桥面复杂环境下BDS／GPS数据质量监测与分析

分别阐述了BDS／GPS多路径效应的产生机理以及相应的消除和削弱措施,利用统计分析方法对桥梁变形监测过程中复杂环境下监测点的BDS／GPS的多路径效应进行对比分析,以及分析BDS、GPS多路径误差与桥梁桥塔、缆索、车流量等影响因素的关系。实测数据结果表明,GPS的多路径效应值相比于BDS的GEO卫星较大,与IGSO卫星基本相同,优于MEO卫星;多路径误差与卫星高度角呈负相关关系;桥梁桥塔、缆索、车流量是影响多路径效应的重要因素。      

北斗二代双频数据质量分析

对北斗二代卫星的双频观测数据进行了质量分析,包括伪距多路径误差和信噪比两个方面。大量实测数据测试表明:北斗GEO、IGSO和MEO三类卫星的多路径误差逐渐增大,且B1频点小于B2频点,GPS与北斗MEO卫星的伪距多路径误差相差不大;另外,北斗三类卫星均表现出载波B2的信噪比略大于B1,而GPS卫星则表现出L1载波信噪比要大于L2。     

BDS/QZSS及其组合系统在中国和日本及周边地区的定位性能评估

利用多星座实验(the multi-GNSS experiment,MGEX)监测网的观测数据分别从可见卫星数、精度衰减因子(dilution of precision,DOP)、多路径效应、信噪比、静态/动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)几个方面对北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)/准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System,QZSS)及其组合系统在中国和日本及周边地区的定位性能进行评估与分析。分析结果表明:QZSS与BDS系统组合,卫星数增加,能提供较好的空间几何构型分布,从而保证了定位的精度、可靠性和可用性;由于QZSS卫星的星座结构与BDS卫星类似,其多路径效应的变化规律表现出与BDS卫星一致性的特点;BDS和QZSS卫星各频点信号的信噪比与高度角相关趋势几乎相同,相同高度角条件下,地球中轨道(medium earth orbit,MEO)卫星信噪比要比倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit,IGSO)卫星高2～3 dBHz;静态PPP和动态PPP方面,在高度角较大时(40°),BDS+QZSS组合比BDS单系统在低高度角情形下改善更为明显。E、N和U方向静态PPP改善率可达20%以上,动态PPP改善率可达30%以上。QZSS系统卫星对日本、中国以及周边区域BDS定位具有一定的补充和增强作用,在信号易遮挡的复杂环境(如城市、建筑物密集区、山区、树林等)下,具有较好的应用价值。     

GNSS数据质量评估软件的实现及验证分析

近些年卫星导航系统的飞速发展,使得导航定位用户获取多模GNSS数据已成为一种趋势。而目前尚无一种能够同时检测GPS/BDS/GLONASS/Galileo数据质量的软件。针对新一代RINEX格式的GNSS数据,深入研究数据质量检测的方法。用C语言开发了与TEQC数据质量检测功能相近的软件QC,并对其正确性进行了验证。在此基础上,对iGMAS站的数据质量进行了分析,发现目前的多模GNSS接收机易发生钟跳;在多路径效应方面,BDS卫星的GEO卫星多路径效应的周期性较弱,信噪比也呈现出与GPS和GLONASS不同的特征。     

大型斜拉桥环境下BDS/GPS观测数据质量分析

为了进一步提高大型斜拉桥环境下BDS系统的监测精度,进一步对相关影响进行分析处理,以苏通大桥为试验对象,通过采集不同部位的站点BDS/GPS卫星观测数据,采用自编的BDS观测数据质量分析软件与TQEC软件对观测数据的完整性、观测值与周跳比、卫星信号信噪比及多路径误差等进行计算分析。结果表明,BDS卫星数据完整性优于GPS,但信噪比与多路径误差不及GPS稳定,同时桥面观测环境下的各项指标低于岸边观测环境。因此在采用BDS进行桥梁监测时,在误差处理与解算方法上必须考虑桥梁环境的影响,特别是对多路径的处理,以更有效分离变形。     

超高层复杂环境下BDS/GPS数据质量评估

为分析超高层变形监测实测数据质量,以国内某超高层变形监测数据为基础,从卫星可见数、PDOP值、信噪比以及多路径几个方面对比分析了BDS/GPS数据质量.经研究发现,在超高层复杂环境下BDS的卫星可见数与GPS基本一致,整体情况在6-10颗之间,BDS卫星的空间分布状况相比GPS较差,BDS整体的PDOP值在5以内,GP...     

昌平断裂交汇区GNSS观测网络数据质量分析

选取数据完整率、多路径效应、信噪比以及周跳比等数据质量评价指标,对昌平断裂交汇区的全球卫星导航系统（GNSS）观测网络进行数据质量分析。结果表明,全球定位系统（GPS）数据完整率均达98%以上,北斗卫星导航系统（BDS）数据完整率较低,均为75%左右;BDS受到的多路径影响较GPS和格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）要小;除了GPS和GLONASS的L2相位观测值信号强度相对较弱以外,其他GNSS信号强度均较强;所有测站的周跳现象均较少。昌平断裂交汇区GNSS观测网络数据质量较好,后续可升级硬件系统以满足BDS应用的需要。     

BDS-3新频点B1C/B2a动态数据特性及PPP精度分析

通过载噪比(CNR)、数据完整率、伪距与载波相位观测值噪声和伪距多路径效应四个指标对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)新频点B1C/B2a车载动态数据的特性进行了分析,测试了BDS-3新频点动态精密单点定位(PPP)的性能,并与其它全球卫星导航系统(GNSS)进行了对比.试验结果表明,BDS-3新频点B2a平均CNR优于北斗卫星导航系统(BDS)其它频率,但略差于GPS L5;相较于其它GNSS,BDS数据完整率相对较高,其中BDS-3 B2a新频点数据完整率最高;BDS-3 B2b伪距观测值噪声最小,B1C和B2a伪距观测值噪声约为B2b信号的3倍,但不同频率相位观测值噪声处于同一量级;对于伪距多路径而言,BDS-3 B1C/B2a信号略小于B2b信号.总体而言,GPS L5信号抑制多路径效应的能力最强.在动态PPP性能方面,BDS-3 B1C/B2a双频组合动态PPP定位精度最优,其三维(3D)均方根(RMS)误差为0.439 m,相比BDS B1I/B3I、GPS L1/L2、 GLONASS G1/G2和Galileo E1/E5a双频组合PPP,其精度改善率分别为49%、 5...     

BDS3新试验卫星测距信号质量分析

中国的北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进,目前正处于第二代区域卫星导航系统向第三代全球卫星导航系统发展的关键时期。在郑州设置实验测站,实地采集BDS3新试验卫星的数据,分别从卫星可见数、信号频点、载噪比、伪距观测噪声值、多路径效应等方面分析BDS3试验卫星测距信号的质量。结果表明:对于相同频点,不同卫星的载噪比、伪距噪声、多路径效应变化略有不同,一般而言,倾斜同步轨道卫星(IGSO)的性能优于中轨道卫星(MEO)的性能;相同轨道类型的卫星,载噪比、伪距噪声、多路径效应水平相似,并且载噪比、伪距噪声、多路径效应在各个频点的相对大小关系基本一致。     

城市环境下GPS/BDS融合伪距定位性能分析

观测环境的优劣对卫星定位结果有着显著影响,城市环境信号遮挡强、多路径效应明显,导致定位连续性差、可靠性低。文中讨论GPS/BDS时空系统统一以及融合解算中伪距定位数学模型,利用香港地区城市环境实测数据对GPS/BDS双系统融合伪距定位结果与GPS、BDS单系统在可见卫星数、PDOP值、定位连续性、可靠性等方面进行比较分析。结果表明:多系统融合伪距定位相比单系统增加可见卫星数,减小PDOP值,明显改善城市环境定位连续性,小幅度提高定位精度。     

陆态网络数据的北斗观测值特性分析

为了进一步分析北斗卫星观测值的相关特性,文章对比北斗卫星与GPS卫星、以及不同类型北斗卫星之间观测值特性的差异,提出了用站间差分考察伪距多路径组合和GFIF组合观测值的方法。陆态网络数据实验结果显示,北斗卫星B1频率观测值的信噪比最低;高度角较低时,北斗卫星伪距多路径组合绝对值和离散度均较大,约为1.5m,且IGSO和MEO卫星的伪距多路径组合值随高度角增大而明显降低;北斗GEO和IGSO卫星的相位GFIF组合有日周期性,变化范围约为±2cm,伪距GFIF组合的变化范围可达±2m;站间差分可明显减弱伪距多路径组合的变化趋势和相位GFIF组合的周期性,表明这两个组合中可能包含与卫星相关的误差,为北斗观测数据误差处理提供参考。     

不同高度截止角下BDS/GPS定位分析

研究了BDS/GPS联合RTK定位的理论和算法,主要包含了BDS/GPS组合系统在不同高度截止角下的可视卫星数与PDOP值的比较;BDS与GPS观测量精度的初步评估;双频联合RTK定位的模糊度解算和定位性能的分析等。得出如下结论:BDS/GPS组合系统的可视卫星数相对单系统明显增多,PDOP值减小,在大高度截止角下,其空间几何强度依然很高;随着高度截止角的增大,BDS与GPS受多路径影响明显减弱,其中GEO卫星受多路径影响最大;BDS观测量精度与GPS相当。BDS/GPS双频联合定位的定位精度相对于GPS或BDS虽没有明显提高,但在大高度截止角下,依然可以成功固定模糊度并实现高精度定位。这将显著改善GPS或BDS单系统双频RTK定位在受遮挡环境下的可用性和可靠性。     

GNSS数据质量分析

GNSS载波相位观测值受观测噪声和接收机钟跳等的影响,其周跳检验量序列随时间发生变化。为构造稳健而又敏感的周跳检验量,需对不同系统的卫星数据质量进行分析,而多路径效应和信噪比则是影响观测数据质量的重要指标。本文重点分析了GPS与BDS卫星数据的多路径效应及信噪比,并提出了一种接收机时钟的钟跳探测方法,即采用双频相位观测值的O-C值,通过消电离层线性组合进行钟跳探测。     

星载GPS伪距多路径误差与观测噪声对自主定轨的影响分析

对搭载美国BlackJack接收机的CHAMP/GRACE-A/Jason-2卫星和搭载国产接收机的HY2A/ZY3/TH1卫星的星载GPS数据的伪距多路径误差与观测噪声进行了研究,重点分析了国产接收机伪距多路径误差的变化特性,并研究了多路径误差与观测噪声对星载GPS自主定轨的影响。结果表明:国产接收机的C/A码与P1码伪距观测精度要整体差于美国的BlackJack接收机,而P2码伪距观测精度要整体优于BlackJack接收机;国产接收机P1码伪距受多路径效应影响较大,其多路径误差随高度角减小存在单调递增的变化趋势,其中HY2A、ZY3与TH1卫星的多路径误差最大分别可达3.6 m、1.8 m与0.7 m;这种单调递增变化的多路径误差会导致星载GPS自主定轨位置结果在径向与切向产生系统性偏差。     

组合GNSS系统定位数据质量与精度比较分析

本文对组合GNSS系统进行静态相对定位测量与RTK测量试验,研究结果表明:在静态相对定位测量中,BDS的数据利用率、多路径效应误差优于GPS与GLONASS,BDS的定位精度优于GLONASS略低于GPS;组合系统中GPS/BDS与GPS/BDS/GLONASS的定位精度较优,引入GLONASS对定位精度改善的作用不明显。在RTK测量中,当观测条件理想时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP值低,中误差小。当观测条件较差时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP平均值低,中误差小,限差内固定解获得时间减少76.1%;GPS/BDS/GLONASS较GPS/BDS在中误差、水平精度和垂直精度上更优,限差内固定解获得时间更稳定可靠。     

北斗导航卫星系统测距信号的精度分析

基于单测站和短基线实验的伪距相位差值 (Code-minus-phase Combination, CC)和多路径(Multipath, MP)两类组合观测值,对比分析了北斗（BD）和GPS测距信号质量,并检验了多路径误差对CC模糊度固定的影响。结果表明：BD GEO卫星(Geostationary Earth Orbit)的测距信号质量优于IGSO卫星(Inclined Geosynchronous Satellite Orbit),且两类测距信号的多路径误差分别包含长、短期的变化趋势。针对CC模糊度固定,当采用较长时间段（如本文中的600s）时,GPS L1/L2和BD B1/B2四个频段上的成功率均超90%;而对于快速模糊度固定（如仅采用120秒）,由于受强多路径误差影响,BD IGSO卫星的固定成功率最低,不超过50%。     

基于JXCORS基准站的北斗卫星多路径效应分析

以JXCORS基准站点实测数据为基础,通过对接收的北斗导航卫星和GPS导航卫星数据的处理,分析了基准站点可见卫星的变化特征,比较了北斗与GPS卫星多路径效应的差异。结果表明,北斗卫星L1波段的多路径效应和GPS卫星相当,L2波段的多路径效应稍优于GPS卫星。     

一种计算北斗三频多路径的方法及其结果分析

多路径误差分析是北斗卫星导航系统性能评估的一项重要内容。本文给出了一种新的计算3频多路径误差的方法,该方法只需对B1和B2载波相位观测值进行处理就能得到3个频率的伪距多路径误差。利用MGEX跟踪站的数据计算了BDS的多路径误差,从GPS和BDS多路径误差比较以及纬度、轨道和频率因素分析了BDS多路径误差的特性,结果表明,BDS多路径误差小于0．5 m,符合质量检查要求,其性能优于GPS卫星系统。     

利用信噪比削弱多路径误差的方法研究

多路径效应是卫星导航定位中重要的误差源,在分析多路径效应的产生原理以及多路径效应与信噪比相关性的基础上,提出了可利用信噪比削弱多路径效应的方法,并利用自测的GPS观测数据进行了验证.     

极区北斗卫星数据质量特征分析

为明确极区环境对北斗卫星数据质量和卫星导航定位服务的影响,本文利用极区所有IGS站可用的北斗卫星观测数据和中山站实测数据,结合信噪比、多路径误差和电离层延迟变化率等评价指标,全面分析了北斗卫星导航系统在极区的数据质量特征。结果表明:极地测站的北斗卫星观测数据质量受高度角影响更大;信噪比整体水平相对于低纬测站低,北斗卫星的信噪比水平与GPS相当;多路径效应更加严重,需在数据预处理中予以考虑;极地测站数据受电离层活动的影响大且存在时段差异。