联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法,针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足,提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网,并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明,在有效格网点覆盖充足的地区,BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当;而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数,也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

Kalman滤波在GPS/BDS组合伪距差分定位中的应用

随着各国卫星导航系统的蓬勃发展,单一的GPS系统时代正逐步转变为多系统并存且兼容的全球性卫星导航系统(GNSS)时代。相比于单一卫星导航系统,多系统组合将显著增加可视卫星数目、改善卫星空间几何结构,多系统组合导航定位将是必然的发展趋势。滤波算法是减小GNSS定位随机误差的重要方法,利用非线性滤波方法可消除多种随机误差,从而提高导航定位精度。该文实现了基于Kalman滤波的GPS/BDS组合的伪距差分定位,并将其与最小二乘方法进行比较。实验结果表明:基于Kalman滤波的GPS/BDS伪距差分的定位精度能达到分米级,在差分定位解算过程中,多卫星系统伪距差分精度明显优于单卫星系统伪距差分精度,Kalman滤波解算的精度明显优于最小二乘解算的精度。     

一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复方法

使用北斗三频观测值提取伪距多路径误差。分析表明,北斗伪距多路径误差达到m级,且变化较快,不能通过历元间差分完全消除,会对周跳探测及修复产生影响。提出一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复新方法,能有效控制伪距多路径误差的影响,提高周跳修复的成功率。     

北斗三号在轨测试卫星观测数据分析

采用自编数据处理算法对部分iGMAS与MGEX站点的观测数据进行分析，结果表明，北斗新信号表现优异，数据完整率和信噪比弱于GPS，多路径误差和伪距噪声与GPS相当，电离层延迟变化率优于GPS。总体而言，北斗三号与GPS处于同一水准。     

华为P30手机GPS/BDS/GLONASS/Galileo观测值随机模型优化及定位性能分析

针对P30智能手机采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo等多系统定位时的随机模型进行研究,重点对使用多系统手机观测值定位时的伪距噪声进行评估,并分析不同随机模型对手机伪距单点定位精度的影响。结果表明,华为P30智能手机不同系统卫星伪距噪声差异较大,GPS、BDS、GLONASS、Galileo的伪距噪声中误差分别为5.30 m、2.75 m、7.92 m和1.07 m。采用信噪比+系统间加权的随机模型时手机终端的定位性能最优,相比于传统高度角模型,该随机模型在E、N、U方向上的伪距单点定位精度分别提升了36.12%、25.79%、31.30%。     

华为P40手机北斗三频观测数据质量及噪声分析

研究华为P40手机终端北斗三频观测数据质量及噪声特性,通过与测量型接收机对比分析发现,P40手机海思芯片具有较好的北斗三号信号捕获能力,B1I、 B1C和B2a三频信号信噪比略低于测量型天线,且3个频点均存在与终端芯片相关的系统误差。外置天线零基线实验结果表明,P40手机海思芯片零基线定位精度达到mm级,伪距和载波相位噪声可达到测量接收机噪声精度水平,B2a伪距噪声优于0.5 m,3个频点的相位噪声均优于2 mm。     

一种基于网格虚拟参考站的伪距差分定位方法

为增强国家大地点坐标的安全性,在网络伪距差分方法基础上提出一种网格伪距差分方法。该方法将经纬线网格的交点作为虚拟参考站,将基准站的伪距改正数内插到网格虚拟参考站上,播发各虚拟参考站坐标和伪距改正数,最终实现流动站用户伪距差分定位。实验表明,该方法能获得与多基准站伪距差分定位方法相当的精度,实时水平方向定位精度优于1 m。     

Bernese软件评估北斗静态定位精度

对Bernese软件进行二次开发以解算北斗观测数据。分别采用精密单点定位和相对定位模式,对分布在全球的13个北斗观测站2013\|07\|23～29观测数据进行单独的北斗和GPS定位解算。结果表明,二者的精密单点定位精度存在cm级差异,相对定位精度存在mm级差异。     

BDS卫星端差分码偏差对定位的影响及改正模型研究

分析GPS时空参考点下卫星钟差参数改正原理,结合伪距观测方程推导BDS单频及双频消电离层组合在标准单点定位、精密单点定位下的差分码偏差（DCB）改正公式。采用MGEX发布的DCB文件,分别进行多个测站的定位解算。结果表明,BDS伪距B1B2及B1B3双频定位DCB改正前E、N方向精度较单频差,严重影响定位精度,改正后E方向精度提高在dm级,N、U方向提高在m级;精密定位下B1B3组合DCB改正后与B1B2组合定位结果非常吻合,静态及仿动态下精度都有提高。     

BDS-3新卫星对极地地区定位性能的影响分析

针对BDS-3新卫星对极地地区定位性能的影响,分析了BDS-3新卫星对极地地区北斗B1I、B2I以及B3I卫星3个频率数据质量以及定位精度的影响。经研究发现,BDS-3新卫星增加了极地地区北斗卫星可见数,有效改善了极地地区的北斗卫星空间分布结构,增强了卫星信号强度,降低了多路径效应,BDS-3卫星的加入使极地地区北斗伪距单点定位精度与GPS相当。进行北斗与GPS组合精密单点定位时,BDS-3新卫星提升精度效果优于BDS-2卫星,而BDS-2/BDS-3组合精密单点定位精度低于GPS。研究结果旨在为今后极地地区北斗高精度定位研究提供一定的参考意义。     

伪距相位和无几何相位组合探测与修复多频周跳的比较

基于三频伪距相位和无几何相位组合周跳探测与修复的基本原理,分别推导周跳探测的阈值条件,研究组合量的优化选取模型|以组合量标准差最小为原则并综合历元间电离层延迟误差,选取适合于北斗三频数据的伪距相位和无几何相位组合。实验结果表明,两种方法均能实时探测和修复所有模拟的周跳|综合算法计算量、复杂性和舍入误差,首选伪距相位组合法。     

基于历元差分原理的BDS测速模型及性能分析

对现有的载波相位历元差分测速方法进行改进,同时增加伪距历元差分观测值,建立新历元差分测速模型,并用BDS静态数据和动态数据对改进的方法进行验证和性能分析。结果表明,静态条件下,BDS历元差分测速精度为mm/s级,平面方向优于高程方向,与GPS历元差分测速精度相当;动态条件下,BDS历元差分测速结果与IE (inertial explorer)后处理软件解算的位置差分速度符合度为cm/s级,平面方向优于高程方向。     

北斗GEO卫星钟差频间偏差变化特性分析

解算北斗二号区域导航系统(BDS-2)、北斗三号全球导航系统(BDS-3) GEO卫星钟差频间偏差(inter-frequency clock bias, IFCB),对比分析其变化特性。结果表明,BDS-2 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB具有明显的时变性与周期性,BDS-3 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB时变性不明显。分析BDS-2单日IFCB的周期变化特性,并采用分析得到的周期构建IFCB模型化函数。应用多项式和基于谐波函数的混合函数分别对IFCB进行模型化处理,模型化结果表明：4阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 6 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.131 3 m; 8阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 4 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.123 8 m。当采用多项式进行IFCB模型化时,相应精度随多项式阶次的增加而提高,但仍然劣于基于谐波函数的混合函数。当用常数代替BDS-3相位IFCB结果时,平均拟合RMS优于0.000 5 m;当用常数代替伪距IFCB结果时,平均拟合...     

北斗卫星伪距多路径偏差改正研究

通过分析不同卫星系统MEO卫星的伪距多路径误差,发现北斗卫星伪距多路径偏差的存在。进一步分析BDS三类卫星伪距多路径误差的变化特征,结果表明,IGSO卫星和MEO卫星的伪距多路径误差存在明显的系统性偏差。选择分段线性拟合和分段多项式拟合两种方法建立北斗卫星伪距多路径偏差改正的经验公式,并比较两种改正方法的效果。分析了北斗卫星伪距多路径偏差改正前后的MP序列和MW组合序列的数据变化特征以及PPP定位结果的差异,验证了经验公式的可行性和有效性。     

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。
     

GPS模糊度和精密伪距同时确定法

本文提出利用GPS的C/A码、P码、L_1、载波、L_2载波等信号同时确定模糊度和精密伪距的方法,为保持GPS差分定位精度和提高定位速度开辟另一途径.     

综合伪距相位观测的实时电离层延迟格网改正算法研究

针对北斗广域差分系统实时电离层延迟格网改正信息是基于伪距观测计算,而相位观测值具有更高的观测精度,提出伪距数据结合相位历元间差分数据综合解算电离层延迟的算法。基于陆态网GPS实测数据对该伪距相位综合算法进行实验验证,结果表明,综合伪距相位算法相比单纯伪距法可以获得平滑、稳定、精度更高的站星斜路径方向电离层延迟值。在此基础上,全天所有实时电离层延迟格网的内符合精度平均提高30.2%,外符合精度平均提高27.8%。     

不同截止高度角多模GNSS组合单点定位性能分析

讨论多模GNSS时空统一方法,建立多模单点定位数学模型。采用8个测站的实测数据,对比单GPS与GPS/GLONASS/BDS/Galileo四大GNSS组合多模系统在截止高度角分别为15°、30°、45°时的单点定位性能。结果表明,15°时,多模较单GPS定位精度有一定改善,但效果不明显| 30°、45°时,单GPS不能实现实时定位,多模则能提供稳定可靠的实时定位结果。在北斗卫星导航系统可见卫星数较多的亚太区域,95%以上历元可用,水平方向偏差RMS<8 m,高程方向偏差RMS<20 m,对城市峡谷和密林中导航具有一定的参考价值。     

北斗广域差分分区综合改正数评估

介绍北斗广域差分服务新增的分区综合改正数的原理及使用方法,并采用共天线方式进行连续7 d的实际测试。结果显示,未升级过的单频终端伪距定位精度水平方向为2 m,高程方向为3 m,单频分区定位精度水平方向为0.55 m,高程方向为0.80 m;B1B2双频动态分区定位精度水平方向为0.30 m,高程方向为0.55 m。对观测数据进行事后解算,结果显示,在改正信息连续、稳定的情况下,双频动态定位精度水平方向为0.35 m,高程方向为0.50 m;静态模式定位精度水平方向为0.12 m,高程方向为0.22 m。不同分区改正信息取得的静态定位收敛结果之间存在微弱差异,但对定位结果的RMS影响不大。     

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。