Locata定位系统的时间同步机制

Locata系统是一种新型的高精度地基定位系统,它既可以与现有的全球导航卫星系统(GNSS)无缝对接,也可以在卫星信号失效时独立提供定位服务。Locata系统的定位精度可以达到厘米级,其关键技术是高精度(纳秒级)的时间同步技术。文中通过分析Locata系统的定位原理,对Locata系统独特的时间同步技术进行了研究,详细描述了其时间同步机制和技术实现方案,并给出了时间同步的具体流程和步骤。该研究可为我国研制地基伪卫星定位系统提供参考。      

Locata/GPS组合动态定位仿真研究

在可见卫星较少时,GPS难以保持稳定的定位精度。Locata能够建立地面工作网络进行定位,它与GPS的组合是一种很好的解决方案。文中提出了一种Locata/GPS组合动态定位算法,并利用仿真数据对Locata,GPS和Locata/GPS的定位精度和收敛时间进行了试验。模拟试验表明Locata/GPS的DOP值和定位精度均优于Locata和GPS单系统,且收敛时间明显缩短;在可见卫星较少时,Locata/GPS的定位精度相比于GPS单系统有明显提高。     

伪卫星辅助下的北斗GBAS完好性增强技术研究

根据机场实施精密导航技术（RNP）的要求,国际民航组织（ICAO）提出地基增强系统（GBAS）,GBAS必将成为未来发展的必然趋势。但是在复杂的机场环境下,卫星信号易受外界影响和干扰,连续性不足,进而影响GBAS系统完好性性能的实施。因此,本文提出了伪卫星与北斗卫星联合定位增强GBAS的方法,并从加入伪卫星后的精度因子（DOP）、多参考一致性检测（MRCC）、完好性等方面进行了对比仿真分析。仿真结果表明,增加伪卫星后的系统精度因子得到了明显改善（PDOP小于3）,同时提高了完好性性能,能够为复杂环境下的机场提供GBAS CAT Ⅱ类及以上等级的精密进近服务。     

北斗卫星导航系统伪距差分定位技术研究

阐述了北斗卫星导航系统(BDS)伪距差分定位模型,比较了该模型与GPS伪距差分定位模型的差异。结合实例对BDS和GPS的基线解算进行了比较,分析了两模型基线解算结果的精度,发现伪距差分能达到亚米级至米级的精度,可为BDS地基增强建设提供新思路;并探讨了BDS卫星可见数对伪距差分定位的影响,得出有益的结论。     

北斗地基导航信号网络测试方法研究

为尝试解决北斗卫星导航系统在特定区域因信号受遮挡而无法定位或定位精度较差的问题,引入了以伪卫星为基础构成的北斗地基导航信号网络。介绍了北斗地基导航信号网络的系统组成和关键技术,提出了一套测试评估其定位和授时效能的方法,并给出了测试评估的指标建议作为参考,为地基伪卫星增强北斗卫星导航系统的应用及推广提供了相应的评价工具。     

地基增强系统发展及应用

从GNSS定位原理出发,总结了GNSS定位误差的来源,并以GPS为例介绍了WAAS、LAAS、JPALS、CORS、伪卫星、LOCATA等几种增强系统及独立定位系统,指出了各个系统的优缺点和仍需解决的问题以及系统的应用领域,为北斗的地基增强系统建设提供参考。     

双导航定位系统伪距单点定位数据处理方法与精度分析

首先介绍北斗卫星导航系统、全球定位系统及其组合系统伪距单点定位的数学模型和定位处理方法,分别进行了单系统及组合系统伪距单点定位的数据处理实验。实验结果表明,目前的北斗系统伪距单点定位的精度稍逊于全球定位系统,北斗系统及全球定位系统构成组合系统伪距单点定位的精度高于北斗系统的精度,低于全球定位系统。北斗系统伪距单点定位在X、Y、Z方向的精度分别1.60m、4.15m、6.45m,全球定位系统伪距单点定位在X、Y、Z方向的精度分别为1.28m、2.50m和3.6 5m,北斗系统/全球定位系统组合系统伪距单点定位在X、Y、Z方向的精度分别为1.45m、3.15m和4.90m。     

浙江省北斗地基增强系统框架网测试结果分析

随着我国北斗卫星导航系统向整个亚太地区提供高精度的定位导航服务,推进北斗卫星导航产业应用已成为测绘与地理信息行业的重要目标。当前浙江省已经建成覆盖全省的北斗地基增强系统框架网络,并基于该网络完成了一系列测试工作。测试结果表明,其对应浙江省北斗地基增强系统设计指标平面不大于5cm,高程不大于10cm标准,不论国产主板设备、进口主板设备其平面精度指标都能够基本满足设计要求,但高程精度设计有所欠缺,北斗地基增强系统在提供连续、可靠高精度厘米级差分应用服务方面依然有待突破。     

伪卫星增强区域卫星导航系统组网仿真

卫星定位导航系统的精度等性能,很大程度上依赖于卫星数目和几何布局,而DOP值正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个量度。从DOP值的角度研究了不同伪卫星位置布局及数目对增强区域卫星导航系统定位精度的影响,为合理布设伪卫星以进一步提高其导航性能提供了有力的参考依据。     

基于精度因子几何结构的独立伪卫星布局研究

在室内、地下及外太空等无法接收GPS信号的区域,可组建独立的伪卫星星座来取代GPS系统,以实现区域正常的导航定位功能。但伪卫星的数量与布局将直接影响独立系统导航定位的精度、可用性及可靠性,是伪卫星应用到工程实践中需要解决的关键问题之一。本文利用几何的观点推导了精度因子的另一种表达形式,基于精度因子的几何结构特征揭示卫星分布与精度因子之间的内在联系,由此提出３种导致精度因子出现奇异值的伪卫星布局结构,并通过设计的试验加以验证,最后给出独立伪卫 星系统布局的设计原则。     

基于伪卫星的改善GPS几何精度因子的研究

随着人们活动范围的日益扩大和周边环境的日益复杂,高精度GPS导航技术逐渐成为国内外研究的重点。GPS系统的定位精度在很大程度上取决于参与定位卫星的数目和几何布局,而几何精度因子(GDOP)正是衡量定位卫星几何布局优劣的量度。文章从几何精度因子着手,从理论上证明了伪卫星对GPS系统GDOP的改善,分析了伪卫星数量对GPS系统定位精度的影响。借助于仿真实验,结果表明,在GPS导航定位中,伪卫星能够显著增强卫星几何图形结构、提高测量精度、改善精度因子从而提高定位精度。     

On the improvements of the single point positioning accuracy with Locata technology

This work focuses on the performances of Locata technology in single point positioning using different firmware versions (v2.0 and v4.2). The main difference is that the Locata transmitters with firmware v2.0 are single frequency, whereas in the v4.2, they are dual frequency. The performance of the different firmware versions has been measured in different environments including an urban canyon-like environment and a more open environment on the roof of the Nottingham Geospatial Building. The results obtained with firmware v4.2 show that with more available signals, cycle slips can be more easily detected, together with the improvement of the detection of multipath fading on the received signal. As a result, the noise level on the carrier phase measurements recorded with firmware v4.2 is equal on average to a third of the level of noise on the measurements recorded with firmware v2.0. In addition, with either firmware, the accuracy of the position is at the sub-centimeter level on the East and North coordinates. The Up coordinate accuracy is generally less accurate and more sensitive to the geometry of the network in our experiments. We then show the importance of the geometry of the Locata network on the accuracy of Locata positioning system through the demonstration of the relationship between the dilution of precision value and the confidence ellipse. We also demonstrate that the model of the noise on the Locata coordinates is a white Gaussian noise with the help of the autocorrelation function. To some extent, this technique can help to detect whether the Wi-Fi technology is interfering with the Locata technology and degrades the positioning accuracy.     

北斗伪卫星信号的室内多径传播特性

北斗伪卫星系统因其较强的抗干扰能力和灵活机动的组网能力可以应用于室内位置服务。多径效应是影响伪卫星定位精度的主要因素,因此,掌握北斗伪卫星室内多径传播特性是抑制多径、提高定位精度的前提。本文针对北斗伪卫星特有的信号体制,利用射线追踪法,研究了室内环境下伪卫星信号路径损耗、功率角度分布等多径特性参数,通过Wireless Insite软件,构建了大型商场的三维模型,在此基础上进行了仿真试验验证。结果表明,伪卫星多径数量在非视距条件下会急剧减少,且伪卫星多径分量以相近功率值分布在特定范围的水平方向角内;同时其衰落信道模型服从小尺度衰落,符合瑞利-对数正态分布,大尺度衰落与对数距离路径损耗模型相吻合。     

临近空间伪卫星区域独立组网布局研究

当前临近空间技术是人们研究的热点,在临近空间建立伪卫星区域独立组网系统可以满足地面导航定位的需求。本文分析了卫星精度因子的计算方法,提出基于经验的伪卫星区域优化布局搜索算法,找到一种最优的临近空间伪卫星区域独立组网布局,利用MATLAB进行仿真。与其他几种相同高度的伪卫星布局做仿真比较,结果显示,本文提出的伪卫星布局的DOP值较小,并给出了一些重要的结论。     

伪卫星增强GPS定位技术及现状分析

伪卫星增强GPS定位技术能够有效地改善GPS卫星定位的图形结构,并提高GPS系统的可用性、可靠性和精确度。本文从介绍GPS双向收发器和同步伪卫星的硬件结构入手,分析并研究了自校准伪卫星阵列与Lo-cata导航定位系统的关键技术,最后对两个系统的优缺点进行了总结。     

无人机软连接吊舱的伪卫星定位算法研究

针对旋翼无人机的吊舱精确动态定位困难的问题,文中利用24 GHz无线测距装置作为伪卫星定位设备,采用扩展卡尔曼滤波来应对伪卫星动态定位算法中的非线性问题。实测结果表明,利用文中提出的伪卫星系统及算法对无人吊舱进行动态定位,在平面和垂直方向都可以达到的较高的定位精度,具有重要的实际应用价值。      

Deploying a Locata network to enable precise positioning in urban canyons

Locata is a new positioning technology developed by the Locata Corporation. At the beginning of 2007, the Institute of Engineering Surveying and Space Geodesy (IESSG) bought and received a network of Locata transceivers with two rovers. The purpose is to solve the challenges identified when surveying in dense multipath areas (i.e. urban canyons). In this paper, the technology is tested in an urban canyon scenario on the University park at the University of Nottingham. By comparing Locata position solutions with the true positions calculated with a total station and a carrier-phase GPS, the results show that centimetre-level accuracy is achievable in difficult environments in the presence of Wi-Fi signals. The rover’s estimated coordinates may diverge in some cases. Finally, a comparison study shows that Real Time Kinematic GPS and Locata technologies have similar accuracy when both are available.     

一种利用载波相位差值的伪卫星定位方法

针对卫星定位技术无法应用于室内环境的情况,提出了一种新颖的利用载波相位差值的伪卫星定位方法,该方法能够实现亚米级的定位精度,而且无需基准站的支持,无需伪卫星之间的时钟同步,也不需要求解整周模糊度。构建了伪卫星定位的系统模型,并阐述了利用载波相位差值进行定位的基本原理。首先将双天线接收机输出的两组载波相位测量值进行单次差分操作,消除共有误差带来的影响,然后通过非线性最小二乘方法迭代解算出双天线连线中点的空间位置。仿真结果和基于双通道软件接收机的实测数据均证明了该方法的可行性,能够作为现有室内定位技术的有效补充。     

Improved decentralized multi-sensor navigation system for airborne applications

The integration of Global Navigation Satellite System (GNSS) and Inertial Navigation System (INS) technologies is a very useful navigation option for high-accuracy positioning in many applications. However, its performance is still limited by GNSS satellite availability and satellite geometry. To address such limitations, a non-GNSS-based positioning technology known as “Locata” is used to augment a standard GNSS/INS system. The conventional methods for multi-sensor integration can be classified as being either in the form of centralized Kalman filtering (CKF), or decentralized Kalman filtering. However, these two filtering architectures are not always ideal for real-world applications. To satisfy both accuracy and reliability requirements, these three integration algorithms—CKF, federated Kalman filtering (FKF) and an improved decentralized filtering, known as global optimal filtering (GOF)—are investigated. In principle, the GOF is derived from more information resources than the CKF and FKF algorithms. These three algorithms are implemented in a GPS/Locata/INS integrated navigation system and evaluated using data obtained from a flight test. The experimental results show that the position, velocity and attitude solution derived from the GOF-based system indicate improvements of 30, 18.4 and 20.8% over the CKF- and FKF-based systems, respectively.