高精度GPS定位中多路径影响研究述评

多路径误差是影响高精度GPS测量定位成果精度的主要误差源。本文阐述了多路径误差的特点、影响的规律性以及消除或削弱多路径误差影响的方法和措施,为从事高精度GPS测量定位及其科研工作提供参考。     

基于小波分析提取单频GNSS伪距多路径误差及其对定位的影响

伪距多路径误差是影响GNSS导航定位精度的主要误差源之一。多路径误差与接收机周围环境有关,在实际应用中难以建立有效的多路径误差模型进行改正。对于多频GNSS接收机可以通过多频观测值组合估计伪距多路径,但该方法不适用于价格低廉的单频接收机,而导航中使用的大多数为单频接收机。因此,开展单频GNSS伪距多路径误差提取研究具有重要的工程应用价值。本文基于小波分析对单频GNSS接收机伪距多路径误差估计开展研究,首先验证了小波分析用于单频GNSS伪距多路径误差估计的可行性;其次,研究了采用不同的小波基和分解层次对多路径误差估计的影响;最后,研究了改正多路径误差对GNSS定位的影响。实验结果表明不同的小波基和分解层次对多路径误差提取效果没有明显的差别,但小波分解层次较低时定位误差分布相对更加集中,同时,经过多路径误差改正后在NEU3个方向RMS平均改善率达到20.4%、25.1%、16.4%。     

克里金插值的多路径误差空间分布特征

针对多路径误差的空间分布特征,该文提出采用克里金插值法构建多路径误差的空间插值模型。通过采用ArcGIS中克里金插值工具构建的多路径误差的空间插值模型,较好地展现出多路径误差与测站位置、反射源距离等因素的空间分布特征。实验结果表明:对比泛克里金插值法、普通克里金插值法、简单克里金插值法3种方法构建的多路径误差插值模型,普通克里金插值法的效果最好。研究成果直观反映出在林区、多层建筑物等环境下多路径误差影响较大,还预测出未采样区域的多路径误差影响范围,该研究成果可应用于GPS观测站选址、GPS测量技术设计等领域。该文从空间分布特征的角度提出了一种新的研究多路径误差特性的思路,实现了对指定测区内的多路径误差的空间分布特征的探究。     

基于EMD-LSTM耦合预测模型的BDS多路径误差削弱方法研究

北斗卫星导航系统(BDS)在短基线测量中存在的多路径误差是影响定位精度的主要误差项.针对多路径误差的非线性以及坐标序列的非平稳特性,拟采用经验模态分解(EMD)与长短期记忆网络(LSTM)结合的方法,构建EMD-LSTM耦合预测模型,对多路径误差进行预测,削弱多路径误差的影响.实验结果表明,EMD-LSTM耦合预测模型能够有效地削弱了多路径误差影响,E、N、U方向精度分别提高了22%、36%、40%.     

变形监测中基于信号反射预计的GPS多路径误差减弱方法

多路径是高精度GPS变形监测的主要误差来源。本文在推导信号反射预计公式的基础上,提出了一种削弱GPS多路径误差影响的附加参数法。试验表明该方法能有效减弱GPS相位多路径误差的影响。     

北斗系统多路径误差特性分析与消除策略

为了消除影响北斗系统高精度导航服务性能的多路径误差,文章基于实测数据提取多路径误差并分析其所具有的特性,探讨不同定位解算方式中的多路径误差消除策略。结果表明,多路径误差实时改正后的单点定位结果相比原数据解算结果有明显提高;基于北斗多路径误差周期的恒星日滤波算法消除了部分周期误差,基线解算坐标时间序列的精度有了明显的提高。这两种针对多路径误差的改正方法可以为北斗系统数据处理提供参考。     

顾及有色噪声的卡尔曼滤波在多路径误差削弱中的应用

多路径误差为一时空环境效应,难以构建准确数学模型消除其影响,且该误差在基线两端不具有空间相关性,运用现有差分技术也无法很好消除,是高精度短基线测量中主要误差之一.为进一步削弱多路径误差,本文以监测站坐标时间序列中多路径误差为研究对象,根据多路径误差在历元间的时变特性,建立多路径误差状态空间模型,采用标准卡尔曼滤波和顾及有色噪声的卡尔曼滤波从监测站第一天双差固定解坐标残差序列中估计多路径误差改正序列,并根据多路径误差的周日重复特性,利用第一天得到的多路径误差改正序列对之后各天坐标序列进行改正.最后通过实验分析,得出顾及有色噪声的卡尔曼滤波估计方法优于标准卡尔曼滤波的结论.研究方法对提高GNSS定位精度具有重要实用价值.     

利用MP提高GPS单点定位精度的研究

多路径误差是GPS定位重要的误差源之一,本文利用MP(多径组合观测值)对观测值受到的多路径效应进行定量评价,在GPS伪距单点定位中降低受多路径效应影响的观测值的权重,达到削减多路径误差提高定位精度的目的,最后通过试验验证了此方法的有效性和可靠性。     

基于高度角的多路径误差改正方法

多路径效应是影响卫星定位的主要误差源之一,是GNSS领域研究的热点和难点问题。本文针对现有多路径误差改正方法存在通用性弱、计算结果受噪声影响大等不足,本文提出了基于卫星高度角的多路径误差改正方法,并通过实验验证了该方法对改正静态多路径误差具有可行性。结果表明,通过应用该模型,四系统组合伪距单点定位精度提升幅度可达15%左右,相较于基于周跳探测的双频伪距载波组合提取多路径误差的方法,基于高度角的方法运算简便,抗干扰能力更好。     

融合CNN-GRU的GNSS短基线多路径误差实时削弱方法

针对传统的恒星日滤波方法难以抑制GNSS多星座组合观测的多路径误差问题,该文提出了一种用于削弱多路径误差的卷积神经网络和门控循环单元的融合模型(CNN-GRU),通过挖掘GNSS多路径误差的深层变化规律,对短基线中的多路径误差进行实时预测和改正。实验结果表明,该模型对于BDS和不同系统间组合的多路径误差可以起到实时削弱的作用,能够显著提高定位精度。此外,CNN-GRU模型的预测结果具有良好的鲁棒性,并且不受粗差的影响。     

基于ICEEMDAN的多滤波算法在超高层动态变形监测中的应用

针对监测数据中存在多路径误差和随机噪声的问题,本文提出了一种基于改进的带有自适应噪声的完备集合经验模式分解(ICEEMDAN)、小波包分解(WP),以及递归最小二乘算法(RLS)的联合滤波算法(IWPR)。该算法首先对原始信号进行ICEEMDAN分解,得到一系列本征模态函数(IMF)分量;然后基于标准化模量的累积均值将IMF划分为高频IMF和低频IMF;最后考虑相关系数,利用WP和RLS分别对高频IMF、低频IMF进行去噪,重构两者降噪信号,获得动态位移响应。结果表明:相对于单一算法EMD、CEEMDAN、ICEEMDAN等,IWPR算法能够更有效地消除多路径误差和随机噪声,从而提高超高层GNSS RTK监测数据的精度。     

基于小波分析的GPS双差观测数据消噪方法研究

通过双差方法难以消除的多路径误差、接收机观测噪声等非模型化误差会大大影响GPS动态定位的精度.基于小波分析的理论,对GPS双差观测数据序列的消噪问题进行研究,结果表明,利用小波去噪原理,可有效地从受到强噪声干扰的GPS观测数据序列中提取变形特征信息,增强基线解算的有效性,提高GPS定位精度,解决传统技术对GPS动态监测...     

基于CLEAN算法的GPS监测数据处理方法

对建筑物进行高精度的变形监测是后期信息提取,预防安全隐患的基础。针对GPS变形监测中存在的多径误差问题,本文提出一种基于CLEAN算法的GPS多径提取方法,首先对多径信号理论模型进行分析,结果表明多径信号可以作为直达信号的谐波分量,在此基础上利用CLEAN算法在频域对多径信号进行提取,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法相对于小波方法和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法具有更高的提取精度和更好的多径抑制性能。     

GPS接收机多路径性能分析

由中国矿业大学文昌校区主楼顶站点实测数据,对GPS接收机的多路径效应进行了分析。由于GPS卫星的运行周期为12个恒星时,则连续两天到达同一位置会提前。根据多路径效应和接收机周围环境,以及卫星特定时间位置有关这一规律,通过对连续两天多路径改正值的相关性进行分析,理论与实验验证表明连续两天GPS卫星到达同一位置提前时间为236 s。     

整体式GNSS接收机多路径效应分析

探讨了GNSS接收机天线多路径效应的计算和分析方法,分别运用由多路径计算原理编制的数据分析软件和TEQC软件处理整体式GNSS接收机获取的数据,并进行对比分析,其结果说明多路径效应的大小与高度角存在线性关系。在实际数据预处理中,可通过分析软件代替TEQC,简单方便地获得站点的多路径信息,对站点的数据评定提供有效的质量信息。     

GPS多路径信号提取地面反射点算法

基于GPS卫星、接收机天线、地面反射点及地心的空间几何关系,阐述了一种利用GPS多路径信号提取地面反射点的算法,并通过实验数据,利用Matlab实现了对地面反射点和反射点轨迹的提取。