浅谈GPS技术在国土管理中的应用

一、GPS概述GPS系统主要包括有三大组成部分即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。GPS卫星定位是利用测距交会的原理确定点位。在三维空间中,当用户至三个位置已知点的距离为己知,同时又具有用户位置的部分先验知识,则用户的位置便可被唯一地确定。用户至GPS卫星的距离可以通过测量伪码从卫星至用户的传输延时来确定。     

GPS、RTK的相关技术与应用技巧

一、RTK技术 差分GPS定位技术是一种高效的定位技术,它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基准站,另一台用来测定未知点的坐标一称移动站,基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提高定位精度。[第一段]     

GPS卫星定位系统误差来源分析

GPS卫星定位系统是以一定的卫星数量为基础,比较均匀的覆盖全球的导航定位（地面上GPS接收机和空中卫星的有效结合）无线电系统。对GPS控制网的A、B、C级精度要求来看,要想提高控制网的精度,GPS接收机是否有利于正确：解算模糊值,是控制网坐标的精确性和可靠性的关键。     

RTK在地籍控制测量中的应用

RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时获得测站点在指定坐标中的三维定位结果。它主要包括三个部分：基准站、流动站和数据链(一般采用民用电台)。基准站接收机设在具有已知坐标的参考点上，连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站点坐标、载波相位观测值、伪距观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态等通过数据链(电台)发出去，流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，通过差分处理解求载波相位整周模糊度，     

GPS卫星P1-C1码间偏差对星基增强改正数计算的影响分析

为分析GPS卫星P1-C1码间偏差对星基增强改正数计算的影响,利用中国广域分布监测站的GPS C1-P2双频实测数据计算GPS卫星钟差和星历改正数,并将其用于定位实验。实验结果表明,GPS卫星P1-C1码间偏差修正前后的卫星钟差改正数计算结果差异较为明显。定位结果表明,在SBAS改正数计算和用户定位时均对卫星P1-C1码间偏差进行修正,可使GPS C1码单频SBAS用户95%三维定位误差降低约19%,其中水平误差由1.94 m降低至1.45 m,高程误差由3.82 m降低至3.14 m;对于GPS C1-P2双频SBAS用户,只要保证在SBAS定位时对观测量中卫星P1-C1码间偏差的处理与SBAS改正数计算时一致,就可消除卫星P1-C1码间偏差的影响。     

GPS/QZSS在亚太地区实时相对定位性能分析

利用BNC(BKG NTRIP client)传输的实时观测数据,从可见卫星数、位置精度因子(position dilution of precision, PDOP)、多路径效应、信噪比和实时相对定位精度等方面对GPS和QZSS在亚太地区的定位性能进行评估和分析。结果表明,QZSS与GPS组合后,可见卫星数增加,卫星几何构型更好,可提高定位精度的可用性和可靠性;QZSS卫星多路径效应的变化规律与GPS卫星一致,且QZSS卫星各频点的多路径误差大多小于GPS卫星;GPS和QZSS卫星各频点的信噪比随高度角变化趋势基本相同;在N、E、U方向上,GPS/QZSS组合的实时相对定位精度比GPS有所提升。     

BDS PPP高精度时间传递方法与精度比较

利用武汉大学发布的事后精密星历和5 min间隔的精密卫星钟差产品,运用北斗精密单点定位技术（BDS PPP）进行时间传递实验,实验数据采用甘肃省卫星定位连续运行基准站中4个站3 d的观测结果。为了验证BDS载波相位法（BDS CP）时间传递的精度,将其与GPS CP法进行对比。结果表明,BDS CP法与GPS CP法之差的RMS大约在±0.055 ns左右,而GPS CP法可以实现0.1～0.2 ns的时间传递,因此在亚ns量级上可以认为这两种方法的精度基本相当。     

不同截止高度角多模GNSS组合单点定位性能分析

讨论多模GNSS时空统一方法,建立多模单点定位数学模型。采用8个测站的实测数据,对比单GPS与GPS/GLONASS/BDS/Galileo四大GNSS组合多模系统在截止高度角分别为15°、30°、45°时的单点定位性能。结果表明,15°时,多模较单GPS定位精度有一定改善,但效果不明显| 30°、45°时,单GPS不能实现实时定位,多模则能提供稳定可靠的实时定位结果。在北斗卫星导航系统可见卫星数较多的亚太区域,95%以上历元可用,水平方向偏差RMS<8 m,高程方向偏差RMS<20 m,对城市峡谷和密林中导航具有一定的参考价值。     

GPS卫星系统及发展趋势

1.美国GPS系统 美国于1995年4月27日宣布“GPS系统已具备全部运作能力(IOC)”,即能在全世界任何地方、任何时候实现全天候导航、定位和定时。截止到1994年4月,美国共发射35颗GPS卫星。目前在轨道上仍正常工作的卫星有25个,其中1颗是实验卫星,其余24颗是工作卫星。其历时23年,耗资130多亿美元完成GPS的“全球定位系统”计划。这是近代卫星测量史上的里程碑和人类测绘史上的一次技术革命。     

BDS-3新卫星对极地地区定位性能的影响分析

针对BDS-3新卫星对极地地区定位性能的影响,分析了BDS-3新卫星对极地地区北斗B1I、B2I以及B3I卫星3个频率数据质量以及定位精度的影响。经研究发现,BDS-3新卫星增加了极地地区北斗卫星可见数,有效改善了极地地区的北斗卫星空间分布结构,增强了卫星信号强度,降低了多路径效应,BDS-3卫星的加入使极地地区北斗伪距单点定位精度与GPS相当。进行北斗与GPS组合精密单点定位时,BDS-3新卫星提升精度效果优于BDS-2卫星,而BDS-2/BDS-3组合精密单点定位精度低于GPS。研究结果旨在为今后极地地区北斗高精度定位研究提供一定的参考意义。     

顾及不同LEO卫星数量及轨道误差的GPS/LEO联合PPP

为解决现有单系统GPS PPP收敛速度较慢的问题,选取不同卫星数量构成的LEO星座系统,根据观测值仿真原理得到待估点来自低轨卫星的伪距观测值和相位观测值;选取CPVG、WUH2、KOUG、IISC、FUCN测站,利用GPS及仿真附加轨道误差的LEO星座观测数据进行静态精密单点定位,以分析LEO星座的增强效果。结果表明： 1）在原有GPS系统中加入LEO星座后,3种组合场景下平均可见卫星数量分别增加9.7、19.4、31.3颗,PDOP值分别减少0.7、0.9、1.1; 2）收敛时间快速缩短,由单系统GPS卫星的17.1 min分别降至4.7 min、2.1 min、1.5 min,收敛时间分别缩短67.3%、84.4%、89.5%; 3）E方向上的RMS值分别提升34.4%、59.4%、72.9%,N方向上分别提升37.4%、60.3%、67.3%,U方向上分别提升55.9%、71.7%、79.6%。LEO星座对GPS PPP的性能提升巨大,对于指导LEO星座增强GPS系统设计及拓展精密单点定位的应用场景具有一定价值。     

GPS定位的误差来源与未来发展

GPS定位的精度受到诸多因素的影响,其主要误差来源包括与GPS卫星有关的误差、与信号传播有关的误差、与接受设备有关的误差。GPS的未来发展,一是依赖于1999年底研制成功的新一代BlockⅡF工作卫星,它们将逐步代替目前轨道上的BlockⅡR卫星,其寿命为现有卫星的3倍;二是采用第3个民用频率（L3C）发播不保密的民用信号,民间用户无需解算整周相位模糊值,在大幅缩短观测时间的前提下,能获得厘米级的定位精度,大大提高观测成果的可靠性和工作效率。我国在卫星定位领域已取得突破性进展,“北斗导航定位系统”的建成对我国国民经济建设和国家安全有重要作用。     

基于相关分析的组合导航RAIM模型研究

探讨基于相关分析理论的组合导航RIAM方法,并给出单个和多个探测粗差的相关分析检验流程。通过模拟12颗GPS和Galileo组合导航卫星定位系统,分别给单颗和两颗正常卫星加入粗差。仿真结果表明：观测值的影响向量与残差的相关系数可以定位含粗差的卫星并将粗差卫星予以剔除。     

混合构型低轨卫星增强GPS精密单点定位性能分析

低轨卫星具有信号强度高、运动速度快的特点,引入低轨卫星可改善矿区、城市、峡谷等复杂环境下GNSS接收机观测数据质量差、定位精度较低的问题。采用混合构型低轨星座进行定位增强,利用仿真低轨卫星数据对不同数量、不同构型的低轨卫星在不同截止高度角情况下增强GPS PPP性能进行分析。结果表明：1)GPS联合LEO定位可以显著增加可见卫星数,降低PDOP值。2)在截止高度角为30°时,低轨卫星可显著提高GPS定位性能,改善定位精度并减少收敛时间。其中,主子星座(96+9)联合GPS定位与同卫星数低轨卫星相比,在提升子星座覆盖区域测站(HKSL)N、U方向定位精度及减少收敛时间方面效果更好。     

基于移动数据和时间地理学的大学生行为模式构建与分析

基于时间地理学的基本原理,将GPS卫星定位技术和Wi Fi室内定位技术相结合,自动获取大学生行为时空大数据,利用GIS技术对时空数据进行分析、挖掘和可视化。通过对大学生的行为进行建模,揭示当代大学生日常学习和生活的行为模式和规律。研究成果对学生规范自身的学习和生活、高校制定教学计划和规章制度,乃至国家制定高等教育的方针和政策都有一定的参考价值。     

组合GPS/GLONASS观测数据的三维水汽层析

基于香港卫星定位参考站网（SatRef）15个测站共6 d的数据,联合GPS和GLONASS进行对流层三维水汽层析实验。结果表明,相比GPS单系统,GPS/GLONASS组合系统能显著增加信号穿越的网格数量,提高层析水汽分布的精度,平均改善率为36%。     

BDS三频观测值多路径误差的差异性分析

BDS分布在3个不同高度的轨道上且同时播发3种频点的信号数据,导致其观测值多路径误差可能在星座间、频点间存在差异。基于此,利用我国iGMAS跟踪网络和国际MGEX跟踪网络的17个GNSS多模观测站数据,从高度角、信号频点、接收机类型、跟踪站分布以及卫星星座等5个方面进行BDS多路径误差的差异性分析,同时与同源观测站上的GPS观测值多路径误差进行对比。结果表明,B3频点的多路径误差最小;3种星座间,GEO卫星的多路径误差最小;BDS的GEO卫星和IGSO卫星的多路径误差在地域上无明显的差异;BDS的B3频点上的多路径误差优于GPS 3个频点上的对应结果,BDS的B1和B2频点与GPS的L1和L2频点上多路径误差的精度相当。     

一种改进的混合差分实时GPS卫星钟差估计算法及其实现

提出一种改进的混合差分算法,实现实时GPS卫星钟差估计。算法实现过程主要采用4个解算步骤,最终生成播发至用户的实时钟差产品。利用全球分布的68个测站实时数据流进行GPS卫星实时钟差解算,并对2018-01-14～01-19的实时GPS卫星钟差产品采用2种方法进行检核:1)与IGS快速钟差产品比较;2)运用实时动态PPP结果检核。结果显示,基于改进的混合差分算法,利用实时数据流实现的GPS实时卫星钟差产品具备STD为0.15 ns、RMS为0.63 ns的精度,可提供实时cm级定位服务。     

像片控制点联测的GPS方法及其优越性

随着GPS全球定位系统的不断发展,GPS应用越来越广泛。仅就测绘行业而言,GPS卫星定位技术已应用于以下各个方面：测量全球性的地球动态参数和全国性的大地测量控制网;建立陆地海洋大地测量基准;监测现代板块运动状态,捕获地震信息;测定航空航天摄影瞬间的相机位置,甚至航片、卫星像片的姿态参数;进行工程建筑的设计、施工、验收和监测。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位性能分析

在阐述GPS/GLONASS组合精密单点定位（PPP）方法及模型的基础上,利用研发的软件从静动态定位精度和动态定位收敛性方面比较分析了GPS、GLONASS及GPS/GLONASS组合3种方式的精密单点定位结果。结果表明：3种方式都能获得厘米级的静动态定位精度,但组合方式较单一方式有较好的统计精度;在动态定位收敛性方面,组合方式能提高收敛速度,且在GPS卫星较少情形下尤为突出。