GEO卫星对BDS-3伪距单点定位性能定量提升分析

地球静止轨道（GEO）卫星是北斗卫星导航系统（BDS）星座的主要组成部分,为分析其对北斗三号（BDS-3）定位性能的影响,本文基于MGEX跟踪站实测数据,分析了GEO卫星对BDS-3伪距单点定位精度的影响．经研究发现,GEO卫星能有效改善BDS-3卫星可见数与卫星空间几何构型,能有效提升BDS-3伪距单点定位精度,北斗二号（BDS-2）／BDS-3 GEO卫星使BDS-3伪距单点定位精度的提升量优于任一单系统GEO卫星,GEO卫星对BDS-3伪距单点定位水平向定位精度提升在30％以内,对高程方向定位精度提升在20％以内．      

BDS-3不同类型卫星对BDS-2伪距定位性能提升定量分析

针对北斗三号（BDS-3）不同类型卫星对北斗二号（BDS-2）伪距单点定位性能的影响,基于iGMAS机构发布的跟踪站实测数据,分析了BDS-3地球静止轨道（GEO）、倾斜地球同步轨道（IGSO）、中圆轨道（MEO）、全部BDS-3卫星对BDS-2卫星可见数、位置精度因子（PDOP）值以及伪距单点定位精度的影响．经研究发现,BDS-3不同卫星对BDS-2卫星可见数、卫星空间几何结构以及伪距单点定位精度提升程度不同,MEO卫星的提升程度优于IGSO卫星和GEO卫星,三种类型卫星对BDS-2定位性能提升量之和与全部BDS-3卫星对BDS-2定位性能提升量相当．      

北极地区BDS-3伪距单点定位精度分析

针对北斗三号卫星导航系统（BDS-3）在北极地区的定位性能,本文基于METG站和SOD3站分析了北极地区BDS-3的卫星可见数、PDOP 值、单频和双频伪距单点定位精度.经研究发现,北极地区BDS-3卫星可见数和 PDOP 值与GPS卫星一致,B1I频率与B3I频率伪距单点定位精度相当,相比于GPS卫星L1频率伪距单点定位精度略差,B1I／B3I频率组合下的伪距单点定位精度低于任一单频伪距单点定位精度,并且相比于GPS卫星L1／L2频率组合下的伪距单点定位精度略差.      

基于改进时星差分的室内伪卫星精密单点定位研究

考虑到室内伪卫星定位环境的特殊性,通过一定的硬件设计保证各路伪卫星信号的传输同步性。在此基础上,提出了一种基于改进时星差分的室内伪卫星精密单点定位模型,给出了该方法的具体计算步骤。实测数据表明,在室内环境,无周跳影响下该方法的定位精度可以达到cm级。     

伽利略OTE场地伪卫星布站优化设计

首先给出了基于遗传算法进行OTE场地伪卫星布站优化的设计思想和设计方案。然后在6种环境下进行了OTE伪卫星布站优化方案的仿真分析。通过对优化后6种环境下近20种方案的分析,得出几点结论：伪卫星布站优化应考虑多平面多用户的综合适应度;伪卫星的平面位置分布应尽可能布满整个服务区域;同时考虑伪卫星定位系统平面和高程定位精度时,伪卫星的空间位置应尽可能分布在多平面内。     

伽利略OTE场地伪卫星布站优化设计

首先给出了基于遗传算法进行OTE场地伪卫星布站优化的设计思想和设计方案。然后在6种环境下进行了OTE伪卫星布站优化方案的仿真分析。通过对优化后6种环境下近20种方案的分析,得出几点结论:伪卫星布站优化应考虑多平面多用户的综合适应度;伪卫星的平面位置分布应尽可能布满整个服务区域;同时考虑伪卫星定位系统平面和高程定位精度时,伪卫星的空间位置应尽可能分布在多平面内。     

基于多观测量组合的北斗系统伪距方差自适应估计方法

北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统,具有地球静止轨道、倾斜地球同步轨道及中圆轨道三种卫星的混合星座,同时播发B1、B2和B3三个频点观测值,传统确定观测值向量权矩阵的方法已无法满足北斗卫星导航系统定位的需求,需要探索研究确定北斗卫星导航系统观测值向量方差-协方差矩阵的新方法,以合理使用北斗卫星导航系统观测量,提高系统服务性能。为此,提出了一种基于伪距和相位线性组合的北斗卫星导航系统伪距方差实时自适应估计方法:首先,基于北斗卫星导航系统载波相位和伪距观测值,利用观测值线性组合,构造伪距方差统计量模型;其次,充分考虑北斗卫星导航系统卫星星座特点和多路径影响,引入渐消因子,分别统计伪距均值和方差;最后,基于伪距方差统计值,构造观测值向量权矩阵。新方法克服了传统确定方差-协方差矩阵方法的局限性,能够较真实地反映北斗卫星导航系统伪距观测值向量的随机特性,可有效提高伪距单点定位精度和载波相位模糊度固定效率。北斗卫星导航系统用户机实测数据计算结果表明,基于伪距方差自适应估计的北斗卫星导航系统单点定位精度可提高约3m,模糊度成功固定时间缩短至18个历元。     

一种改进的北斗导航卫星伪距偏差修正策略

针对北斗第二代导航卫星系统的伪距观测值中存在与卫星相关的系统性伪距偏差的问题,该文提出采用加权分段曲线建模方法建立北斗IGSO/MEO卫星观测数据三频改正模型。试验表明,改正后IGSO与MEO卫星的伪距偏差明显削弱。针对GEO卫星伪距偏差问题,提出了一种基于Tikhonov正则化的建模方法;修正后的GEO卫星MP序列的RMS在B1、B2、B3频率上分别下降了35.9%、29.6%、35.8%。为了验证策略的可行性,设计了3套单频PPP定位方案,结果表明:通过改正IGSO/MEO卫星伪距偏差,N、E方向定位精度平均提高了20.2%和13.4%,U方向定位精度平均提高了62.8%;同时改正GEO/IGSO/MEO卫星的伪距偏差时,U方向的定位精度将进一步提高至70%左右。因此本研究提出的BDS-2卫星伪距观测值的修正模型,能有效减弱这些伪距偏差的影响。     

低轨卫星增强BDS单频伪距单点定位

针对单频定位由于成本优势被广泛运用,却无法同时满足较高精度要求的问题,对低轨卫星增强单频定位精度的效果进行了探究。基于卫星工具包软件仿真北斗卫星导航系统与铱星系统观测数据,并结合误差建模实现高低轨卫星联合定位算法,分析不同纬度观测站的定位结果。结果表明,当可见卫星比例（LEO：总体）从5%上升到18%,定位精度改善比从48%提升到80%左右,呈现一定正相关性;误差标准差在U方向上均有大于50%以上减小,在E、N方向则出现大约10%的浮动,总体有改善的趋势。因此,低轨卫星的加入可以有效提高伪距单点定位精度。     

采用伪卫星增强GPS技术降低精度因子的研究

从定位精度因子着手,研究伪卫星数据的加入对GPS定位精度存在的影响,并以小东江坝山谷地域为试验区,计算三种GPS与伪卫星组合方案中精度因子的变化情况。研究结果表明,采用伪卫星增强GPS能够有效降低精度因子并提升精度。     

数字孪生技术在小型水库管理中的应用初探

针对我国小型水坝存在的安全隐患问题,本文基于数字孪生技术提出并构建了小型水坝数字孪生动态监管云平台,论述了小型水坝数字孪生平台建设思路。首先基于物联传感设备实现雨水情、坝体安全感知,然后通过构建室内外一体化精细三维模型搭建统一时空数据底座,实现视频监控与三维模型的融合,最后基于AI技术实现入侵检测,构建小型水库动态监管云平台。数字孪生技术能够为水库大坝提供全面的实时监测信息,实现实时连接与动态交互。本文初步探讨了数字孪生技术在水库大坝管理中的应用,可为小型水坝状态感知与安全管理提供参考。     

基于GIS的数字城市地理空间框架建设

从数字城市建设的必要性入手,说明数字城市地理空间框架体系的构成,并重点结合"一网一库一平台"建设,阐明海量数据管理与可视化技术的实现途径,提出建立城市地理空间框架需要解决的核心问题。     

面向北斗单历元分米级定位的ARAIM保护水平计算方法CSCD

精密定位的质量控制和完好性评估是实时全球卫星导航系统(GNSS)导航应用不可或缺的环节,尤其是在GNSS易受损害的城市峡谷等场景下,这种需求更加迫切.广域精密单点定位(PPP)瞬时分米级定位,利用GNSS三频信号形成的两个宽巷观测值可以实现单点单历元分米级定位.然而,在城市复杂环境中,反射信号、严重多路径以及其他信号干扰对定位造成的影响无法准确评估与识别,限制了PPP瞬时分米级单点定位的应用.完好性概念中的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)可以计算用户定位误差最小置信区间的上限保护水平(PL)以评估定位有效性,可经过一定改进用于PPP瞬时定位的质量控制.针对当前ARAIM中计算PL的误差模型难以适应高精度定位需求的问题,提出了一种改进的ARAIM PL算法,称其为BARAIM(Back Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring).使用PPP三频组合观测值残差对ARAIM权与误差模型进行修正以计算PL.基于不同复杂程度的环境下采集的车载数据对算法进行了验证,对PL的改进情况以及导航的可用性提升情况进行评估.结果表明:在不同环境下,基于改进的B-ARAIM算法得到的PL,相比传统方法得到的PL更符合城市定位的需要,将PL降低了30%~70%.此方法有助于将ARAIM算法应用在高精度GNSS定位领域.     

数字城市共享平台框架的设计与实现(英文)

This paper proposes a theoretical framework of spatial information sharing in a digital city, and analyzes its technical characteristics. According to the service-oriented architecture (SOA) framework, a geospatial information sharing platform is put forward. The spatial information sharing model based on SOA is designed. A prototype platform realizing multiple-source spatial information sharing based on ArcGIS Server is developed. Supported by the National Key Basic Research and Development Program of China (No.2004CB318206), the Basic Research of Survey and Mapping Bureau Project (No.1469990711111).     

基于Android平台的地理信息系统工具设计与开发

Android是基于Linux平台的开源手机操作系统,是Google公司推出的新一代智能手机平台。结合地理信息系统专业的课程以及野外实践需求,基于Google Android系统,完成了集成电子罗盘、GPS定位、电子地图以及数字地球等各模块的设计以及功能的实现。该系统在实际应用中具有良好的效果。     

外业调绘平台的语音驱动技术

测绘技术的迅猛发展使得基于纸质的外业调绘方式渐渐地被数字化调绘方式所代替。针对外业人员在野外环境下使用调绘平台存在人机交互效率下降、认知负担加重的问题,该文提出将语音识别技术引入到外业调绘平台中,通过人类语音来驱动各种外业调绘命令。在研究了语音识别、语义理解等语音技术的基础上,详细阐述了语音驱动实现的关键技术。实践结果表明,利用语音方式辅助外业调绘,能有效地代替触控笔、虚拟键盘等人机交互方式,提高外业工作效率。     

一种基于智能手机的室内地磁定位系统

研究分析了手机传感器和室内地磁场的性质后,针对室内定位问题提出了一种基于客户端 服务器架构的定位系统.因智能手机大多搭载了能够收集地磁信号的三轴磁通门传感器,提出了两种构建位置指纹的方法:将地磁传感器的数据水平化,或是结合方向信息和地磁数据构建混合位置指纹,并通过将定位区域划分为网格的方式构建定位基准图.针对两种位置指纹设计了基于欧几里得距离的匹配算法.最后,在Android平台部署应用并进行实验,分别对比了两种位置指纹的定位准确度、地磁匹配速度,实验结果表明系统能够达到1 m的定位精度.      

机载GPS、姿态和激光扫描测距集成定位系统的精确定位方程、误差分析与精度评估

全球定位系统（GPS），姿态测量（惯性导航系统（INS））和激光扫描测距技术集成的直接空对地定位系统是近年来遥感与测绘领域发展起来的新型定位技术，是定量化三维遥感中获取地面几何信息和生成数字高程模型的主要新技术手段之一。该文给出了该系统的精确定位方程，分析了误差源对定位精度的影响，并给出了数量级评估。结果对实际应用具有重要的参考价值。     

Kinematic precise point positioning at remote marine platforms

Precise kinematic differential positioning using the global positioning system (GPS) at a marine platform usually requires a relatively short distance (e.g. <500 km) to a land-based reference station. As an alternative, precise point positioning (PPP) is normally considered free from this limiting requirement. However, due to the prerequisite of network-based satellite products, PPP at a remote marine platform may still be affected by its distance to the reference network. Hence, this paper investigates this scenario by configuring rings of reference stations with different radii centered on a to-be-positioned marine platform. Particularly, we applied ambiguity resolution at a single station to PPP by estimating uncalibrated phase delays (UPDs). We used three rings of reference stations centered on a vessel, with radii of roughly 900, 2,000 and 3,600 km, to determine satellite clocks and UPDs independently. For comparison, we also performed differential positioning based on a single reference station with baseline lengths of about 400, 1,700 and 2,800 km. We demonstrate that, despite the increasing ring-network radius to a few 1,000 km, the overall change in accuracy of the satellite clocks that are used at the vessel is smaller than 0.02 ns, and the RMS values of differences between the three sets of narrow-lane UPD estimates are around 0.05 cycles only. Moreover, the kinematic positioning accuracy of PPP is affected by the increasing ring-network radius, but can still achieve several centimeters after ambiguity resolution when the vessel is over a few 1,000 km away from the ring network, showing better performance than that of differential positioning. Therefore, we propose that ambiguity-fixed PPP can be used at remote marine platforms that support precise oceanographic and geophysical applications in open oceans.     

BDS与GIS融合数据采集技术应用研究

针对地理信息综合数据采集与应用需求,基于北斗导航系统和开源MapWinGIS技术,研制了基于北斗导航系统的数据采集应用平台,解决了多源技术融合数据采集、坐标系自适应转换与快速匹配等关键技术问题。经过不同方案应用测试,结果表明,平台定位与底图匹配精度高,能够满足一般性的综合地理信息数据采集与底图调绘需求,可广泛应用于地理国情普查与监测、野外数码调绘及其他行业外业数据采集应用。