北斗卫星导航系统用于东北地区高精度变形监测性能分析

截至2015年1月,我国北斗区域卫星导航系统已正式运行满2年。目前北斗卫星导航系统的星座组网尚未完成,只可为亚太地区特别是低纬度地区提供较好的服务,即服务拓展到南北纬55°,东经55°至180°。由于我国东北地区所处纬度较高,可能会受到北斗星座不完善的影响。为了分析我国北斗卫星导航系统在东北地区高精度变形监测中的监测性能,本文在哈尔滨地区搭建了北斗变形监测数据采集平台并研制了北斗高精度变形监测软件。通过对连续10d的实测数据进行处理,测试评估了北斗在变形监测中的数据质量与精度。试验结果表明,东北地区短基线变形监测条件下,北斗变形监测多个测段对应基线N、E分量重复性优于7mm,U分量重复性优于1cm。     

北斗Ⅱ载波相位差分定位法在高填方变形监测中的应用

通过对北斗Ⅱ载波相位差分定位技术在高填方变形监测中的应用研究,包括实时动态差分定位(RTK)和静态相对定位,构建了完整的北斗Ⅱ高填方变形监测软硬件系统。该系统采用基于贯序极限学习机的卫星信号周跳探测与修复方法进行数据预处理,并利用基于卫星历元数的分层置信滤波算法对静态相对定位结果进行修正,提高了定位结果的准确性和可靠性。通过自制的精度测试装置,以百分表和钢尺测量的位移变化量为相对真值,完成了上述变形监测系统的精度试验。试验结果表明:该系统的RTK高程测量精度优于2 cm,静态高程测量精度优于2 mm,静态水平位移测量精度优于1.5 mm,可有效抑制卫星信号周跳和卫星历元数量较少等因素的影响。     

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。     

北斗卫星导航系统实时定轨及SSR改正信息生成方法

随着GNSS应用的不断发展,实时位置服务已经成为国内外研究热点,而北斗卫星导航系统的实时服务尚处于发展阶段。本文基于卫星精密定轨基本原理,讨论了北斗导航卫星实时轨道确定策略;研究了基于北斗卫星质心和天线相位中心的SSR轨道改正值生成方法,并给出了一种适合北斗导航卫星的IODE值表达方式;基于国家基准站和全球MGEX站数据,进行了北斗导航卫星的实时轨道解算测试,结果表明,GEO卫星1D RMS精度优于400 cm,平均精度为223 cm,其径向精度优于20 cm;IGSO卫星精度优于30 cm,平均精度为22 cm,其径向精度优于10 cm;MEO卫星精度优于30 cm,平均精度为15 cm,其径向精度优于10 cm。     

北斗/GPS实时精密卫星钟差融合解算模型及精度分析

实时GNSS精密单点定位(PPP)技术必须使用实时的高精度卫星精密轨道和钟差。本文研究了精密卫星钟差融合解算模型及策略,并利用滤波算法实现了北斗/GPS实时精密卫星钟差融合估计算法。仿真实时试验结果显示:获得的北斗/GPS实时钟差与GFZ事后多GNSS精密钟差(GBM)的标准差在0.15 ns左右;使用该钟差进行GPS动态PPP试验,收敛后水平精度优于5 cm,高程精度优于10 cm;使用仿真实时钟差进行的北斗动态PPP与使用GFZ事后多GNSS精密钟差开展的试验相比精度相当,可实现分米级定位。     

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。     

多GNSS融合的北斗卫星精密定轨

提供高精度的精密轨道产品对北斗系统的推广应用具有重要意义。给出了一种基于模糊度固定的北斗卫星多系统融合非差精密定轨方法,重点推导论述了模糊度固定的实现方法,并结合实测数据,对其精密定轨效果进行了分析,初步分析结果表明：利用本文方法,北斗GEO、IGSO、MEO卫星三维定轨精度分别达到1.263m、0.214m、0.134m,三类卫星径向定轨精度平均优于10cm,IGSO和MEO已经基本优于5cm;模糊度固定以后,北斗卫星三维定轨精度平均提高了21.8%,轨道切向精度改善最为明显,其中又以GEO卫星改进最大。     

估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法

针对北斗频间卫星钟差偏差现有估计方法的不足,提出一种估计方法。该方法不仅顾及频间卫星钟差偏差的变化部分也顾及了其常数部分。采用10个观测站数据,验证了本文提出的算法,分析了北斗频间卫星钟差偏差的特性。在短期内,北斗频间卫星钟差偏差常数部分具有稳定性。对采用新算法计算得到的北斗频间卫星钟差偏差进行了模型化,结果表明,每颗卫星对应的频间钟差偏差可以利用10个参数予以高精度表示,对应精度可以达到厘米级。当采用第1天的模型参数进行第2天频间卫星钟差偏差值计算时,可实现厘米级结果。基于北斗频间卫星钟差偏差的稳定性与可模型化性,提出了高精度北斗卫星钟差服务策略,为我国高精度北斗卫星钟差服务提供参考。     

建筑塔机臂尖GNSS动态监测模型设计

鉴于传统的人工周期巡检方式存在诸多弊端,本文设计了一种基于卫星定位的建筑塔机臂尖动态监测模型。以GPS为例建立单历元快速定位模型,给出利用DUFCOM和DC算法相组合的整周模糊度快速确定算法（FARSE）的实现流程;提出了一种基于历元位置偏差的臂尖垂向位移监测参数及预警参数构造方法。初步试验结果表明,利用GPS单历元快速定位模型解算获得了平面精度优于2 cm、高程精度优于4 cm的定位结果;基于该定位结果,从监测参数和预警参数两个角度验证了本文模型设计的有效性。     

北斗三号卫星两种定轨模式精度比较分析

北斗全球卫星导航系统(BDS-3)已经于2018年年底建成基本系统,并计划于2020年建成完整系统,而精确的卫星轨道是实现高性能全球服务的前提。本文基于北斗三号基本系统的18颗中圆轨道(MEO)卫星,评估了北斗三号卫星星间链路的测量噪声与测距精度,利用中国境内12个区域监测站的星地观测和星间链路观测,进行了联合卫星轨道测定试验,并与单纯区域监测站观测定轨结果进行了比较,分析了两种定轨模式重叠弧段轨道误差、轨道预报精度和激光检核精度。结果表明:北斗三号卫星的星间链路测量噪声为2.9cm,测距精度约为4.4cm;仅采用区域测站定轨,重叠弧段三维位置误差RMS为66.7cm,加入星间链路后可降低至15.4cm,提高了76.9%,24h轨道预报位置精度也由114.1cm提升至20.3cm,提升了83.2%,激光检核径向精度为8.4cm左右,明显优于北斗二号卫星轨道精度。     

应用北斗高精度位移监测技术打造在线变形监测预警平台——HTSG变形监测解决方案助力云南高原山区公路、桥梁远程无人值守实时监测与预警系统建设

<正>一、引言云南省公路网里程近30 000 km,其中中桥以上桥梁2000座,危险性较大路段3400余处。对这些重要路段和构造物进行监测监控是非常必要的。中海达"安全卫士"在线变形监测预警平台(HTSG)基于北斗高精度位移监测技术,可以全天候、实时采集公路、桥梁、边坡及隧道的位移形变数据,并能根据预设的各等级预警值向控制中心发送预警信息,从而为云南省路网安全提供强有力的技     

北斗电离层模型改正精度分析

电离层误差是影响单频用户机定位精度的主要误差源。卫星导航系统播发电离层模型改正参数供用户使用,模型改正精度会对定位结果产生直接影响。北斗卫星导航系统根据连续监测站实测数据,计算并发播地理坐标系下8参数Klobuchar电离层模型参数,且每2 h更新一次。为了科学评估北斗电离层模型改正效果,文中基于北斗最新观测数据,首先,以CODE提供的GIM模型作为比对基准,详细分析了不同纬度地区、不同时间段内的电离层模型改正精度;其次,分别按照以下定位模式进行计算:1)北斗单频不加电离层改正,2)北斗单频+北斗K8模型,3)北斗单频+GPS K8模型,并分析了电离层改正残差对定位结果影响大小。结果表明,北斗电离层模型改正精度在北半球优于南半球,中纬度地区改正效果最好,其改正残差RMS均值在0.6 m左右,往低纬和高纬度地区呈递减趋势;北京地区北斗单频+北斗K8模型定位精度优于GPS K8模型。     

地面雷达的位移监测试验研究

地面雷达是一种基于微波干涉测量的变形监测设备,具有高精度、高分辨率的监测优势,本文讨论了地面雷达的技术原理和数据处理流程,介绍了微变形监测系统,并进行了位移监测的对比试验,将微变形监测系统与TCA 2003、千分表的位移监测数据进行对比.试验数据分析结果证明:地面雷达具有高精度的位移监测能力.     

一种北斗卫星精密定轨方法

利用BDS/GPS双模观测数据,研究了高精度北斗卫星精密定轨的实现方法,使用PANDA软件,结合"北斗卫星观测实验网"的实测数据,进行了精密定轨实验,结果表明:北斗卫星径向定轨精度能够达到优于10 cm的水平;其中,GEO三维定轨精度能够优于5 m,但沿迹方向存在系统偏差,IGSO/MEO三维定轨精度优于0.5 m。     

基于北斗三号省级基准服务平台的设计与建设

为了加快推进卫星导航定位基准服务领域关键技术、核心技术自主化,提升新型测绘基准服务质量和能力,通过北斗卫星导航定位基准服务国产化平台的研制,基于虚拟基准站数据的社会化基准服务技术研究,搭建了基于北斗三号的省级基准服务平台。经过功能测试、性能测试以及试运行,结果表明：该平台实时定位服务能力达到平面优于3 cm、高程优于5 cm的精度水平,可以满足产业化和社会化的服务要求。     

北斗三号短基线相对定位精度分析

我国北斗卫星导航系统（BDS）已经进入第三阶段北斗三号（BDS-3）的建设,其定位精度问题一直是全球关注的热点．本文基于IGS连续跟踪站2018年第227天多模全球卫星导航系统（GNSS）数据,对短基线进行动态处理,将BDS-3的相对定位精度与北斗二号(BDS-2)的相对定位精度进行分析．结果表明,目前BDS-3短基线相对定位精度E方向优于3 cm,N方向优于3.5 cm,U方向优于10 cm,三个方向精度略高于BDS-2短基线相对定位精度．      

基于北斗的建筑物监测精度分析

随着北斗系统的发展,北斗高精度定位技术应用于变形监测以及大型建筑物、构筑物的动态自动化监测方面展现出了巨大的优势.本文基于北斗和GPS双频载波相位数据处理的组合定位方法,并采用实验数据分析了北斗和GPS卫星可见数、DOP值和数据质量,通过解算建筑物变形监测实测数据对比分析了北斗、GPS及其组合系统定位结果的精度.结果表...     

北斗三号短基线四频组合定位方法研究

摘　要：北斗三号全球卫星导航系统现已提供４个频率以上的观测数据,支持多频组合定位理论和方法的研究。基 于此,文中提出一种短基线下的北斗四频组合定位解算方法,利用北斗Ｂ１Ｉ,Ｂ３Ｉ,Ｂ１Ｃ,Ｂ２ａ４个频率的观测数据两两 组合形成独立不相关的窄巷观测值联立,以位置参数和双差模糊度组成状态向量,结合卡尔曼滤波估计进行定位解 算。基于该方法,文中针对两组不同长度的短基线进行测试,结果显示：在１７ｍ 短基线中,该方法平面精度优于 ２ｍｍ,高程方向精度优于４ｍｍ;在３ｋｍ的短基线中,平面精度优于４．５ｍｍ,高程精度优于６ｍｍ。测试结果表明, 在短基线情况下,该方法的定位精度相较于北斗单频及三频方法在平面和高程方向均有不同程度的提高。     

北斗卫星精密轨道与钟差精度分析

针对北斗卫星导航系统的卫星姿态模型、天线相位中心改正及卫星定轨数据处理策略未统一的现状,该文对比分析了武汉大学和德国地学研究中心提供的北斗事后精密轨道和钟差产品的差异及精度,结合实测数据,通过分析精密单点定位的定位精度来比较两中心精密轨道和钟差的差异。实验结果表明:北斗卫星的精密轨道精度与轨道类型有关,地球静止轨道(GEO)卫星的轨道精度为米级,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的轨道精度为分米级,中地球轨道(MEO)卫星切向、法向和径向的精度分别为10.81、5.41和3.37cm;GEO卫星钟差精度优于0.38ns,IGSO卫星钟差优于0.25ns,MEO卫星钟差优于0.15ns;两家分析中心产品的北斗静态精密单点定位的平面精度相当;北斗静态精密单点定位的RMS统计值平面精度优于3cm,三维精度优于7cm。     

北斗/GPS海上实时PPP完好性监测及性能分析

实时精密单点定位(PPP)是一种经济高效的高精度海上定位技术。随着海上精密作业深入发展,除定位精度外,对于海上高精度位置服务的可靠性要求不断提高。精密单点定位完好性监测是海上精密作业高精度定位的可靠性保障。为此,通过构建接收机端高级自主完好性监测算法,建立严格完好性保障的海上精密单点定位误差界限,保障了海上多重干扰条件下的高精度定位可靠性性能。本文依托南海某DP动力定位钻井平台开展远海钻井作业,实测结果表明,北斗/GPS PPP收敛定位精度可达10 cm,危险误导信息概率满足10^-7水平,连续性风险概率满足10^-6水平。