北斗广域差分分区综合改正数定位性能分析

目前北斗广域分米级星基增强系统在钟差改正数、轨道改正数的基础上,提出了基于相位观测值的分区综合改正数,介绍了分区综合改正数的概念及单频、双频用户的使用方法与定位模型。利用中国范围不同地区的北斗观测数据和对应的分区综合改正信息,统计了单频和双频用户分区综合改正精密单点定位的精度,并对其收敛性进行了分析。通过与使用GFZ提供的北斗超快速精密星历的定位效果比较,验证了分区综合改正定位在实时定位中的优势。在此基础上进一步对中国范围内分区综合改正定位效果与分区中心距离的关系进行了分析,并对不同观测时间长度的定位效果进行比较。结果表明,经分区综合改正后的双频用户平均25 min内动态定位三维误差能收敛至0.5 m以内,收敛后的定位精度为水平0.15 m,高程0.2 m;单频用户平均20 min内动态定位三维误差能收敛至0.8 m以内,收敛后的定位精度为水平0.3 m,高程0.5 m。随着用户站距离分区中心越远,定位效果总体呈现变差的趋势。总体上,当用户在分区中心1 000 km范围内时,北斗广域分区综合改正数将能提供实时分米级定位服务。     

BDS单历元TCAR算法优化研究

鉴于多频导航信号对模糊度解算AR带来的巨大优势,新一代的全球卫星导航系统都对多频信号体制进行了设计。基于三频观测的经典TCAR模型由于忽略双差电离层残差影响,仅适用于短基线解算。在基于几何的TCAR模型的基础上,通过对伪距观测量以及模糊度得到固定的超宽巷EWL和宽巷WL观测量进行线性组合得到了具有最低噪声的消电离层组合观测量;并将其引入到第3步窄巷NL模糊度解算中,以提高NL模糊度解算成功率;最后结合实测北斗三频数据进行了分析验证。结果表明,优化后的TCAR模型可有效提高NL模糊度固定成功率。     

BDS高精度动态检测系统的设计与实现

针对中国北斗卫星导航系统(BDS)用户设备动态性能的检测需求,本文设计了一种可以在真实环境下,高效、自动化测试的检测系统,称为BDS高精度动态检测系统(BDHDS).该系统以依维柯汽车为载体,高精度的惯性组合导航系统为测试基准,布设了卫星信号采集回放仪、卫星信号转发器、测试暗箱、监控设备等专业测试设备,并且基于JavaScript开发了自动化测试评估软件,实现了卫星信号采集、回放,测试结果实时显示,测试报表自动生成、测试过程记录等功能.为了检测BDHDS的有效性,本文选择了两种不同型号的BDS设备分别进行了静态、低速动态和高速动态跑车试验,试验结果表明该检测系统能够直观高效地评估BDS用户设备的动态性能.     

嵌入式GPS/BDS实时精密单点定位方法

实时性和动态性是精密单点定位面临的关键问题。本文基于实时轨道钟差改正产品,讨论了GPS/BDS实时精密单点定位数学模型及误差处理方法。搭建嵌入式软硬件平台,研制出一套具有实时GPS/BDS双系统高精度定位功能的嵌入式设备。测试结果表明,对于嵌入式GPS/BDS实时精密单点定位,静态条件下平面方向优于3 cm,高程方向优于8 cm;动态条件下平面方向优于12 cm,高程方向优于15 cm。     

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顾及轨道误差BDS/GPS实时钟差融合估计的观测权函数设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务(亚米级、分米级、厘米级)的基础产品,本文针对BDS/GPS轨道精度差异,设计了一种顾及轨道精度差异观测权函数,优化了实时钟差估计的随机模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和iGMAS跟踪站的实时观测数据进行实时钟差解算,并与iGMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品进行了比较分析。结果表明:基于该方法估计的钟差精度对单GPS、单BDS和BDS/GPS融合都有提高,其中BDS钟差精度整体较GPS更为显著,提高幅度约12.8%,其中IGSO/MEO更为突出,提高幅度约20%,验证了方法的有效性。     

BDS载波相位历元间差分测速方法研究

针对载波相位历元间差分测速前后历元选取不同广播星历计算时,卫星钟差跳变导致测速结果错误突变的问题,提出前后历元仍采用相同的广播星历来计算卫星位置和钟差的改进方法。用北斗实测数据验证了方法的正确性,并评估了北斗测速的精度。实验结果表明:静态条件下,北斗载波相位历元间差分测速精度可达mm/s级;动态条件下,采样率1Hz,测速结果与高精度组合导航测速结果符合精度为cm/s级;并且测速精度与物体的动态条件(如加速度)有一定的相关性。     

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不同卫星天线参数对BDS定轨定位精度的影响

论证了BDS精密单点定位时卫星天线参数与卫星轨道、钟差产品保持一致的必要性。基于4组不同卫星天线参数BDS精密定轨RTN3方向内符合精度,GEO卫星均在9.3、18.6、11.5cm左右,IGSO卫星均在1.7、4.2、2.7cm左右,MEO卫星均在2.1、5.1、4.8cm左右,在R方向的差异小于5mm,在TN方向的差异最大为2.4cm;定轨结果与GFZ的事后精密产品比较,RTN3方向外符合精度差异较明显,排除GEO卫星因定轨策略与GFZ差异较大的因素,IGSO和MEO外符合精度ESA和WHU相近,RTN3方向均在10cm以内,各分量上优于IGS和EST 1~10cm,其中TN方向差异最显著。在保持BDS PPP使用的卫星天线参数与卫星轨道、钟差产品一致的前提下,4组卫星天线参数定位精度相近,其中静态定位最后一个历元水平和高程方向坐标偏差均在5cm以内,动态定位收敛后坐标偏差RMS水平方向在10cm以内、高程方向在15cm以内;使用ESA和WHU天线参数动态定位平均收敛时间在46min左右,IGS和EST天线参数动态定位平均收敛时间在56min左右,略差于基于GFZ事后产品的收敛时间,其平均收敛时间在34min左右。     

北斗短基线三频实测数据单历元模糊度固定

基于北斗实测三频数据,通过分析比较选取了三组线性独立的超宽巷组合,采用无几何模式(geometry-free)和几何模式(geometry-based)相结合的方法对其进行单历元模糊度固定,然后恢复各频率上的原始模糊度,最后进行定位解算。实验结果表明,对于短基线,组合系数的合理选取是模糊度成功固定的关键;在选用合适(长波长、弱电离层、低噪声)的组合时,对于静态和动态短基线,其原始载波模糊度单历元固定成功率分别为99.75%和95.08%,从而可以避开传统解算中周跳探测等复杂的数据预处理过程,单历元取得cm级定位精度。