不同截止高度角下BDS／GPS／GALILEO 多模组合SPP 解算性能分析

文中选取MGEX跟踪站部分测站的2016年2月1日1天的观测数据,在截止高度角分别为5°、15°、25°、30°、40°、45°的情况下,分析BDS(C)、GPS(G)、GPS+BDS(GC)、BDS+GALILEO(CE)、GPS+GALILEO(GE)、GPS+BDS+GALILEO(GCE)六种组合模式的单点定位(SPP)的定位性能. 研究结果表明:GPS+BDS+GALILEO(GCE)组合稳定性最好. 同一高度截止角下,卫星数目最多,历元可用率最高,为96％,相比其他模式,定位精度提高了20％~40％. 在建筑物密集区、山区、树林和遮挡严重的区域具有很好的应用价值.      

不同高度截止角下BDS/GPS定位分析

研究了BDS/GPS联合RTK定位的理论和算法,主要包含了BDS/GPS组合系统在不同高度截止角下的可视卫星数与PDOP值的比较;BDS与GPS观测量精度的初步评估;双频联合RTK定位的模糊度解算和定位性能的分析等。得出如下结论:BDS/GPS组合系统的可视卫星数相对单系统明显增多,PDOP值减小,在大高度截止角下,其空间几何强度依然很高;随着高度截止角的增大,BDS与GPS受多路径影响明显减弱,其中GEO卫星受多路径影响最大;BDS观测量精度与GPS相当。BDS/GPS双频联合定位的定位精度相对于GPS或BDS虽没有明显提高,但在大高度截止角下,依然可以成功固定模糊度并实现高精度定位。这将显著改善GPS或BDS单系统双频RTK定位在受遮挡环境下的可用性和可靠性。     

不同截止高度角GPS/BDS组合伪距差分定位性能分析

针对在不同截止卫星高度角时,GPS,BDS,GPS/BDS系统间伪距差分定位精度的差异,文中对多系统融合伪距差分定位的数学模型方法进行研究。以香港CORS站6.9km和34.0km的两条基线为例,在截止卫星高度角10°、20°、30°、40°的情况下,进行GPS,BDS,GPS/BDS伪距差分基线解算。结果表明,与34.0km基线相比,6.9km基线伪距差分定位具有更高的精度,在不同截止高度角下,GPS/BDS组合系统在E,N,U方向的定位精度都优于单GPS,BDS系统,且定位结果更加稳定,特别在截止高度角为40°的极端条件下,GPS/BDS组合伪距差分定位精度仍能达到m级左右。     

不同截止高度角BDS/GPS伪距单点定位性能分析

针对在不同截止高度角的情况下,BDS单系统、GPS单系统和BDS/GPS组合系统三者伪距单点定位的精度差异,该文对三者伪距单点定位的数学模型和不同误差的处理方法进行了研究。分别进行了BDS单系统、GPS单系统和组合系统在截止高度角分别为15、30、50°时伪距单点定位的数据处理实验。结果表明,15°和30°时,组合系统在E、N、U各方向上的定位结果较单系统平稳,定位精度优于单系统;单系统在截止高度角为50°时不能定位或定位结果不可靠,而组合系统仍能达到定位要求。     

亚太地区GPS/GLONASS/Galileo/BDS组合实时精密单点定位性能评估

对GPS/GLONASS/Galileo/BDS组合实时PPP(precise point positioning)在亚太地区的性能进行了评估,利用25个测站的数据进行分析。结果表明,在静态模式下,和GPS单系统实时PPP相比,四系统组合实时PPP的收敛时间在东、北、高三个方向分别改善了43%、19%、26%,定位精度在三个方向分别改善了16%、25%、10%;在动态模式下,相应的收敛时间改善为61%、35%、51%,相应的精度改善为29%、30%、21%。     

不同截止高度角下BDS-3SPP精度分析

针对卫星可见数与历元可用率较低情况下的BDS-3定位性能,本文基于MEGX跟踪站BDS-3与GPS实测数据,分析了不同高度角（10°、20°、30°、40°）下BDS-3卫星B1I、B1C、B2a、B3I,以及GPS系统L1频率的单点定位（SPP）精度。研究发现,BDS-3平均卫星可见数与卫星空间几何构型优于GPS,且随着高度角的增加呈线性变化。BDS-3的4个频率的SPP精度随着高度角的增加呈先增加后降低的趋势,高度角为20°时,定位精度最高,高度角达到40°时,定位精度最低,且历元可用率也最低;但B1I和B3I历元可用率仍大于90%,而B1C和B2a历元可用率大于70%;不论是SPP定位精度还是历元可用率,均优于GPS系统L1频率。     

利用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP反演大气可降水量

为进一步改善精密单点定位（PPP）探测大气可降水量（PWV）的性能,本文提出采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP进行PWV反演的方法,并利用国内3个MGEX（multi-GNSS experiment）观测站的实测数据,对GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP在大气水汽探测方面的性能进行了评估。试验结果表明：相较于GPS PPP、GPS/BDS组合PPP和GPS/GLONASS组合PPP,GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP估计天顶对流层延迟（ZTD）的初始化时间分别缩短了33%、26%、20%,且能获得更高精度的ZTD估值和PWV信息,在大气水汽探测方面的性能更优。     

GPS/BDS/GLONASS多系统组合定位分析

可见卫星数是评价导航系统定位性能的一个重要指标,也是系统可用性的基本要求。均方根差(亦称中误差)是观测精度的数据标准。本文通过实验分析了不同环境下的多系统组合的可见星数以及中误差,进而研究了多系统组合在不同环境中的可用性及定位精度。实验结果表明:在相同环境下,系统组合的可用性大幅提高,精度高于单GPS系统的精度,其中GPS/BDS/GLONASS三系统组合测量精度最高,GPS/BDS组合精度次之,GPS/GLONASS组合精度略低于GPS/BDS组合。     

遮挡环境下GPS／GLONASS／Galileo组合PPP性能分析

对于城市遮挡环境下单GPS系统精密单点定位(PPP)性能较差的问题,本文采用多系统融合来改善PPP性能,通过不同卫星高度角,将城市四周环境分为正常环境、一般遮挡、较重遮挡等三种环境.分别采用GPS、GPS／GLONASS、GPS／Galileo、GPS／GLONASS／Galileo不同的模式,对香港4个连续运行参考站进行遮挡环境下的静态PPP模拟实验,结果表明:多系统组合能够有效弥补城市四周遮挡环境下卫星的不足,并且GPS／GLONASS、GPS／Galileo、GPS／GLONASS／Galileo组合相对单GPS系统下的PPP性能有着不同程度的改善.      

BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量性能对比分析

相比于单一卫星导航系统,多卫星导航系统组合具有显著增加可用卫星数目、改善卫星空间几何结构等优点,因而多卫星导航系统组合应用成为近年来关注的热点。在复杂观测条件下,利用BDS/GPS/GLONASS组合进行载体姿态测量具有单系统无法比拟的优势。首先阐述了BDS/GPS/GLONASS组合超短基线解算的双差模型以及姿态测量基本原理;然后分析了BDS/GPS/GLONASS组合多频单历元姿态测量性能。通过实测静态数据设置不同高度截止角进行分析表明:相比于单系统及双系统组合的姿态测量,BDS/GPS/GLONASS组合能够有效地提高姿态测量的精度、稳定性和可用性。当运动载体处于高楼、峡谷等受遮挡严重的复杂环境时,BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量更具有应用价值。     

不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo融合定位的影响

研究不同卫星高度角对GP S/GLONAS S/BDS/Galileo(G+R+B+E)融合定位的影响,并建立了相应的模型.采用MGEX(Multi-GNSS Experiment)提供的全球卫星导航系统(GNSS)数据,经理论分析和算例表明:G+R+B+E组合使得参与定位的有效卫星增多,在不同的卫星高度角下均能保证较...     

GPS/GLONASS/BDS/Galileo动态精密单点定位精度及收敛时间分析

全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)迅猛发展,在轨卫星数量不断增多,多系统轨道和钟差产品精度也在逐步提高,使得多模GNSS联合精密单点定位(precise point position,PPP)成为可能。分析了多模GNSS联合动态PPP精度及性能,给出了多模GNSS联合PPP算法;基于MGEX(Multi-GNSS Experiment)网数据,分析了多GNSS联合动态PPP在定位精度、收敛时间等方面的表现以及截止高度角对其产生的影响。实验结果表明,与GPS(global positioning system)单系统PPP相比,4系统联合动态PPP在精度及收敛速度上具有明显改善,E、N、U方向定位精度分别由1.24 cm、0.97 cm、3.59 cm提高到0.78 cm、0.77 cm、2.48 cm,收敛时间由22.7 min缩短为9.8 min。截止高度角的增加对单系统动态PPP性能影响很大,而多系统却保持了良好的稳定性。     

GPS/GLONASS/BDS组合的RTK模型与精度分析

针对RTK技术在观测条件不佳的情况下定位精度和可靠性问题,该文对GPS/GLONASS/BDS三系统组合RTK模型进行了探讨并给出了观测值域与法方程域组合RTK模型。其具体实现过程为:观测值域组合RTK模型即是对多系统的双差观测值直接进行叠加求解得到组合系统的位置参数和模糊度等信息;而法方程域组合RTK模型首先是对单系统的双差观测值进行求解得到单系统的法方程,并对多个系统的法方程叠加后求解得到组合系统的位置参数和模糊度等信息。实验结果表明,观测值域组合模型比法方程域组合模型更严密,其定位结果更稳定;组合RTK比单系统RTK精度更优,稳定性更好。     

BDS/GPS/GLONASS融合定位模型及性能分析

针对传统GNSS单星座系统定位存在的诸多不足,本文基于单点定位,给出建立在时空统一上的BDS/GPS/GLONASS多模融合定位模型,并对实测三系统数据分不同方案进行定位解算,分析各方案的可见卫星数、精度衰减因子（DOP）及定位精度。结果表明,BDS/GPS/GLONASS融合系统可见卫星数大幅提高,DOP值显著下降,定位的精度和可靠性优于各单系统。     

GPS/BDS/GLONASS/Galileo多系统融合在中国区域的仿真分析

通过STK软件对GPS、BDS、GLONASS、Galileo四个系统的星座结构进行仿真,并选择单系统与多系统组合定位的方式对中国区域内的可见卫星数、GDOP值和定位精度进行覆盖分析。结果表明,GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合定位在我国的GDOP值可达0.7~0.8,定位精度可达3~4m,优于其他方式的组合定位;同时四系统组合定位下的GDOP值降低,定位精度更好,GDOP值与定位精度的波动异常得到了抑制,导航定位的性能与稳定性也得到了相应的提升。     

低纬度高海拔地区BDS/GPS/GLONASS非差非组合PPP性能分析

本文在简述非差非组合理论模型以及参数估计的基础上,结合IGS/MGEX精密轨道和精密钟差等产品,对地处低纬度高海拔的云南地区进行了BDS/GPS/GLONASS系统非差非组合PPP性能分析。通过试验研究分析得出,在该地区单系统定位模式下可视卫星数为BDS>GPS>GLONASS;组合模式下,BDS系统与其他系统的可视卫星数基本都大于GPS跟GLONASS系统组合,可视卫星数依次为GRC>GC>RC>GR,PDOP值依次为GR>RC>GC>GRC。其中,组合模式下可视卫星数基本是单系统可视卫星数的2~3倍,表明在低纬度高海拔地区BDS系统的贡献大于其他两系统。多系统组合能够获得更好的卫星几何构型,较单系统有显著的优越性。在定位精度上,7种组合模式下定位精度基本能达到厘米至毫米级。     

不同卫星截止高度角下GPS观测结果的对比分析

本文对23个时间跨度为4.2年的全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS连续观测站,以卫星截止高度角分别是5°、10°、15°、20°、25°、30°和35°的全球定位系统（global positioning system,GPS）数据为研究对象,从双差观测数、观测噪声、观测精度和水平速度4项指标进行统计分析,结果表明：卫星截止高度角增加5°,每颗卫星平均的双差观测数减少12%左右;10°、15°和35°时噪声相对较低,相对来说35°卫星截止高度角噪声最低,在保证观测数据量时,高度角越高噪声越低;东西方向的观测精度低于南北方向,相对来说在10°、15°和35°的卫星截止高度角下,3个方向的精度较为一致;在没有遮挡和多路径等外部条件影响下,对于长期观测来说,5°～35°不同卫星截止高度角下的水平速度的差异不大。     

GPS/GLONASS组合定位的性能分析

本文采用欧洲范围内部分可以同时接收GPS和GLONASS观测数据的IGS跟踪站,分别用CODE和IGS分析中心的轨道对GPS和GPS+GLONASS组合定位结果进行了比较分析,结果表明采用CODE分析中心完全一致的轨道产品和IGS综合轨道产品得到的定位结果在3个方向上的差异保持在0.5mm以内。GPS+GLONASS组合定位结果在N方向和U方向上比单一GPS系统稍差,但是在E方向上内符合精度相当,外符合精度比GPS结果好。GPS定位结果和GPS+GLONASS组合定位结果的差异在3mm内。     

GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析

相位偏差的精确估计是实现精密单点定位(precise point positioning,PPP)非差模糊度固定(ambiguity resolution,AR)的重要前提，但当前国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)分析中心(analysis center,AC)提供的相位偏差产品频率组合有限，使PPP-AR用户也只能使用相应频率的观测值，浪费了多频率的GNSS观测值.为了实现基于任意GNSS频率选择和观测值组合灵活实现PPP-AR (即全频率PPP-AR)，我们针对全球均匀分布的100多个IGS测站1周的静态观测数据，估算全频率可观测相位偏差(observable specific signal bias,OSB)，并使用开源PRIDE PPP-AR软件，进行静态PPP实验.结果表明：伪距和相位OSB产品的平均标准差分别是0.25 ns和0.34 ns，满足PPP模糊度固定的需求. Galileo、北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)频率自由组合时的平均模糊度固定率分别为(98.2...