城市环境下BDS/GPS单频RTK定位算法研究

分析一种顾及速度信息辅助模糊度固定、模糊度继承以及融合多普勒观测值的单频BDS/GPS RTK算法,并给出其算法模型。通过城市环境下的实际车载测试,对比分析BDS、GPS、BDS+GPS 3种模式下单频RTK定位性能和解算精度。
     

Kalman滤波在GPS/BDS组合伪距差分定位中的应用

随着各国卫星导航系统的蓬勃发展,单一的GPS系统时代正逐步转变为多系统并存且兼容的全球性卫星导航系统(GNSS)时代。相比于单一卫星导航系统,多系统组合将显著增加可视卫星数目、改善卫星空间几何结构,多系统组合导航定位将是必然的发展趋势。滤波算法是减小GNSS定位随机误差的重要方法,利用非线性滤波方法可消除多种随机误差,从而提高导航定位精度。该文实现了基于Kalman滤波的GPS/BDS组合的伪距差分定位,并将其与最小二乘方法进行比较。实验结果表明:基于Kalman滤波的GPS/BDS伪距差分的定位精度能达到分米级,在差分定位解算过程中,多卫星系统伪距差分精度明显优于单卫星系统伪距差分精度,Kalman滤波解算的精度明显优于最小二乘解算的精度。     

BDS/GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及性能分析

针对精密单点定位中多系统融合的问题,提出BDS/GPS/GLONASS 组合PPP的函数模型及随机模型,实现了基于扩展卡尔曼滤波的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP。利用实测数据进行静态及静态模拟动态的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP实验,结果表明:1）静态实验中,BDS PPP平均收敛时间约为80 min,水平方向精度优于3 cm,天向精度优于6 cm;GPS PPP与多系统组合PPP定位精度相当,且收敛时间与组合PPP所应用的各系统中收敛较快的单系统PPP的收敛时间相当;2）动态实验中,BDS PPP的平均收敛时间约为105 min,水平方向精度优于7 cm,天向精度优于12 cm;多系统组合PPP的精度要优于单系统PPP,且有效缩短了收敛时间。     

多遮挡环境下BDS/GPS组合动态差分处理算法及性能分析

研究BDS/GPS组合载波相位动态差分定位算法,讨论加入BDS后对模糊度固定的影响,针对部分区域有较严重信号遮挡的实测动态数据,分别进行单GPS和BDS/GPS组合解算。结果表明,相比单GPS,加入BDS后增加了共视卫星数目,改善了卫星几何结构,模糊度解算成功率和可靠性得到明显提高。多遮挡环境下测试数据显示,BDS/GPS组合的定位精度远高于单GPS,东向和北向精度优于8 mm、天向为16 mm,而单GPS东向仅为3 cm、北向和天向约8 cm。     

BDS/GPS双差解算库的嵌入式开发及性能分析

主要开发同时具有BDS、GPS基线解算功能的ATL COM组件和DLL动态链接库,将其嵌入到网页开发中,并对不同观测时长、不同基线长度的多组实验数据进行处理与分析。结果表明,该基线解算库具有良好的封装性、嵌入性及普适性,且可以大幅度减少开发时间。     

联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法,针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足,提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网,并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明,在有效格网点覆盖充足的地区,BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当;而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数,也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

潮汐效应对香港地区GPS PPP的影响

选取香港地区12个CORS站数据,研究潮汐效应对该地区GPS精密单点定位的影响。结果显示:1)固体潮对测站位移的影响最大,海潮负荷影响次之,极潮影响最小;固体潮与海潮对测站位移的影响存在明显的半日、周日周期,在香港地区,垂直方向的影响最大分别可达300mm及25mm,极潮的影响基本保持稳定,约为2mm。2)潮汐效应对香港地区测站GPS精密单点定位静态解及动态解结果的影响达cm量级。研究表明,长期连续观测不能完全消除潮汐的影响,因此获取高精度GPS精密定位结果时需顾及固体潮、海潮、极潮的影响。     

BDS/GPS卫星数据质量分析软件开发及应用研究

通过对TEQC数据质量模块相关算法进行分析,实现了支持RINEX2、3 格式的BDS/GPS卫星数据质量分析软件DataQC的开发,其主要参数包括数据完整率、多路径指数、信噪比和周跳等,并增加卫星分布状况以及电离层、接收机硬件延迟偏差估计功能。通过多组数据验证,软件计算指标与TEQC结果具有较高的一致性;在电离层估计方面,与全球电离层格网（global ionosphere maps, GIM）插值计算结果的RMS在3 TECu之内,并可用于接收机硬件延迟偏差稳定性的分析。     

基于BDS/GLONASS的短基线单历元多频RTK定位研究

在基于几何的TCAR(three carrier ambiguity resolution)算法基础上,将BDS/GLONASS组合引入到宽巷和窄巷模糊度解算中,提出一种基于双系统组合的单历元多频RTK定位模型,并通过实验进行分析。结果表明,相比于其他模型,该模型在模糊度解算效率和定位精度方面都是最优的。     

华为P30手机GPS/BDS/GLONASS/Galileo观测值随机模型优化及定位性能分析

针对P30智能手机采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo等多系统定位时的随机模型进行研究,重点对使用多系统手机观测值定位时的伪距噪声进行评估,并分析不同随机模型对手机伪距单点定位精度的影响。结果表明,华为P30智能手机不同系统卫星伪距噪声差异较大,GPS、BDS、GLONASS、Galileo的伪距噪声中误差分别为5.30 m、2.75 m、7.92 m和1.07 m。采用信噪比+系统间加权的随机模型时手机终端的定位性能最优,相比于传统高度角模型,该随机模型在E、N、U方向上的伪距单点定位精度分别提升了36.12%、25.79%、31.30%。     

BDS/GPS差分系统间偏差估计算法及性能分析

基于BDS/GPS单频紧组合相对定位模型,提出联合卡尔曼滤波与粒子滤波估计差分系统间偏差(DISB)的算法,并利用实测短基线数据对比分析卡尔曼滤波算法与本文算法估计DISB的效果。实验表明,载波DISB的整数部分会影响参考卫星站间单差模糊度的估计,从而影响载波DISB小数部分的估计结果;利用本文算法估计并改正DISB后得到的模糊度解算的可靠性和固定解精度均优于卡尔曼滤波,固定解精度最大可提高10%～20%。     

一种改进的六星选星法在BDS/GPS组合RTK中的应用

提出一种利用卫星高度角阈值进行选星的改进六星选星法。通过解算不同长度基线的BDS/GPS观测数据,比较不同选星策略在定位精度和解算效率方面的差异。结果显示,与传统不选星策略相比,改进六星选星法平面定位精度相当,高程方向定位精度平均提升40%,解算效率平均提升70%。     

双差定位程序反演算法剖析及改进

详细分析双差定位程序中SVD和LSQR两种反演算法的优缺点,引入线性Tarantola反演法,通过动态数组和全局变量对程序进行改进,使程序结构体系更清楚,对计算机内存的要求降低,提高了计算效率。结果表明,双差定位法能够得到震源间精确的相对位置,Tarantola方法的定位精度和抗噪能力高于SVD方法,内存占用和计算速度也远远优于SVD方法。     

BDS中长基线三频RTK算法研究

针对BDS中长基线RTK定位中整周模糊度受大气延迟误差影响难以正确固定的问题,提出一种BDS中长基线三频整周模糊度确定方法。采用MW组合确定B2-B3超宽巷整周模糊度,利用B2-B3超宽巷和B1-B3宽巷组合观测值所受电离层延迟误差较接近的特点,确定B1-B3宽巷整周模糊度。利用无电离层组合解算窄巷整周模糊度和相对天顶对流层延迟误差,最终实现实时动态定位。利用实测的BDS中长基线进行算法验证,结果表明,该方法可有效固定中长基线三频载波相位整周模糊度,获得cm级定位精度。     

GPS和BDS天线相位中心改正对基线结果的影响分析

针对GNSS多模解算不仅可充分利用各系统优势,还能提高导航定位结果的精度和可靠性,但GPS/BDS之间未模型化的系统偏差将严重损害系统之间的兼容性与互操作性的情况。详细研究了BDS系统未模型化的天线相位中心偏差对解算结果的影响,并根据实测数据对推导的结论进行验证。结果表明,在本文的实验条件下,GPS与BDS之间确实存在较为显著的系统误差;消除天线相位中心偏差影响后,此系统偏差依然存在。     

一种基于GPS/BDS观测值的抗多路径误差导航定位算法

提出一种抑制卫星导航定位中多路径误差的算法,采用双卫星系统GPS/BDS的伪距和多普勒观测值,增加了观测值数据的有效性,结合抗差自适应卡尔曼滤波模型,减弱了城市稠密建筑中卫星导航定位多路径误差对定位的影响。城市车载实验结果显示,与GPS单系统伪距定位相比,采用GPS/BDS伪距定位,点位精度由4.9 m提高到4.3 m;采用本文算法,点位精度进一步提高到3.4 m,验证了本文算法的有效性。     

BDS/GPS单历元阻尼LAMBDA算法及其在边坡变形监测中的应用效果分析

论述了BDS/GPS双系统组合下的单频单历元阻尼LAMBDA算法原理,并基于该算法实现一种实时远程变形监测系统。以理县某边坡变形监测应用为例,比较了GPS、BDS及其组合系统下的观测条件和阻尼LAMBDA算法定位效果：BDS的观测卫星数多于GPS,PDOP值相较于GPS也更加稳定;BDS单历元解标准差在N、E、U方向上分别为0.40 cm、0.31 cm、1.00 cm,优于GPS的0.61 cm、0.40 cm、1.74 cm。长期实验结果表明,在我国南部边坡监测中,BDS相比GPS具有一定优势。理县边坡23个月内位移量显著,3个监测站平均位移在N、E、U方向上分别达到8.70 cm、43.63 cm、18.03 cm。强降雨是引起土质山体滑坡的主要因素,使用累积降雨量和累积位移量建立线型回归模型,线性相关系数在0.98以上。在边坡监测中,可将实时的位移数据和降雨数据作为滑坡预警的重要依据。     

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