大众智能手机精密定位与结果分析

随着移动互联网的发展与智能手机的普及,大众用户对高精度位置服务的需求日益增加。目前Google公司Android操作系统已开放GNSS原始观测值接口,采用智能手机实现传统适用于专业设备的PPP、RTK等高精度定位成为可能,因此采用原始观测值进行智能手机高精度定位成为研究热点。本文基于协同精密定位服务平台提供的实时轨道、实时钟差与电离层产品信息,实现了智能手机的PPP高精度定位处理。通过实测验证表明：在理想观测条件下,主流智能手机小米8与华为P10实现PPP定位精度水平优于1 m,相对标准伪距单点定位精度分别提高36%和47%。     

Android智能手机GNSS高精度实时动态定位

本文基于智能手机GNSS观测值的质量和性质,利用手机载波相位观测值不确定度进行粗差处理,使用星间单差法消除智能手机伪距和载波相位观测值之间差值不固定特性的影响,针对手机观测值修改滤波过程中的观测值噪声方差数值,采用不固定载波相位整周模糊度的常加速度动态单频Kalman滤波模型实现实时PPP和RTK两种定位方法,提高手机实时GNSS定位精度。使用某智能手机进行验证,单频实时动态PPP定位在99s内达到稳定状态,平面定位精度为1.51 m,高程精度为2.79 m;RTK定位在27 s内达到稳定状态,平面定位精度为0.73 m,高程精度为0.78 m。测试结果表明目前智能手机的GNSS定位模块具有提供更加精准的位置服务能力,甚至在某些特定场景下具有实施测绘作业的潜能。     

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。     

Android智能终端GNSS定位精度分析

目前,普通智能终端的平面定位精度在5 m左右。2016年,Google公司推出Android系统7.0版本,开始支持输出GNSS（global navigation satellite system）原始观测值。通过改正和计算,可以获得Android智能终端的伪码和载波相位观测值,从而实现较高精度的GNSS定位。研究采用华为P9手机进行,在观测条件良好的情况下,采集静态的GNSS原始观测数据,并采用多种方式分别进行定位解算,并分析其定位精度。同时,在相邻观测点放置NovAtel DL-V3-L1型接收机进行对比。实验表明通过静态下精密单点定位或者载波相位差分定位的方式,可以显著提升智能终端的定位精度,达到分米级水平。     

基于SEID模型的单频PPP双频解算方法研究

提出了利用区域内的双频观测值建立区域SEID模型,利用单频观测值反演得到双频观测值,进而组成双频无电离层组合观测值,实现了单频PPP双频解算。算例结果表明,本文提出的新方法大大缩短了定位收敛时间,显著地提高了单频PPP的定位精度。     

基于北斗多频的单历元基线定位方法

随着北斗三号卫星导航系统完成全球组网并正式开通，我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家，北斗卫星定位精度和可靠性进一步提升。目前北斗二号卫星可播发三频观测信号，北斗三号卫星可播发五频观测信号，研究多频组合定位对于实现模糊度快速固定、提高定位精度具有重要意义。文中分别给出北斗二号三频和北斗三号四频观测值的线性组合，并将其视为不同的卫星系统进行融合定位，最后分析短基线条件下的定位精度。结果表明本方法能够实现短基线模糊度单历元固定，定位精度可达cm级。     

机载GPS载波伪距单点精确观测定位技术仿真算法分析

为了测试载波伪距单点定位的定位精度,本文建立了GPS载波伪距单点定位的无电离层组合观测方程,设计开发了GPS载波伪距单点定位程序,读取广播星历文件和观测值文件,完成卫星位置计算,最后输出观测文件中GPS卫星的坐标文件、观测文件中连续观测到的卫星坐标文件以及坐标值及改正坐标文件,逐个实现各个函数模块的功能,为实际精确定位工程提供理论基础。     

小波阈值降噪在GPS伪距单点定位中的应用

单点定位中多路径效应和接收机噪声等偶然误差对定位的精度影响较大,并且很难选取固定的模型对其减弱,针对上述问题,从全球定位系统（GPS）的信号结构、误差来源出发,剖析了小波分析的原理,采用离散正交小波db3对GPS伪距观测值C1进行了降噪处理．实验表明:使用上述方法对观测值进行处理后,在观测值质量较差的时段,定位精度可提高31.93％,在观测值质量较好的时段,定位精度可提高16.02％.      

利用窗口小波去噪的高精度动态单历元定位算法

为提高动态单历元定位的精度和实现实时处理,提出了一种利用窗口小波去噪的高精度动态单历元算法。该算法首先利用常规单历元方法获得观测值残差,在当前历元右侧通过数据延拓来改善端部效应的影响,然后利用窗口小波对当前历元观测值残差去噪,通过交叉证认实现小波去噪分解层数的自适应选取,最后利用去噪后得到的较为干净的观测值实现最终定位。实验结果表明,与常规单历元定位相比,在不同的运动情况下,该方法的定位精度均有较大的提高,与小波后处理结果一致。     

顾及电离层延迟的BDS-3四频长基线定位算法

针对长基线定位中电离层延迟对定位精度造成的影响,本文提出了一种基于BDS-3四频信号(B1C/B1I/B2a/B3I)的四频消电离层(IF)组合方法,采用消电离层组合观测值消除电离层延迟误差,联合模糊度改正后的超宽巷或宽巷组合观测值构建定位方程,从而实现原始窄巷模糊度和基线位置坐标的解算。试验采用BDS-3四频数据对四频IF组合方法和基于GB-FCAR模型的电离层延迟参数估计方法的定位精度进行对比分析。结果表明,在对长度超过500 km的长基线进行定位解算时,四频IF组合方法可以实现电离层延迟误差消除。与电离层延迟参数估计方法相比,四频IF组合方法水平和垂直方向的定位精度均达分米级,提升幅度分别达35%和40%以上,定位精度显著提高,其相对定位精度可达1×10^-9 m,满足长基线相对定位的要求。     

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。     

GNSS/INS组合车辆协同精密定位方法

自动驾驶和智能交通要求载体的高精度定位,更要求载体之间的高精度协同控制。当前依靠增加传感器来提升载体定位精度的研究思路依然无法有效解决卫星信号长时间失锁的复杂情况。本文提出了基于GNSS/INS组合的载体协同高精度定位方法,通过建立载体之间的相对位置关系来实现载体间观测值的共享,从而提升载体的定位精度和可信度。试验结果表明,GNSS/INS组合的协同定位模式相比于单独定位模式能显著改善载体恶劣环境下的定位精度。     

BDS精密单点定位滤波方法分析

针对精密单点定位(precise point positioning,PPP)初始阶段定位精度较低、无法利用定位结果的问题,验证平滑滤波算法在BDS静态PPP定位解算中的可行性并分析定位性能;针对平滑滤波算法具有平均效应,探讨不同时长的观测值对于点位精度的影响。实验表明:平滑滤波算法在BDS精密单点定位中的结果优于前向和后向滤波,相对于单向滤波在E、N、U方向RMS值平均减少73%—80%,极大地提高了BDS静态PPP定位的精度;其次,随着观测时间的增加,定位精度在质量好的数据下仅会造成毫米级的浮动。     

智能手机观测值伪距平滑实时定位研究

本文针对智能手机内部天线构造、GNSS接收芯片等因素限制,手机原始观测值易受外部环境影响,观测噪声大,导致定位精度较差的问题,面向大众导航定位需求,以提高手机伪距单点定位精度为目标,在对手机载波观测值周跳探测的基础上,研究对比分析了基于载波、多普勒平滑下的伪距单点定位的性能。试验表明:载波平滑伪距和多普勒平滑伪距都可以有效提高定位精度,但多普勒平滑伪距具有更好的稳定性且定位精度更好,统计显示在东(E)、北(N)、高(U) 3个方向的均方根值(RMS)分别提高了52%、62%、60%,平面精度优于1.5 m。     

电离层延迟高阶项对GPS精密单点定位精度影响分析

随着GPS卫星轨道、钟差及各种误差修正模型的不断精化,静态精密单点定位(PPP)定位精度达到mm级,进行电离层延迟高阶项较小量级的误差改正研究,对改进PPP数据处理策略具有重要的参考价值。本文利用分布在不同地理纬度的5个IGS跟踪站3天的观测数据,对比分析了电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度及静态PPP定位精度的影响。分析结果表明,电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度的影响分别为cm级和mm级,对低纬度地区PPP定位精度的影响大于3 mm,但对中高纬度的测站观测值、定位精度的影响比低纬度地区小很多。      

复杂环境下智能手机RTK+PDR融合定位

针对室外复杂环境下智能手机定位精度低、抗干扰能力不足的问题,本文利用手机GNSS观测值和手机内置IMU数据,采用RTK和PDR算法融合定位,对比分析了小米8和华为Mate20X两款手机的GNSS数据质量和融合定位算法性能,以及不同观测条件下融合算法的定位精度和稳定性。试验结果表明,在良好和复杂两种观测条件下,采用RTK算法定位精度分别为1.8 m和4.6 m;采用RTK+PDR融合算法定位精度分别为1.2 m和2.6 m,在两种环境下,RTK+PDR融合算法的精度分别提高了50%和76%,即显著提高了智能手机在室外复杂环境下的定位精度。     

静态精密单点定位的精度和收敛性分析

精密单点定位(PPP)是当前GPS界研究的热点之一。为讨论其精度及收敛性,应用TriP软件处理分析5 min、30 min、2 h、24 h不同时段长度的单站GPS观测值。结果表明,随着观测时间的增加,定位精度不断提高,30 min内即可稳定在厘米级,最终实现毫米级精密定位。与此同时定位结果不断收敛,且收敛速度由快变慢,前15 min收敛较快,此后随观测时间的增加收敛速度逐步变慢且逐渐趋于缓和。     

CNMC方法改进北斗/伪卫星协同定位精度分析

目前北斗卫星导航系统在轨卫星数量有限,在山坳及高楼林立的"城市峡谷"等特殊环境中,卫星信号易受遮挡造成用户定位精度降低或中断用户定位的连续性,通过加入伪卫星可有效减弱用户可见北斗卫星数目不足的问题。在北斗卫星和伪卫星协同定位中,需要正确处理北斗卫星和伪卫星伪距观测值中的多路径,以获取更好的定位精度。目前CNMC方法可有效减弱北斗卫星伪距观测值中的多路径影响,但由于信号传播路径不同所导致的观测误差特性不同,该方法不能直接应用于伪卫星的伪距数据处理中。针对伪卫星多路径处理问题,本文对CNMC方法进行了改进。在实际伪卫星试验场中进行了北斗/伪卫星动态协同定位试验,结果表明:使用CNMC方法对北斗卫星和地面伪卫星的伪距观测值处理后,三维定位精度由2.326m改进到了1.936m,定位稳定性也得到提升。     

组合Baarda数据探测法与ESD检验法探测伪距粗差的新方法

在采用GNSS技术进行卫星导航定位过程中,伪距观测值粗差会污染定位观测模型,造成定位精度下降。本文提出了一种融合Baarda数据探测法和ESD检验法两种方法进行组合探测伪距观测值粗差的新方法,实验证明,该方法可以有效控制伪距粗差的影响,保障伪距单点定位的精度和可靠性。     

基于GPS双频P码伪距进行单点定位研究

主要研究GPS单点定位中减弱电离层延迟和对流层延迟的方法,基于双频精码伪距观测值P1和P2的组合来消除电离层延迟,采用对流层模型UNB3来计算对流层延迟,并通过实例来验证这种方法的定位精度。