授时算法

针对传统单站授时算法的局限性,提出了一种基于广播星历的单站载波相位授时算法。该算法在标准单点定位授时算法仅采用伪距观测量的基础上,增加了载波相位观测量,授时精度得到了显著改善;该算法与精密单点定位授时算法相比,不需要精密轨道和钟差,摆脱了IGS等外部事后精密星历产品的依赖,能够广泛应用于实时授时。并利用IGS站观测数据进行实验分析,结果表明,单站载波相位授时精度明显优于标准单点定位授时算法,授时精度可达1~2 ns。     

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.      

组合码和相位观测值在线解双差模糊度的算法

如何在线精确地求解整周模糊度,是ＧＰＳ高精度动态相对定位的关键问题。在线解算取决于很多因素：基线长度、数据处理方法、接收机的性能（如双频还是单频）以及抗ＡＳ和ＳＡ的能力等。现代双频ＧＰＳ接收机能获得载波相位和Ｌ１、Ｌ２频道上的精度伪距观测值,组合这４个观测值可进行单历元整周模糊度解算。文中对组合码和相位观测值在线解整周度的算法进行了试验和分析,得出了很有实用意义的结合。     

Combined GPS/GLONASS data processing

To obtain the GLONASS satellite position at an epoch other than reference time,the satellite‘s equation of motion has to be integrated with broadcasting ephemerides.The iterative detecting and repairing method of cycle slips based on triple difference residuals for combined GPS/GLONASS positioning and the iterative ambiguity resolution approach suitable for combined post processing positioning are discussed systematically.Experiments show that millimter accuracy can be achieved in short baselines with a few hours‘ dual frequency or even single frequency GPS/GLONASS carrier phase observation,and the precision of dual frequency observations is distinctly higher than that of single frequency observations.     

Combined GPS/GLONASS data processing

To obtain the GLONASS satellite position at an epoch other than reference time, the satellite's equation of motion has to be integrated with broadcasting ephemerides. The iterative detecting and repairing method of cycle slips based on triple difference residuals for combined GPS/GLONASS positioning and the iterative ambiguity resolution approach suitable for combined post processing positioning are discussed systematically. Experiments show that millimeter accuracy can be achieved in short baselines with a few hours' dual frequency or even single frequency GPS/GLONASS carrier phase observations, and the precision of dual frequency observations is distinctly higher than that of single frequency observations.     

小波分析在单频GPS快速精密定位中的应用研究

单频GPS快速定位方程是严重病态的,应用最小二乘原理得到的模糊度浮点解大大偏离其准确值,应用LAMBDA方法难以正确地固定模糊度。本文将GPS载波相位双差观测量在不同的小波空间和尺度空间进行分解和重构,去除高频测量噪声,可减小测量噪声对GPS快速定位中病态方程解的影响,提高模糊度浮点解的精度,缩小模糊度搜索空间。实验表明,对于GPS短基线,仅利用1min左右的单频载波观测数据,经过基于haar、db4、coif4和sym4小波的5尺度小波变换后,可获得较准确的模糊度浮点解,应用LAMBDA法可正确地固定模糊度,达到厘米级定位精度。     

用遗传算法搜索GPS单频单历元整周模糊度

介绍了短基线利用单频单历元双差载波相位定位时模糊度固定的基本理论，探讨了利用遗传算法快速搜索GPS单频单历元整周模糊度的一些理论和实现的方法．提出了用改进的正则化方法改善浮动解来提高搜索成功率的新思路。算例分析表明，在一定的条件下．应用遗传算法搜索整周模糊度成功率高、稳键性较好。     

A comparison of P code and high performance C/A code GPS receivers for on the fly ambiguity resolution

Carrier phase ambiguity resolution on the fly is investigated using two receiver technologies, namely dual-frequency P code and high performance, single frequency, C/A code receivers. Both receiver types were used simultaneously in a series of land kinematic trials. A least-squares search technique is used to find the correct double difference carrier phase ambiguities. Both C/A and single frequency P code technologies are found to be equivalent and capable of resolving the integer ambiguities on the fly using some 30 to 200 seconds of data under benign multipath conditions. Successful ambiguity resolution on the fly results in cm-level accuracy kinematic positioning. The ambiguity resolution time required and success rate are however found to be strongly dependent on the level of carrier phase multipath and, as a consequence, on the error variance assigned to the carrier phase measurements. The use of widelaning with the dual frequency P code results in ambiguity resolution in seconds. The performance of widelaning is also superior in a comparatively high carrier phase multipath environment.