长距离单历元单频非差北斗网络差分方法

针对北斗卫星导航系统现有的网络差分方法多是基于GPS系统并采用双差定位模型,而双差定位模型的采用使得网络差分方法存在一些缺陷的问题,该文提出一种长距离单历元单频非差北斗网络差分方法;首先长距离北斗基准站网向覆盖区域内的北斗用户提供非差误差改正数;然后用户内插计算出自己所需的非差误差改正数,并改正北斗单频伪距观测值的误差;最后进行单历元单频网络差分定位。实验表明,该方法能够使用单历元单频伪距观测数据实现长距离北斗网络差分定位。     

基于北斗三频约束的中长基线解算研究

利用北斗三频模糊度易固定的特点,提出一种具有北斗三频约束的BDS/GPS基础模糊度快速解算方法。针对中长基线,利用多历元平滑无电离层组合模糊度,从无电离层组合模糊度中分离出北斗基础模糊度;然后将北斗基础模糊度带入基线解算模型中,约束求解出GPS基础模糊度,最后将GPS与BDS基础模糊度回带观测方程,可实现基线的快速解算。经北斗实测数据验证表明,文中方法可快速固定GPS基础模糊度,较传统卡尔曼滤波求解模糊度方法,大大减少正确固定模糊度所需的原始观测历元数,实现基线的快速解算。     

BDS载波相位历元间差分测速方法研究

针对载波相位历元间差分测速前后历元选取不同广播星历计算时,卫星钟差跳变导致测速结果错误突变的问题,提出前后历元仍采用相同的广播星历来计算卫星位置和钟差的改进方法。用北斗实测数据验证了方法的正确性,并评估了北斗测速的精度。实验结果表明:静态条件下,北斗载波相位历元间差分测速精度可达mm/s级;动态条件下,采样率1Hz,测速结果与高精度组合导航测速结果符合精度为cm/s级;并且测速精度与物体的动态条件(如加速度)有一定的相关性。     

BDS-3四频短基线单历元定位方法

为了充分利用北斗三号B1I、B3I、B1C和B2a四频观测数据,该文提出了一种基于北斗三号四频组合的短基线单历元定位方法。采用无几何模型和几何模型相结合的方法依次求解两个超宽巷、三个宽巷和一个窄巷模糊度,并利用LAMBDA方法搜索固定窄巷模糊度,最后使用模糊度固定的窄巷进行单历元定位。利用北斗三号短基线实测数据进行验证分析,结果表明,该方法可以有效进行超宽巷和宽巷模糊度的单历元固定,窄巷模糊度固定率高于99%,基本可以实现短基线单历元定位,并获得厘米级定位精度。     

一种北斗非差非组合长距离基准站模糊度解算方法

为了充分利用各频率观测值信息,提出了一种非差非组合的北斗卫星导航系统长距离基准站间整周模糊度解算方法。首先,直接利用不同频率的观测值建立误差观测方程,并采用随机游走策略估计相对天顶对流层湿延迟误差和电离层延迟误差,增加历元间的约束;然后,采用一种非差整周模糊度实时线性计算方法,依次得到基准站网当前历元所有卫星的非差整周模糊度,解决了在基准星变换时,模糊度需要承接或者重新进行法方程叠加的问题;最后,使用实测数据进行方法验证,结果表明,各基准站模糊度平均固定速度为20个历元（采样间隔1 s）,可快速实现基准站载波相位整周模糊度解算。由于所提方法充分利用了各频率观测值信息,避免了线性组合放大噪声对整周模糊度固定的影响,其模糊度固定成功率与无电离层组合法相比有较大的提高。     

北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析

通过实际采集的北斗卫星导航系统广播星历数据,计算北斗卫星导航系统卫星的位置,分析我国北斗卫星导航系统星座在不同纬度条件下的可视情况。采用两台BDS/GPS接收机同时接收北斗卫星导航系统与全球定位系统数据,单独利用北斗卫星导航系统与全球定位系统系统进行静态基线解算,结果表明,目前我国北斗卫星导航系统的定位精度和全球定位系统相当。利用单历元算法对基线进行"实时"解算,在X轴和Y轴方向北斗卫星导航系统精度稍差,在Z轴方向二者精度相当。     

面向BDS时空数据的多粒度时空模型构建研究

针对北斗卫星导航系统（BDS）时空数据组织管理过程中数据存储与分析困难的问题,本文面向BDS时空数据,通过分析其数据特征,引入时空粒化思想,从空间粒度、时间粒度、时空粒度三个粒度对BDS时空对象进行多粒度表达．参考面向对象和基态修正模型的方法,建立BDS多粒度时空数据模型的概念模型,提出一种BDS时空对象多粒度表达方法,并实例证明该方法可以实现BDS时空数据的组织与存储．      

一种基于北斗导航系统的多天线定向测姿方法研究

随着我国北斗导航系统的不断完善,北斗产业新兴发展,多种基于北斗系统的卫星导航技术应用于军民各个方面。本文提出了阻尼LAMBDA算法流程,利用北斗数据实现超短基线的单频单历元解算用于平台的多天线姿态解算,并利用仿真数据和实地测试验证了本文所提出的多天线姿态解算算法。     

北斗坐标系

北斗坐标系是北斗卫星导航系统的大地基准.本文在扼要叙述背景情况之后,首先给出了北斗坐标系原点、尺度、定向的定义和参考椭球的定义和导出常数;其次介绍北斗坐标系的首次实现,这次实现由北斗系统的8个监测站在历元2010.0的ITRF2014框架下的坐标和速度体现,它们是通过处理一个包括8个监测站的全球GNSS网4期GPS数据、框架对准与监测站坐标序列的线性回归拟合得到的;最后就参考框架的更新周期、监测站境外布设和连续观测、精密星历的生成与发布,北斗坐标系的标准化问题进行了讨论,并提出一些建议.     

北斗观测量时间相关随机模型构建及评估

传统多历元累积观测量随机模型通常忽略各历元间观测量的时间相关性,导致其对观测量整体随机特性刻画不准确。考虑北斗系统中GEO卫星观测量的时间相关性较强,本文提出一种适用于多历元下北斗观测量的时间相关随机模型构建方法。在传统多历元随机模型的基础上,将时间相关系数直接引入随机模型,通过观测量站间差分残差计算各历元间观测量的时间相关系数,生成多历元下北斗观测量时间相关随机模型,并利用实际试验数据对其在整周模糊度解算中的表现进行评估。试验结果表明,时间相关随机模型在一定程度上解决了传统随机模型存在的整周模糊度PCF下限估值虚高的问题,提高了整周模糊度Ratio值,有助于整周模糊度顺利通过检验。此外,相比于传统随机模型,时间相关随机模型有效减少了整周模糊度漏检及误警的情况出现,提高了整周模糊度解算的可靠性。     

北斗卫星导航系统单历元定向算法研究

首先对北斗定向中附有基线长度约束单频单历元模糊度确定方法和双频单历元模糊度确定方法进行了研究,并基于LAMBDA模糊度搜索方法,给出了相应的模糊度确定方案。然后利用多组实测数据,对北斗定向模糊度确定的成功率、定向精度进行了测试和分析,结果表明目前北斗在定向的性能和精度上略低于GPS,但是处于一个数量级,已经可以满足多种应用的需求。     

历元差分模型在北斗卫星钟差实时解算中的应用

卫星钟差是影响卫星定位精度的重要误差源之一,而实时精密单点定位又要求卫星钟差实时更新。卫星钟差的解算可通过非差模型或历元差分模型实现,但非差模型涵盖较多的载波相位模糊度参数,相比消掉模糊度参数的历元差分模型,计算效率要慢许多。历元差分模型仅利用载波相位观测量就可获得高精度卫星钟差历元间差,恢复后的卫星钟差仍可达到一定精度水平。利用历元差分模型可实现北斗卫星钟差的实时解算,试验结果表明:通过滤波得到的卫星钟差历元间差精度优于0.02 ns,恢复后的卫星钟差精度优于0.25 ns.      

针对北斗系统的降维快速高精度定向算法

通过分析北斗系统的星座特点及GEO卫星特征,提出了一种针对北斗系统的快速高精度定向方法。该方法利用北斗GEO卫星东西向几何构型好的优势,首先由GEO卫星的观测值结合降维解算理论解算基线向量候选值;然后通过模糊度函数法对候选值进行判决,得到最优基线向量,解出宽巷模糊度;最后在此基础上解算B1模糊度,进行高精度定向。该方法不但可以改善利用北斗定向解算所产生的病态性,而且可以减小模糊度搜索范围,实现单历元整周模糊度快速解算。利用实测北斗星历对算法进行了仿真验证,结果表明在实时动态条件下,该方法解算B1的整周模糊度成功率为99.31%,确定的俯仰角标准差为0.07°,航向角标准差为0.13°,是一种高效快速的定向算法。     

时空信息云平台下数据管理及可视化方法

针对智慧城市时空信息云平台中海量时空数据的管理和可视化问题,该文提出了一种时空索引建立及时空数据可视化方法。时空索引机制将时间、空间与专题属性作为同等重要的维度,兼顾了三者的查询效率,实现对时空数据的快速有效提取。时空数据可视化表达方法提出了时间轴动画、多时态对比、对象状态回溯等可视化方式,实现时空数据的动态交互式表达。该方法在"智慧常州时空信息云平台"项目中进行了实现,证明这种时空数据组织管理方法可较高效地实现数据的检索调度,且具有较强的可操作性;基于此的时空数据可视化方法亦具备较佳的时空对象动态表达效果。     

基于北斗三频的短基线单历元模糊度固定

采用三频观测值能组成更多波长更长、噪声较小的观测值;通过依次固定超宽巷、宽巷、窄巷模糊度,可以实现模糊度的快速固定。目前以TCAR、CIR为代表的方法均是基于无几何模型的方法,通过伪距直接求解相位模糊度;由于不同卫星模糊度各自单独求解,没有综合利用所有卫星的观测值信息。基于有几何模型,使用LAMBDA方法进行逐级模糊度固定,依次固定超宽巷、两个宽巷、两个无电离层组合窄巷模糊度,最后使用模糊度固定的两个无电离层组合进行最终基线解算。北斗实测数据验证表明,针对10km的短基线数据,采用本文方法可以实现100%的单历元模糊度固定的成功率。     

一种联合多历元观测信息的GPS/BDS组合单点定位方法

在GPS/BDS组合单点定位中,定位精度受观测信息量影响很大,但观测时段中不可避免地会有个别历元观测信息过少,导致这些历元的定位精度很差。基于此,本文提出了一种联合多历元观测信息的GPS/BDS组合单点定位方法,以弥补单历元方法中单个历元观测信息量不足的缺点。利用开阔环境和遮挡环境下的观测数据进行分析,结果表明,在GPS单系统、北斗单系统及GPS/BDS组合系统单点定位中,多历元方法的定位精度均优于单历元方法。     

多粒度时空对象数据入库方法初探

全空间信息系统中,多粒度时空对象建模最终成果主要分为多粒度时空对象交换格式数据和多粒度时空对象数据库数据两种形式。对比分析了两者对多粒度时空对象的组织和存储方式,探讨了对象数据入库流程,设计并实现了基于规则的多粒度时空对象入库方法。该方法主要有两点优势:1)实现了入库工具与源数据格式及目标数据库结构的解耦、减少了编码工作量;2)为应对后续多粒度时空对象建模理论的演进与发展提供了灵活而强大的扩展机制。实验表明该方法为多粒度时空对象数据入库提供了一个可行的解决方案。     

北斗三频周跳探测方法研究

三频观测量能形成更多优良组合,有利于提高周跳探测和修复的成功率。针对目前北斗已经实现三频观测数据播发,为周跳探测与修复提供了新方法和新途径的现状,该文基于多频伪距相位组合法对北斗三频实测数据进行了数据预处理。结合北斗三频载波相位组合的特性,给出了组合观测量的选取标准,并且利用一组实测数据进行了验证。实验结果表明,在数据采样率较高、历元间电离层延迟变化可忽略时,根据该方法选取的最优伪距相位组合可探测和修复观测数据中的所有周跳。     

北斗单历元基线解算与恒星日滤波算法

对单历元相对定位解算方法进行了研究,编制了相应的北斗数据处理软件,对两条1km以内的短基线数据进行了测试.根据基线解算结果提取了测站的多路径误差时间序列,并通过最大相关性分析确定了多路径误差的周期,在此基础上提出了适用于北斗系统的恒星日滤波算法.     

基于载波相位差分的北斗/GPS双模定位系统研究

基于载波相位差分技术的北斗/GPS双模定位系统,提出能够精确定位用户位置的完整相对定位算法。文中详细分析卫星导航的定位监测机理,开发北斗/GPS数据融合的双模式信号采集系统。利用星站在历元间的距离增量为参考值来检测周跳,给出判断周跳的标准。对整周模糊度确定的问题进行研究,给出利用LAMBDA法来快速搜索整周模糊度的算法,编写监测点三维位置的定位监测程序。基于上海司南接收机北斗/GPS相对定位实验得到的数据,验证给出双模导航系统的精确性、可用性和可靠性。