北斗/GNSS机载动态PPP性能分析

针对基于机载动态场景下的实测数据,使用开源的PRIDE PPP-AR软件,采用伪距和载波相位观测值构建双频的消电离层组合(IF)进行了动态精密单点定位(PPP)实验,并对比了单北斗卫星导航系统(BDS)以及BDS/GNSS在进行机载大动态PPP定位方面的性能. 结果表明:多系统组合在卫星数、卫星几何构型以及位置精度衰减因子(PDOP)等方面均优于单系统,且对比单GPS而言,平面(东(E)、北(N)、高程(U))方向的定位精度分别提升了10%和12%;此外将开源软件PRIDE PPP-AR的解算结果与商业软件WayPoint进行了对比,结果表明前者的定位精度在E和U方向分别提升了46%和36%,N方向提升最多,提升了近2倍,因而PRIDE PPP-AR具备更高的动态解算精度与可靠性.      

加速度计及其融合高采样GNSS的低频信号测量特性研究

搭建了一套振动台系统，模拟不同频率振动信号对加速度计进行测试，并从信号功率谱密度和积分位移2个方面对其低频测量特性进行分析。实验表明，当振动信号频率高于0.05 Hz时，对加速度计信号进行高通滤波并积分能够恢复出较准确的振动位移；反之，随着信号频率的降低，积分位移误差增大。因此，为解决加速度计低频测量能力不足的问题，利用高采样GNSS与加速度计数据融合的方法，成功恢复了极低频振动信号。研究表明，振动台系统能够为地震监测研究提供良好的基础平台；加速度计准确恢复位移信号的低频下限在003~0.05 Hz左右，研究方法及结果可为加速度计频带的合理选择提供参考；同时，利用高采样GNSS与加速度计融合方法能够有效弥补加速度计低频测量能力不足的缺点，使地震低频位移更加准确可靠。     

一种改进的中长基线三频模糊度解算方法研究

研究了一种改进的三频模糊度解算方法。对宽巷和窄巷模糊度固定时受到的噪声误差进行分析得出,选用文中给出的无几何无电离层组合解算的窄巷模糊度噪声标准差均为B3载波波长的8.262 8倍。用实测的北斗三频数据进行了实验验证分析。     

一种改进的北斗三频基线解算方法

针对北斗导航系统目前是唯一能够播发真正实用三频信号的优势,该文中分析了最小二乘降相关搜索(LAMBDA)法与TCAR法在北斗三频模糊度解算中各自的优缺点。根据TCAR法在中短基线中超宽巷与宽巷模糊度固定成功率较高的特点,该文中提出了一种附有模糊度约束条件的北斗三频基线解算模型。通过北斗实测数据实验分析可知,相对于传统的三频定位模型,在短基线情况下具有超宽巷与宽巷模糊度约束的北斗三频定位模型的模糊度固定成功率较高;同时在中等长度基线情况下,模糊度固定速度和坐标收敛速度也比传统模型快。     

基于GPS精密单点定位技术的L2C信号分析

基于精密单点定位（precise point positioning, PPP）技术处理2016年年积日1～7 IGS网中27个测站的高频数据，并直接在位置域研究使用L2C信号代替传统的L2P信号构成双频无电离层组合的精度改善情况。实验结果表明，P1/L2C组合观测值相较于传统的P1/L2P组合PPP动态定位结果在E和N方向有7.4%的精度提升，U方向改善了4.4%。另外，L2C信号跟踪稳定、不易失锁等特点有利于保持卫星观测弧段的连续性，从而有助于PPP模糊度参数的收敛和定位精度的提高。     

卫星间水平距离对双差电离层残差的影响分析

基于TCAR方法,对影响模糊度固定的电离层残差因素进行分析,指出同测站间基线的长短一样,差分卫星间的水平距离也能够影响双差电离层残差的大小,并用实测北斗三频数据验证。实验结果表明对17km短基线,较大的差分卫星间水平距离会降低窄巷模糊度固定的成功率;而对于72.6km的中等长度基线,当双差卫星间水平距离减小时双差电离层残差随之减小,利于窄巷模糊度的固定。     

GNSS多星座组合导航系统性能提升量化分析

为定量研究不同层次GNSS多星座组合系统的性能提升情况,构建相应的量化指标,并对多星座组合系统的性能提升进行量化分析。通过仿真实验验证量化指标的有效性,分析组合系统性能提升随组合层次和截止高度角的变化规律,推出各层次的最优系统组合。实验表明,高层次多星座组合系统不仅改善了单一、低层次多星座组合构型的不足和缺陷,还在很大程度上提升了星座的各项性能指标。     

面向城市复杂环境的3种多频多系统GNSS单点高精度定位方法及性能分析

城市智能交通、自动驾驶等对高精度动态定位的需求为分米级甚至厘米级,但在城市复杂环境下信号遮挡、衰减和多径频繁发生,GNSS定位的可用性和精度严重降低。本文充分利用现有可用的多频多系统GNSS(GPS/BDS/Galileo/QZSS)数据,采用最新提出的单历元PPP宽巷模糊度固定方法(PPP-WAR),并与传统PPP方法和广域伪距增强精密定位方法进行对比试验,分析了这3种单点高精度定位方法在大都市高楼密布道路、小城镇狭窄道路和工业区开阔道路3种不同信号遮挡条件下的车载动态定位性能。结果表明,目前城市环境中的三频数据完整性高达94%以上,可满足基于多频GNSS单历元定位的需求。粗差阈值设定为3 m时,单历元PPP-WAR解在小城镇狭窄道路的水平定位误差RMS为0.41 m,达到了分米级定位精度,比广域伪距增强精密定位解和传统PPP解分别提高了53.9%和21.2%;3种方法在大都市高楼密布环境下的定位可用性均高于70%,在另外两种城市环境下的定位可用性均高于90%。粗差阈值0.5 m时,单历元PPP-WAR方法和传统PPP方法在小城镇狭窄道路环境中可用性依然可达~70%。单历元PPP-WAR方法受城市环境中4种典型地物(地下通道、高架桥、行道树和高楼)的影响最小。总之,在干扰因素多的城市复杂环境中单历元PPP-WAR方法更具优势,在干扰因素少的城市开阔环境中传统PPP方法更优。     

一种多系统组合单点定位随机模型的确定方法

分析多系统组合单点定位性能,针对组合定位时随机模型不够精确的问题,提出一种基于UERE的Helmert方差分量估计定权方法。结果表明:多系统组合定位时,单历元可用卫星数增大,GDOP值明显减小,精度以及稳定性等定位性能得到有效提升。基于UERE的Helmert方差分量估计定权方法相较传统的先验定权和基于验后方差估计的定权方法,可明显改善多系统组合定位的精确度,且降低迭代计算次数。