城市环境下附有约束条件的室内外协同定位模型

针对城市化进程不断加快,城市无缝定位的需求不断增多的问题,该文提出一种应对复杂环境下单一定位系统不可靠及定位精度不高的解决方案。利用全球导航卫星系统(GNSS)在城市空旷环境下的定位优势、超宽带(UWB)具有的室内高速率短间距无线通信和高精度测距值的特性,通过扩展卡尔曼滤波融合原始定位数据和测距信息进行耦合定位,充分利用约束条件从而实现复杂城市环境下高精度的无缝定位过程。GNSS、UWB、GNSS/UWB耦合定位实验的结果表明,GNSS/UWB紧耦合融合定位系统可以有效解决复杂环境单一系统的定位缺陷和定位盲区问题,且在实际应用中易于布设,实现精确融合定位。     

基于GNSS/UWB的室内外连续定位方法

全球卫星导航系统(GNSS)与超宽带(UWB)等定位系统在室内外复杂环境下作用范围有限,并且单一定位源均无法获得从室外到室内连续可靠的定位结果等问题,针对北斗卫星导航系统(BDS)+GPS/UWB松组合定位方法展开研究,设计了室内外动态定位实验与过渡区域静态定位实验,利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)对定位误差状态进行最优估计,并对BDS+GPS组合、UWB以及BDS+GPS/UWB松组合三种定位模式进行分析评价.实验结果表明：在室内外的过渡区域,BDS+GPS/UWB松组合改善了GNSS-实时动态定位(RTK)的定位精度,扩展了GNSS-RTK的作用范围;BDS+GPS/UWB松组合相比于各单一定位源在一定程度上提高了系统从室外到室内定位的连续性与定位结果的可用性.     

基于BDS/UWB的协同车辆定位方法

针对当前协同车辆定位精度低以及城市复杂环境下协同车辆定位精度不可靠等问题,该文提出一种在车车通信环境下利用BDS/UWB组合系统进行协同车辆定位的算法。该算法综合利用BDS在城市复杂环境下的定位优势、UWB具有可同时提供短程无线通信功能和高精度测距观测值特性,通过扩展卡尔曼滤波对BDS双差观测信息和UWB测距信息进行融合,从而实现高精度、高可靠性协同车辆定位。实验结果表明:BDS/UWB组合系统在较好观测环境下定位精度可达厘米级,在复杂环境下定位精度可达分米级;相比于BDS单系统,BDS/UWB组合系统在较好观测环境下定位精度提升并不明显,平均提升了1.49 cm,但在复杂环境下定位精度平均提升6.88 cm,定位可靠性较单BDS系统也有明显改善。     

超宽带与激光雷达组合的室内定位方法

针对室内及室内外过渡区域,GNSS信号受到严重影响导致的定位精度下降甚至无法定位的问题,该文提出了一种新的多传感器组合的室内定位方法。充分利用超宽带(UWB)超高的时间分辨率、良好的抗多径能力和较强的穿透能力,以及激光雷达(LiDAR)所表现在构图与定位方面主动、高效、精确的特点。使得两个系统相互作用,在复杂的室内环境下能够获得厘米级的定位结果。基于室内环境下的实测实验结果表明:无论是在非视距环境下UWB定位能力受到严重影响,还是在LiDAR定位结果出现较大发散的情况下,基于EKF的UWB/LiDAR组合定位系统都能够稳定维持厘米级的定位精度,定位结果比较接近参考轨迹。本文提出的基于EKF的UWB/LiDAR组合定位模型,实现了复杂室内环境下的高精度定位。     

固定区间平滑滤波增强UWB/INS/NHC组合算法研究

针对当前室内位置服务技术难以同时满足定位的高精度性、连续性和和可靠性等显著问题,本文提出了一种多传感器数据融合室内定位算法,综合利用超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)的室内高精度定位特性、惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的自主定位和短期高精度定位特性,在非完整性约束模型(Non-Holonomic Constraint,NHC)的辅助下,采用固定区间平滑滤波,实现室内高精度连续定位.实测数据分析结果表明:1)UWB能实现分米级的定位和测速精度;2)在INS、NHC和固定区间平滑滤波的辅助下,可实现厘米级的平面定位精度和分米级的高程定位精度,测速精度达到优于3 cm/s;3)在UWB定位性能较差的环境下,NHC、INS和RTS对UWB定位性能的改善最为明显.     

GNSS PPP/INS紧组合定位测速性能分析

针对动态高精度定位测速的问题,该文对卫星导航与惯性导航系统的数学模型进行研究,采用扩展卡尔曼滤波的处理方法,实现了GNSS PPP/INS紧组合的定位测速算法。利用实测数据验证本文实现的紧组合算法,并对BDS、GPS与GPS+BDS单频、双频观测值与INS紧组合的定位性能进行分析。结果表明:GNSS PPP/INS紧组合定位测速精度在动态开阔环境下优于PPP定位测速精度,对定位结果有1%～70%不同程度的改善,对测速结果则有一个量级的提升,平面测速精度在1(cm·s~(-1))左右,高程测速精度达到亚厘米级。     

利用UWB/LiDAR里程计的室内高精度定位方法

针对超宽带(UWB)室内高精度定位中,易受非视距(NLOS)误差而导致定位不连续的问题,该文首先采用小波变换对RTT解算的测距异常值进行削弱,然后将UWB与LiDAR进行组合,综合利用UWB测距值以及LiDAR里程计所提供的距离和角度信息构建量测方程,最后通过扩展卡尔曼滤波进行定位解算.实验结果表明,该文提出的UWB/...     

零速修正与完备监测在UWB/MEMS IMU组合中的应用

针对超宽带(UWB)在室内定位过程中受非视距环境影响易出现粗差以及微机电系统(MEMS)惯性测量单元(IMU)定位误差随时间快速发散的问题,该文提出了采用自适应卡尔曼滤波的UWB/MEMS IMU组合的室内定位方法,并通过自主完好性监测算法对UWB测距异常值进行剔除,将零速修正算法加入到组合定位系统中,抑制在UWB数据中断情况下MEMS IMU误差的发散。实验结果表明,在UWB存在中断的复杂室内环境下,UWB/MEMS IMU组合定位的平面定位精度在0.2 m以内,自主完好性监测与零速修正能有效地提高组合定位系统的精度与稳定性。     

城市环境下BDS+GPS RTK+INS紧组合算法性能分析

城市环境下运动载体接收的GNSS信号会被频繁地干扰和遮挡,GNSS RTK独立工作模式难以连续且可靠地固定模糊度以满足厘米级高精度定位需求。为此,本文设计了一套基于集中式卡尔曼滤波的BDS+GPS RTK紧组合算法,给出了其动力学模型、观测模型和算法架构流程。通过城市环境下的实际车载测试,对比分析了BDS、GPS、BDS+GPS 3种模式下RTK及RTK+INS紧组合的定位性能。试验结果表明,BDS+GPS双系统大大增加了可见卫星数,提高了城市环境下GNSS动态精密定位的可用性和精度;相对于GNSS RTK,紧组合极大地提高了精密定位的可靠性和可用性。     

城市环境GPS/UWB组合系统定位精度研究

GPS可见卫星数量不足使得观测方程抗差性下降,在城市环境下一般难以精确定位。文章通过GPS/UWB组合定位抑制GPS观测粗差对定位精度的影响,提升组合系统的定位性能。实验证明,组合系统较GPS单系统在观测值数量、RDOP值、浮点解精度、双差模糊度浮点解精度和固定解精度方面均得到大幅改善。文章认为,借助UWB优秀的测距性能有效地提高了GPS的生存能力,特别是在城市峡谷等GPS信号遮挡严重的环境下应加设一定数量的UWB基准站,保证用户定位的连续性与准确性。     

多GNSS系统组合PPP定位精度评估

采用MGEX网提供的GPS、GLONASS、BDS、GALILEO四系统双频观测数据,以CODE、GBM、WUM、GRG精密产品进行了静/准动态模式下多系统组合无电离层延迟PPP浮点解与整数钟法固定解实验。结果表明多系统的组合提升了定位精度,尤其是GLONASS的加入效果最明显,CODE与GBM产品的解算精度优于WUM、GRG产品。部分模糊度固定相比全模糊度固定的效果显著,模糊度固定明显缩短了PPP收敛时间,在静态模式下相对浮点解精度提升10%以内,动态模式下E方向与U方向精度提升效果最好。     

基于BP神经网络的厘米级超宽带测距误差改正模型设计与实验

在室内复杂环境下,超宽带(UWB)测距误差难以通过常规方法进行有效补偿,严重制约了其定位精度.在分析室内环境下UWB测距误差分布特点的基础上,设计了两种不同结构的BP神经网络误差改正模型.模型BP1输入单个标签与4个基站的测距值,输出对应的4个测距误差;模型BP2输入一对标签、基站的三维坐标,输出对应的一个测距误差.以...     

基于部分整周模糊度固定的非差GPS精密单点定位方法

近年来,精密单点定位(PPP)模糊度固定技术不断发展,模糊度正确固定后可以提高短时间的定位精度。然而固定错误的模糊度,将引起严重的定位偏差,因此对PPP模糊度固定的成功率和可靠性进行研究很有必要。本文探讨了采用非差小数偏差(FCBs)改正的PPP模糊度固定方法;同时提出了一种分步质量控制的PPP部分模糊度固定(PAR)策略。通过欧洲CORS数据对该方法进行验证,结果表明:PPP模糊度固定可以提高小时解静态PPP定位精度。同时,采用部分模糊度固定策略,能够有效控制未收敛模糊度影响,提高用户端PPP模糊度固定成功率。     

地基导航系统高性能快速定位算法

地基伪卫星的基站固定,其对于静态或者低动态的用户缺乏快速的几何变化,需要较长的观测历元来实现定位解算. 为了实现地基导航系统的精密单点定位的快速解算,针对该问题提出利用TIKHNOV正则化算法并与无人机搭载伪卫星平台来辅助地基伪卫星进行定位的方案. 通过仿真验证,TIKHNOV正则化的加入能够在一定程度上提高模糊度解算精度,而空中伪卫星搭载平台的加入不仅能够使得定位结果快速收敛,并且能够提高模糊度浮点解的定位精度,两者相结合能够使得定位算法达到最优化.      

一种基于多频模糊度快速解算方法的BDS/GPS中长基线RTK定位模型

随着全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）进入多系统时代,空中导航卫星的可见卫星数不断增加,中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）已开始面向用户提供三频导航信号,这都有利于改善单历元实时动态定位（real-time kinematic,RTK）的精度和可靠性。中长基线单历元RTK通常采用电离层无关组合算法,但是该方法将观测噪声进行了放大,模糊度固定成功率随着基线长度的增加而明显降低。提出一种BDS/GPS（global positioning system）中长基线单历元多频RTK定位算法,先以较高成功率快速固定BDS的两个超宽巷模糊度,继而通过简单变换得到BDS宽巷模糊度,然后将其辅助提高GPS宽巷模糊度固定成功率,最后采用将电离层延迟误差参数化的策略以提高BDS/GPS窄巷模糊度固定成功率。结合实测数据进行验证分析,结果表明本文算法是可行的。     

北斗中长基线三频模糊度解算的自适应抗差滤波算法

针对经典TCAR(three carrier ambiguity resolution)算法受电离层延迟及测量噪声的影响,在中长基线下难以正确固定模糊度的问题,提出一种顾及电离层延迟影响并具有良好自适应抗差特性的改进TCAR算法。在无几何TCAR模型的基础上,通过对模糊度固定的超宽巷进行线性组合得到电离层延迟,再求解宽巷模糊度,通过构造最优组合观测量后用自适应抗差滤波求解窄巷模糊度,以提高窄巷模糊度固定正确率,减小粗差的不利影响。试验结果表明,改进TCAR算法可保证较高的宽巷模糊度固定正确率,有效提高了窄巷模糊度固定正确率,并具有良好抵抗粗差的能力。     

提高矿区开采沉陷变形监测快速定位精度方法探讨

为提高矿区开采沉陷变形监测GPS-RTK快速定位的精度,通过对GPS-RTK基准站位置的选取和转换参数选择的实验,研究在使用GPS-RTK进行测量的过程中,提高在矿区开采沉陷变形监测中GPS-RTK快速定位测量的数据精度,并用实例与E级GPS网获取的静态定位数据进行对比,实验证明可以达到一级导线的精度要求。     

GPS-RTK在城市部件普查中的应用

部件普查是建立数字化城市中一项重要的基础工作。城市部件普查一般工作量大、工期短,借助先进的GPS-RTK定位技术,不仅可以提高定位的精度,而且可以大大提高工作效率。文章探讨了GPS-RTK定位技术在城市部件普查中工作步骤和工作方法。     

基于BDS/GPS组合定位的部分模糊度固定效果分析

多系统组合有利于提高卫星导航定位的精度及可靠性,然而对于载波差分定位由于模糊度维数的陡增、观测噪声、大气残余误差等原因用传统的Lambda方法很难得到所有模糊度的固定解,采用部分模糊度方法固定最优的模糊度子集则相对容易。总结了现有的部分模糊度固定方法,分析了不同方法的特点,并用实测数据分析了BDS/GPS组合动态定位时部分模糊度固定的效果。实验结果表明,部分模糊度方法可以显著提高模糊度固定时的成功率及Ratio值,并且可以缩短RTK定位时的初始化时间,加快坐标的收敛速度,提高组合系统动态定位结果的精度。