华北区域分米级北斗地基增强服务系统构建及精度分析

利用国家级北斗连续运行基准站和省级区域北斗CORS站,基于国家卫星导航定位服务平台,通过改造和直接利用的方式,在华北平原构建了我国首个跨区域北斗分米级地基增强服务系统。经采用双频终端实地测试,该系统覆盖京津冀晋全部区域及内蒙古部分区域,采用GPS+北斗双模定位静态精度达到分米级,动态定位精度达到亚米级,单北斗模式定位精度略低,但仍在分米-亚米量级,极大地提高了我国北斗导航系统的高精度应用能力,拓宽了我国北斗民用导航的应用范围和领域,可满足高精度北斗实时导航、定位服务的应用需求。     

北斗地基增强系统覆盖北方海区海上定位进入“厘米”时代

2018年12月12日,记者从交通运输部北海航海保障中心获悉,该中心历经4年,总投资2596万元,初步建成了覆盖我国北方海区沿海水域的北斗地基增强系统。北方海区沿海水域的北斗地基增强系统分两期进行建设,由26个基准站、1个海区数据处理服务中心和1个全海区数据处理服务中心及专网通信链路组成,是中国沿海北斗地基增强系统的重要组成部分。在系统有效覆盖范围内,定位精度平面优于3厘米,垂直优于4厘米,我国海上定位进入了“厘米”时代。     

中国沿海RBN-DGNSS系统北斗差分定位性能测试及分析

提出北斗伪距差分和北斗/GPS联合伪距差分算法,并利用中国北斗沿海差分台站播发信号进行陆地定点和海上动态测试。结果表明,在距台站300 km以内,北斗平面定位精度优于1.5 m（95%置信水平）,高程定位精度优于2.5 m（95%置信水平）|GPS+北斗联合定位精度、数据有效率均优于单独GPS或北斗系统|单独北斗系统的定位精度和性能优于RBN差分系统设计要求。     

北斗三号SBAS B1c格网电离层算法修正分析

开展北斗星基增强系统格网电离层算法实验,分析现阶段BDSBAS电离层改正模型的精度,并进一步研究格网电离层对单频定位的影响。结果表明,BDSBAS现阶段所播发的电离层改正数、变化趋势与IGS电离层产品总体一致,误差基本在5 TECu左右;经BDSBAS电离层模型改正后的定位精度相比GPS Klobuchar模型有较大提升,提升幅度达30%～50%。     

基于北斗三号PPP服务的快速静态和低动态定位性能分析北大核心CSCD

设计仅采用一台接收机同时接收GNSS导航信号和PPP-B2b增强信号,进行108个快速静态实验和1个低动态导轨实验。结果表明:1)对于快速静态PPP,97%的样本平均收敛时间为34.6 min,收敛后水平和高程方向精度分别为5.9 cm、9.7 cm;重启接收机10 min、20 min、30 min后,78%、83%、86%的水平方向精度优于10 cm,75%、84%、86%的高程方向精度优于15 cm;2)对于低动态导轨实验,30 min的收敛时间后E、N、U方向的RMS分别达24.3 cm、1.1 cm、12.2 cm。     

璀璨北斗照亮中原——河南省卫星导航定位基准服务系统建设纪实

2018年12月26日,河南省政府新闻办公室举行新闻发布会,宣布河南省卫星导航定位基准服务系统正式启用,这标志着河南省北斗卫星导航定位应用进入自主可控、高精度实时定位和快速服务的新阶段,也意味着河南省新一代时空基准服务体系的形成。回首征程,领导的高度重视,部门间的通力协作,技术的艰难攻关,质量的层层把控……河南测绘人积极探索,在卫星导航领域写就了一段波澜壮阔的中原故事。“中原北斗”,如何建设?贵在何处?又将应用何方?本期《特别关注》栏目带您一起领略“中原北斗”的魅力。     

基于低轨星座增强的北斗系统RAIM可用性分析

介绍基于残差的RAIM模型及基于单故障假设的保护水平计算方法,分析信号波束角与低轨信号高度遮蔽角之间的关系,提出以保护水平改善值和保护水平改善比作为低轨星座完好性增强的评价指标。同时,基于北斗系统与低轨星座的仿真数据,分析高度遮蔽角和等效误差水平对低轨星座增强的北斗系统保护水平和RAIM可用性的影响。结果表明,低轨星座的高度遮蔽角和等效误差水平越低,对导航系统保护水平和RAIM可用性的增强效果越好。     

基于GNSS的地基增强系统信号质量监测阈值设计

针对载噪比和码/载波分歧监测量在信号质量监测(SQM)过程中出现的非高斯性导致阈值模型过于保守的问题,提出一种基于稳定分布的SQM监测量参数阈值算法.首先给出2种监测量基于高斯分布的阈值模型,然后推导基于稳定分布的监测量阈值模型,最后通过实测数据对稳定分布的阈值算法进行评估与验证.结果表明,稳定分布可更加准确地描述载噪...     

顾及ISB参数的BDS-2/BDS-3精密单点定位性能分析

对北斗二号(BDS-2)B1I/B3I信号与北斗三号(BDS-3)B1I/B3I、B1C/B2a信号系统间偏差ISB参数的特性进行分析,分别使用B1I/B3I和B1C/B2a信号进行BDS-2/BDS-3静态和动态精密单点定位(PPP)性能评估。实验结果表明,BDS-2与BDS-3 B1C/B2a信号之间的ISB参数大于B1I/B3I信号,且均具有较好的天内和天间稳定性;与单BDS-2相比,BDS-2与BDS-3组合可显著提升静态和动态PPP的性能,收敛时间缩短51.9%以上,定位精度提升46.1%以上;与B1I/B3I信号相比,BDS-3 B1C/B2a信号参与PPP解算后收敛时间有所缩短;估计ISB参数后,BDS-2/BDS-3静态和动态PPP收敛时间分别缩短8.8%和12.6%,定位精度均提升7.1%。     

基于GPS的地基增强系统机载端完好性算法研究

针对地基增强系统（GBAS）非完好性事件的极端性,开展GBAS完好性算法研究,给出H0和H1假设下的机载端保护级计算方法,并分析GBAS中引起“虚警”和“漏警”两类非完好性事件的主要误差源。实验结果表明,机载端伪距经过差分校正后其位置精度优于1 m,可用性大于99.999 9%,满足CAT Ⅰ精密进近着陆导航需求。同时,进行非完好性事件仿真验证的结果表明,卫星几何分布和电离层风暴是引起“虚警”和“漏警”的主要误差源,未来CAT Ⅲ GBAS需将单星座扩展为包括北斗在内的多星座,将单频升级为双频,其中多星座可以优化卫星的几何布局,双频可以消除电离层风暴的影响。     

GEO卫星对BDS相对定位性能的影响分析

对BDS高精度相对定位中GEO卫星的影响进行研究和分析。首先实现非差观测模型的BDS定位解算,在非差观测模型的基础上实现BDS高精度相对定位解算模型,然后分别利用全星座卫星和IGSO+MEO组合进行高精度相对定位处理,分析GEO卫星对BDS相对定位收敛时间和定位精度以及PDOP值的影响。结果表明,GEO卫星能稳定增加观测卫星数量,改善PDOP值,提高定位收敛速度和精度,BDS全星座高精度相对定位静态单天解与动态解均达到或优于cm级。     

BDS全球定位服务能力及天顶对流层延迟估计性能评估

基于自行解算的GPS/BDS精密轨道和钟差产品,选取全球均匀分布的9个MGEX观测站1周的观测数据,使用GAMP软件进行BDS静态精密单点定位(PPP)解算,以评估BDS全星座的全球定位服务能力及天顶对流层延迟(ZTD)的估计性能.实验结果表明,BDS静态PPP解算收敛后水平方向精度优于1 cm,高程方向精度在1 cm...     

BDS卫星失效对区域定位精度的影响评估

基于STK软件实现了2016-09 BDS系统星座结构的仿真,并选取可见卫星数、DOP值、系统可用性作为评估BDS卫星星座设计结构的指标,分析单颗与全部倾斜轨道卫星（IGSO）、地球静止轨道卫星（GEO）失效后对我国大陆地区BDS系统可用性的影响。结果表明,IGSO4卫星与GEO5卫星失效后对BDS在区域的定位性能影响较大,失效后的GDOP值分别为1.98、2.16。取BDS卫星正常运行时区域平均GDOP最大值(S=2.60)作为系统可用性阈值时,系统可用性分别降低了1.79%、32.63%;阈值取2S(5.20)、3S(7.80)、4S(10.40)、5S(13.00)时,系统可用性均可达100.00%。GEO整体失效后BDS系统在高精度定位中仍部分可用,而IGSO整体失效后BDS系统可用性受到大幅度限制。因此,增加在轨备份卫星时需重点考虑GEO5、IGSO4,并适当增加IGSO卫星的数目。     

BDS/GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及性能分析

针对精密单点定位中多系统融合的问题,提出BDS/GPS/GLONASS 组合PPP的函数模型及随机模型,实现了基于扩展卡尔曼滤波的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP。利用实测数据进行静态及静态模拟动态的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP实验,结果表明:1）静态实验中,BDS PPP平均收敛时间约为80 min,水平方向精度优于3 cm,天向精度优于6 cm;GPS PPP与多系统组合PPP定位精度相当,且收敛时间与组合PPP所应用的各系统中收敛较快的单系统PPP的收敛时间相当;2）动态实验中,BDS PPP的平均收敛时间约为105 min,水平方向精度优于7 cm,天向精度优于12 cm;多系统组合PPP的精度要优于单系统PPP,且有效缩短了收敛时间。     

川江航道BDS/GNSS船舶精密位速监测性能分析

采用精密单点定位和相位历元间差分法分别评估普通航段和库区航段BDS/GNSS的定位和测速性能。结果表明,在普通航段,BDS-2定位精度为0.1~0.2 m;GPS、BDS-3、BDS全系统的定位精度相对较高,水平方向优于0.07 m,垂直方向优于0.09 m,测速精度相当,均在mm/s级;BDS/GPS、GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合后,定位和测速精度相较于单系统提升约30%。在库区航段,GPS定位精度严重下降,水平方向为0.6 m;BDS-3与BDS全系统定位精度略有下降;多系统组合后,定位和测速精度受周围环境影响程度较低,与普通航段基本相当。     

北斗中长基线动态定位首次固定时间和定位精度分析

给出单基站北斗中长基线动态定位的数学模型和误差处理策略,基于中国天津、武汉和广东CORS站网的多条中长基线实测数据,对模糊度首次固定时间和定位精度进行评估与分析。结果表明,对于目前的北斗区域系统而言,北斗中长基线的首次固定时间与测站纬度和观测时段有明显的相关性,中国北方地区的平均首次固定时间约为2 h,中部地区约为1.5 h,南方地区不到1 h,同一条基线不同时段的首次固定时间存在差异;模糊度正确固定后的动态解算精度RMS在东方向、北方向、高程方向分别为2.5 cm、2.1 cm和6.1 cm。     

BDS/INS深组合导航性能分析

通过对BDS/INS深组合导航进行较为全面的性能分析（重点针对INS辅助BDS捕获、跟踪环路机理及性能评判准则）发现,在INS辅助下可以显著提高BDS信号捕获灵敏度、缩短平均捕获时间,并可以维持环路的锁定跟踪状态以提高导航精度。同时,考虑GNSS接收机受到超强干扰或卫星信号受到持续遮挡等特殊条件,给出BDS/INS深组合的结构设计,并基于软件接收机对深组合导航系统性能进行仿真分析。该仿真结果对工程应用具有参考价值。     

北斗在南/北极地区的基本定位性能评估

基于BDS、GPS系统的星座结构,对当前的BDS二代导航系统（BD2）、全部建成后的BDS系统在极地科考站（黄河站、昆仑站、中山站、长城站）和北极圈的可见卫星数、DOP值、定位精度等进行评估,并将建成后的BDS、GPS及其组合系统在南/北极的基本定位性能进行对比分析。仿真结果表明,当前的BD2只实现了极地的部分覆盖,对极地提供导航定位的能力有限,大范围内的定位精度大于30.0 m; BDS在极地的定位精度将与GPS相当,可见卫星数可达13颗左右,PDOP值优于1.6,定位精度优于8.0 m;GPS/BDS组合后在极地的PDOP值优于1.4,定位精度优于6.0 m。
     

典型北斗低成本导航型与测量型终端定位性能初步对比分析

基于不同类型北斗终端的共天线零基线实测数据,从伪距标准单点定位、单频伪距相对定位以及单历元单频载波相位相对定位等方面,比较一款典型低成本导航型北斗终端与一款典型高性能测量型北斗终端的定位性能差异。结果表明,导航型北斗终端相比于测量型终端,其伪距单点定位和伪距相对定位的精度稍差,但载波相位相对定位精度差距十分明显,无法实现cm级的定位。