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.      

GNSS多系统动态精密单点定位性能分析

文中在GPS精密单点定位（PPP）理论与方法的基础上,给出了多系统组合的精密单点定位技术观测模型,采用GPS、GLONASS、GALILEO、BDS 四大卫星导航定位系统的实测数据,研究并分析了四系统组合PPP的定位性能。结果表明,多系统PPP精度较单系统有很大提高,GPS+GLONASS+GALILEO+BDS四系统组合动态PPP在三个方向平均偏差约为0.7 cm、0.6 cm和1.7 cm,收敛时间为15～20 min左右,并且多系统PPP在截止高度角增大时,依然有充足的卫星数量,当截止高度角达到30°时,依然能达到cm级定位精度,对机载动态数据进行PPP解算结果显示,四系统组合解算的结果与利用GrafMov的解算结果符合得最好,优于其他双系统和单系统PPP的精度。      

GNSS实时观测数据解码及伪距单点定位性能分析

在进行伪距单点定位时,数据往往采用后处理的方式,传统的精密卫星轨道及钟差产品存在时间延迟的问题,限制了单点定位技术在实时场景的应用.利用数据质量实时分析和评价的方法,开发高精度的GNSS实时数据解码技术,并对定位服务进行性能测试,得到实时伪距单点定位结果.通过实验发现,定位精度达到厘米级.实时解码系统具有可操作性与可行...     

单频到五频多系统GNSS精密单点定位参数估计与应用

全球导航卫星系统(GNSS)已发展至多频多系统时代,特别以我国北斗卫星导航系统(BDS)为代表的四大全球导航卫星系统可全天时、全天候播发十几个频率的伪距、相位和多普勒等观测信息。多频多系统GNSS为用户提供更多的观测数据和组合选择,为精密定位、导航和授时(PNT)应用带来了新的机遇,如高精度位置服务、大地测量、空间天气和灾害监测等。但多频多系统GNSS观测为精密单点定位(PPP)组合模型和系统偏差及大气延迟估计等带来诸多问题和挑战。本文给出了单频到五频多系统GNSS精密单点定位(PPP)模型,估计和评估了单频到五频多系统GNSS PPP定位精度、接收机钟差、对流层延迟、卫星和接收机硬件延迟,以及频间偏差。给出了GNSS PPP最新应用进展,包括GNSS气象学、电离层模拟、时间频率传递、建筑物安全和地震监测及其应用。结果表明,多频多系统极大地提高了GNSS PPP参数估计的精度和可靠性,具有重要的应用价值。最后给出了多频多系统GNSS PPP应用前景与展望。     

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。     

GNSS多系统实时对流层延迟估计及影响因素分析

为研究ZTD估计精度影响因素,使用PPP算法模型进行ZTD估计,分别使用德国地学研究中心和法国空间研究中心提供的实时和事后精密卫星产品实现ZTD解算,并针对功率谱密度、不同卫星产品、PPP解算方式(固定解或浮点解)、多系统融合解算、实施完好性监测和卫星可观测数量6个ZTD解算影响因素进行分析验证。实验使用12个欧洲IGS站,17个澳洲IGS站观测数据按照不同数据处理策略进行解算,得到了不同条件下ZTD解算结果,将解算得到的ZTD估值与IGS的ZTD产品进行对比和统计分析,得到影响ZTD解算的主要因素及利于提高ZTD解算精度的条件,以便利于后续进行实时ZTD高精度解算研究。     

GNSS精密单点定位技术及应用进展

综合分析讨论了GNSS精密单点定位(PPP)技术及应用的最新进展。重点对GNSS精密单点定位实数解、固定解、实时精密单点定位、PPP-RTK和多频多系统精密单点定位等5个方面的核心关键技术和实现方法进行了总结和讨论。结合PPP技术的特点和优势,论述了PPP在低轨卫星定轨、地震、对流层和电离层等方面的典型应用。针对多频多系统GNSS的最新发展动态,展望了PPP技术今后的发展趋势,并指出了精密单点定位技术和推广应用还有待进一步研究的问题。     

地震监测中的精密水准测量误差分析

从地震监测中精密水准测量的实际工作出发,探讨了精密水准测量的误差来源,并逐一进行分析和提出解决办法。     

GNSS载波相位整数等变估计及其PPP性能提升算法

精密单点定位技术能够提供全球高精度定位结果,其主要技术瓶颈在于定位收敛时间长,载波相位模糊度固定技术是加快PPP收敛速度、改善定位精度的主要手段之一。模糊度固定的可靠性问题在PPP定位中尤为突出,因为模糊度浮点解质量取决于服务端产品质量、接收机噪声特性和观测环境等多种因素,所以高可靠PPP模糊度固定技术仍然充满巨大挑战。为了保障PPP定位的可靠性,本文将最优整数等变估计(best integer equivariant,BIE)引入PPP模糊度估计过程中。BIE法利用GNSS模糊度整数解加权融合以获得最优的浮点模糊度估计值,可有效降低模糊度错误固定风险,同时又利用了模糊度整数解信息来提升模糊度估值精度,从而提升PPP定位精度,缩短模糊度收敛时间。本文选取了105个全球分布的MGEX测站对BIE估计PPP模糊度的性能进行验证,试验结果表明,与模糊度固定解相比,采用BIE估计PPP模糊度能够进一步改善坐标三分量(东、北、垂向)定位性能,收敛时间分别减少了37%、28%与31%,收敛后定位精度分别提高了9%、8%和3%。此外,BIE估计PPP模糊度定位结果的毛刺和阶跃现象更少。     

BDS/GNSS融合精密单点定位性能分析

随着北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网成功,基于BDS的应用研究正在如火如荼的进行中,尤其是包括BDS在内的多频多模融合定位正成为研究的重点.利用MGEX(Multi-GNSS Experiment)多个测站的BDS、GPS、GLONASS、Galileo观测数据,基于RTKLIB开源代码,在Visual Studi...     

两种GNSS完好性监测系统的比较

对卫星导航系统完好性监测功能进行了分析定义,讨论了影响完好性的主要因素,介绍了两种主流的完好性检测系统。通过对两种完好性监测系统的研究,分析了两系统中使用的基本原理和流程。     

灾害应急环境下智能终端高精度北斗增强定位方法

针对当前接收机自主完好性监测（receiver autonomous integrity monitoring,RAIM）中多个粗差难以快速有效识别的问题,在相关分析粗差检验理论的基础上,提出了一种基于观测数据集密度中心的多粗差探测RAIM算法。首先,利用QR检校法构建观测数据集;其次,使用改进的Mean Shift模型估计观测数据集密度中心;最后,对观测特征点与密度中心相关距离进行检验,实现多个粗差探测识别。利用实测数据仿真粗差,对粗差卫星和正常卫星与检校向量的相关距离差异进行分析,在存在单个、两个、3个粗差的情况下,粗差卫星和正常卫星与密度中心的相关距离平均差异分别为1.122 m和1.516 m、1.021 m和1.266 m、1.177 m和1.588 m;粗差卫星和正常卫星与残差向量的相关距离差异分别为0.639 m和1.142 m、0.497 m和0.510 m、0.108 m和0.198 m。结果表明,与基于残差向量的相关分析RAIM算法相比,在两个或多个粗差存在的情况下,基于密度中心相关分析的RAIM算法具有更优的粗差探测识别性能,可有效提高多系统定位可靠性。     

基于虚拟参考站的GNSS滑坡变形监测方法及性能分析

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)技术在大坝、桥梁、滑坡等形变监测领域应用广泛。针对传统监测方法需要架设基准站、导致监测成本增加的问题,提出一种基于虚拟参考站的GNSS变形监测方法,利用连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)观测数据,生成虚拟参考站(virtual reference station,VRS)代替实体参考站,实现高精度变形监测。利用中国云南省屏边苗族自治县约30处滑坡监测点进行实验分析,结果表明,当CORS基准站间距小于40 km时,双差对流层和电离层延迟模型内插精度优于10 mm,利用观测时长大于8 h的数据,可以实现平面精度优于5 mm、高程精度优于10 mm的形变监测。     

整体式GNSS接收机多路径效应分析

探讨了GNSS接收机天线多路径效应的计算和分析方法,分别运用由多路径计算原理编制的数据分析软件和TEQC软件处理整体式GNSS接收机获取的数据,并进行对比分析,其结果说明多路径效应的大小与高度角存在线性关系。在实际数据预处理中,可通过分析软件代替TEQC,简单方便地获得站点的多路径信息,对站点的数据评定提供有效的质量信息。     

哈尔滨GNSS综合应用系统在建筑物变形监测中的应用探讨

哈尔滨GNSS连续运行参考站综合应用系统于2007年5月末投入试运营,该系统利用VRS技术,以市区为中心在全市范围内建立永久性连续运行GNSS参考站,经过处理后按不同要求向用户发布国际通用数据及国际通用格式的差分数据。随着城市建设的加快,高层建筑物的安全保障给我们带来新的问题,本文就大型建筑物的形变在哈尔滨GNSS下的应用进行探讨。     

附加约束条件对GNSS/INS组合导航结果的影响分析

针对车载全球导航卫星系统/惯性导航系统（global navigation satellite system/inertial navigation system,GNSS/INS）组合导航中卫星信号中断,惯性导航系统单独导航误差积累较大的问题,提出了附加载体运动条件约束的卡尔曼（Kalman）滤波解算方法。通过利用载体固有的运动约束,包括近似高程约束、近似速度约束和近似姿态约束,减少载体自由度和模型参数;通过引入新的观测类型,增加观测冗余,可以加强Kalman滤波解,提高在GNSS信号中断时组合导航系统的定位精度,实现无缝导航。     

GPS/DR组合Kalman滤波模型及性能分析

设计了一种适用于融合GPS、DR两种不同导航输入信息的Kalman滤波器,能够将GPS导航解、GPS伪距观测值、GPS多普勒观测值以及DR原始观测值进行融合,实现最优的滤波效果。实际车载试验比较分析了GPS/DR松组合、基于伪距的GPS/DR紧组合、基于伪距与伪距率的GPS/DR紧组合三种不同组合模式的导航定位精度。结果表明,紧组合较松组合而言,充分利用了GPS和DR的原始观测信息,增加了系统的可观测度,提高了滤波跟踪精度,进一步提高了组合导航系统的可靠性和稳定性。     

青海玉树灾后应急连续运行基准站系统建设及性能测试分析

青海玉树地震后,国家测绘局迅速启动灾后重建测绘保障,在青海玉树地区建立了由10个固定连续运行站和5个流动基准站的参考站系统。详细介绍该系统建设的技术指标、建设方案,并对整体系统进行性能测试,测试结果表明,灾后应急连续运行基准站系统可以满足灾后快速测图等应用。     

城市环境下智能手机GNSS/视觉组合导航算法和性能评估

通过将卫星定位和计算机视觉定位组合,可以使智能手机在城市、峡谷等卫星定位结果跳变或中断的情况下,仍为用户提供连续、高精度的位置服务.因此,为改善手机端卫星信号不理想区域的定位精度,设计和实现了GNSS与单目相机组合导航的实验.通过数据平滑、旋转矩阵求解等过程完成系统间的轨迹转换,并分析了坐标转换误差.使用结合贝叶斯估计的卡尔曼滤波对两种轨迹进行融合处理.最终结果表明,在城市环境下,GNSS与单目相机组合后,定位误差小于3 m的概率由21.21％提升至48.15％,小于5 m的概率由48.82％提升至70.03％.