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。     

基于GNSS实时数据流的载波相位差分测速方法及精度评估

为了满足地质灾害实时高精度监测应用需求,对常规全球卫星导航系统(GNSS)载波相位差分测速事后处理软件进行改进,增加了实时数据流接收和实时解码国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)的功能,实现了真正的GNSS载波相位差分测速.利用静态站和振动台模拟正弦波振动实验的GNSS数据,评估改进后GNSS实时测速程序的精度.静态模拟动态的测速精度误差均方根(RMS)优于5 mm/s;振动台动态实验解算结果与振动台输出真值的互差RMS为10.4 mm/s.说明本实验的实时GNSS测速程序在静态实时测速条件下的测速精度可达到mm/s级,在实时动态条件下测速精度仍能达到cm/s级.     

北斗载波相位差分的高频测速

针对GNSS测速方法中,传统单站历元间伪距单点定位位置差分及原始多普勒观测实时估计载体速度精度较低的问题,该文通过GNSS模块输出的载波相位观测值,根据相位中心一阶差分导出多普勒观测值的方法、同时系统地分析参数估计中各项误差源的影响,最后通过多普勒测速原理实时估计载体的速度信息。实验结果表明,该文所采用的方法静态模式下精度可以达到1～2mm/s,动态情况下测速精度可以达到5cm/s,较好地满足了机械控制领域的测速需求。     

一种附加钟速约束的GNSS TDCP测速改进方法

GNSS(global navigation satellite system)载波相位历元间差分（time-differenced carrier phase,TDCP）测速方法因其高精度、无收敛等优势而被广泛应用于动态导航定位中,但受限于观测环境引起的多维粗差与数据异常,TDCP的实际测速精度和稳定性通常难以保证。本文提出了一种附加钟速约束的TDCP测速改进方法,利用GNSS接收机钟速低频变化的特性,通过多项式拟合进行接收机钟速参数的短期预测,当钟速估计值偏离预测时,将拟合值作为约束条件回代到观测模型中重新进行速度估计,从而克服粗差的影响,提升TDCP测速的精度与稳定性。通过Ublox-F9P接收机和Huawei Mate40手机在城市复杂环境下的车载实测数据进行了算法验证,结果表明：附加钟速约束后,Ublox-F9P和Huawei Mate40的E、N、U方向测速精度RMS分别为0.11 m/s、0.10 m/s、0.14 m/s和0.20 m/s、0.19 m/s、0.18m/s,水平测速精度分别提升了84%和45%,高程测速精度分别提升了33%和10%。     

GNSS载波相位精密时间传递数据处理技术综述

精密时间传递是时频领域最为基础的工作之一,在科技、经济、军事和社会生活中具有重要作用.全球卫星导航系统(GNSS)因其众多优势成为精密时间传递的重要手段,尤其是近些年发展的基于高精度载波相位观测值的时间传递技术成为GNSS时频领域的研究热点.本文对GNSS载波相位精密时间传递相关的研究进行了全面总结,对其数据处理涉及的观测模型、模糊度处理方法进行了归纳阐述,对精准性、一致性、稳健性、连续性、实时性、完好性等技术进行了探讨,并指出该领域未来应该重点解决非差与差分处理模型统一性、不同机理融合时间服务统一性和天空地海地下时间服务无缝性问题.     

北斗二号/三号融合载波相位时间传递精度分析

本文给出了载波相位时间传递数学模型,并基于多模全球卫星导航系统(GNSS)试验跟踪网MGEX (Multi-GNSS Experiment)的实测数据,对北斗二号/北斗三号卫星导航系统(BDS-2/BDS-3)融合载波相位时间传递性能进行分析. 结果表明:BDS-3的加入能够增加测站的可视卫星数量,改善卫星分布空间构型. 相比仅使用BDS-2,BDS-2/BDS-3融合解算可将MRO1-CUSV和NNOR-CUSV的时间传递精度分别从0.11 ns、0.10 ns提高到0.07 ns、0.08 ns,A类不确定度分别从0.007 ns、0.006 ns提高到0.004 ns、0.005 ns.      

利用GNSS历元间差分测速方法反演地震三要素

利用高频全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）记录监测地震可有效弥补传统地震仪近场观测量程饱和、基线偏移等问题。相比于GNSS精密单点定位（precise point positioning, PPP）,历元间差分测速方法可避免PPP收敛时间较长、需要外部改正数的问题,且测速方法获取的地震波形具有更高的信噪比。以2021年5月21日青海玛多MS 7.4地震为研究对象,提出利用载波相位历元间差分方法对该地区1 Hz高频GNSS数据进行处理,得到测站速度波形,并确定出玛多地震的震中位置、震级和发震时刻等参数。与中国地震局公布的结果比较,震中位置平均值相差约2.07 km;震级平均值相差约0.06个震级单位;发震时刻平均值相差4 s。结果表明,高频GNSS历元间差分测速方法反演地震三要素具有非常好的准确性与实用性。     

GNSS多系统组合测速模型与精度分析

基于GPS多普勒测速原理,建立了GNSS多系统组合测速数学模型,结合实测数据对GNSS多系统组合的原始多普勒测速、相位一阶中心差分导出多普勒测速及二者组合测速精度进行了分析。结果表明,GNSS多系统组合能够显著提高原始多普勒测速及导出多普勒测速的精度,同时能够在一定范围内提高原始多普勒与导出多普勒组合测速的精度;采用原始多普勒与相位导出多普勒观测值组合,GNSS单系统时能够有效地提高测速精度,GNSS多系统组合效果不明显。      

基于GNSS多径信号的反射面参数估计算法

全球卫星导航系统(GNSS)多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中.多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时,也为接收机提供了周边反射面环境信息.在码相位延迟幅度联合跟踪算法(CADLL)实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上,设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法.该算法可以在GN...     

基于再分析数据反演全球对流层延迟精度评估

对流层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)定位的主要误差源之一,利用再分析数据可以精确估计天顶对流层延迟.基于欧洲中期天气预报中心提供的再分析数据集(ERA-interim),提出了利用再分析数据估计测站天顶对流层延迟(ZTD)的积分方法,并利用2018年全球范围内334个国际GNSS服务测站提供的高精度ZTD作为参考值...     

GNSS基准站在高铁沿线自动化监测中的布局分析

中国高铁线状分布,贯穿全国各个地域,沿线地质情况复杂,利用GNSS技术对高铁沿线进行变形监测具有全天时、全天候、精度高等优点。本文选取青田县高铁沿线实验区域,基于TEQC和GAMIT高精度数据处理软件,对9个监测站24 h的变形监测精度进行了精度分析。结果显示,随着GNSS监测站与基准站之间距离的增加,GNSS监测精度越来越低,当GNSS监测站与基准站之间距离小于5 km时,GNSS监测精度较高,达到mm级监测精度。因此,当GNSS监测站与基准站距离较远时,应当布设多个基准站,以提高监测精度。     

一种多频多系统部分模糊度固定算法

针对GNSS多频多系统的定位模式使得整周模糊度的维数急剧增加,导致很难快速准确地固定所有模糊度,引起显著RTK定位偏差的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的GPS/BDS/Galileo组合部分模糊度固定方法：对原始误差方程进行参数重组,将窄巷模糊度组合形成宽巷以及超宽巷模糊度;采用多重约束检验取整超宽巷、宽巷模糊度并依次对待估参数进行更新;对窄巷模糊度子集进行筛选,缩小模糊度的搜索空间;结合历元间差分,提供当前历元先验位置解,对模糊度进行检验。经实验表明：在长距离静态实验中,该算法在定位精度E、N和U方向上相较于常规部分模糊度固定分别提升32%、42%和28%。在模糊度固定正确率和收敛速度方面也有显著的提升,且随着基线长度的增加其优势越明显;在短距离动态实验中,该算法在较为复杂的城市道路中定位精度、可靠性以及重收敛速度同样具有出色的表现。     

基于虚拟参考站的GNSS滑坡地质灾害监测分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)技术在滑坡监测中参考站架设选址难、建设成本高、基准不稳定等问题,使用基于虚拟参考站(VRS)的滑坡地质灾害监测方法,利用卫星导航定位连续运行参考站(CORS)在监测区生成虚拟参考站数据,代替物理参考站进行滑坡监测.实验分析不同解算策略下的虚拟参考站监测精度,并将粗差剔除后的结果与传统GNSS监测进行对比.结果表明：VRS 2 h监测精度平面可达5 mm,高程可达25 mm,所反映滑坡位移趋势与传统GNSS监测一致.     

GNSS技术在广东始兴县铀多金属矿区中的应用分析

以GNSS技术在矿区大比例尺地形图测绘中的应用为研究目的,在广东省始兴县铀多金属矿区进行1∶2000比例尺的地形图测绘实现。通过外业施测后进行了测量精度及质量分析。研究表明:广东省始兴县铀多金属矿GNSS测量控制网建设项目的平面及高程精度较好,平差后各项精度指标均符合国家相关规范要求,为今后大比例尺矿山测图、地质找矿、矿山开发建设和矿山环境治理等工作提供了准确、可靠的起算数据。     

基于载波相位差分的北斗/GPS双模定位系统研究

基于载波相位差分技术的北斗/GPS双模定位系统,提出能够精确定位用户位置的完整相对定位算法。文中详细分析卫星导航的定位监测机理,开发北斗/GPS数据融合的双模式信号采集系统。利用星站在历元间的距离增量为参考值来检测周跳,给出判断周跳的标准。对整周模糊度确定的问题进行研究,给出利用LAMBDA法来快速搜索整周模糊度的算法,编写监测点三维位置的定位监测程序。基于上海司南接收机北斗/GPS相对定位实验得到的数据,验证给出双模导航系统的精确性、可用性和可靠性。     

GNSS载噪比反演船载气象要素传感器距水面高度

船载气象要素传感器距水面高度是使用块体参数化方法预测近海面大气折射率廓线的必要参数,对于海面蒸发波导等无线电气象系统监测结果的准确性具有重要意义. 利用全球卫星导航系统(GNSS)载噪比(CNR)时间序列反演船载气象要素传感器距水面高度. 该方法提取船舶GNSS接收机输出的卫星信号CNR,采用Lomb Scargle周期谱分析GNSS直射信号与反射信号相干性,反演天线相位中心距水面高度. 根据GNSS天线与气象要素传感器几何关系换算船载气象要素传感器距水面高度. 利用趸船实验数据对该方法进行验证,统计有效反演次数,分析海况对反演结果的影响以及反演高度时均变化. 结果表明:利用该方法反演船载气象要素传感器距水面高度是可行的.      

基于手机GNSS位置信息的隔离者行为判别技术

在新冠疫情爆发期间,对密切接触者或者来自中高风险区的人员进行隔离是一种有效遏制疫情蔓延的措施,为避免隔离人员擅自离开隔离区,需配备大量管理人员采用人盯人的方式进行24 h监管,耗费大量的人力和财力,并且容易出现信息漏报、无法实时收集分析以及监管人员安全性等问题.利用现有基础设施,实现对隔离者的自动实时监控十分必要.在自动实时监控中,最重要的是如何实现隔离人员离开隔离区后及时进行判别和告警,针对于此提出了一种基于手机全球卫星导航系统(GNSS)位置信息进行隔离人员行为判别的方法.此方法利用手机GNSS芯片输出的位置信息以及载噪比(CNR)信息实现判别,利用实测数据对方法进行了验证.分析结果表明：该方法能够准确、有效地判别隔离人员是否离开隔离区域.     

GNSS大气海洋遥感技术研究进展

全球卫星导航系统(GNSS)信号资源的大气海洋遥感技术一直是一个研究热点.伴随着GNSS系统的建设和发展,相继出现了利用GNSS延迟信号、反射信号、掩星信号、极化信号获取大气和海洋环境参数的一系列新技术新方法.在回顾GNSS大气海洋遥感技术概况的基础上,先后概述了GNSS延迟信号(GNSS-D)技术、GNSS反射测量(...     

智能手机多频多系统实时动态的定位性能分析

随着位置服务的发展,人们对定位精度的需求不断提升. 目前智能手机定位主要依赖于全球卫星导航系统(GNSS)芯片所提供的芯片解,其精度仅为米级. 2016年,谷歌宣布允许开发者获取手机GNSS原始观测数据,为研究手机GNSS高精度定位算法提供了支持. 为探索智能手机多频多系统实时动态(RTK)的定位精度和可靠性,文中基于华为P40智能手机开展了静态和动态环境下的多频多系统RTK的定位性能分析. 结果表明:在静态环境下,智能手机多频多系统的RTK定位精度要优于芯片解,在东(E)、北(N)、天(U)三个方向的定位误差均方根(RMS)分别为0.20 m、0.39 m和0.31 m,比芯片解提高了57%、71%和75%;在动态环境下的定位精度依然能够达到分米级,相比于芯片解在E、N、U三个方向上的定位精度提高了37.84%、47.22%、53.68%.      

顾及载体航向约束的单站BDS-3相位测速模型

速度是载体运动状态的重要表征,高精度定速能力是BDS-3系统高性能服务的重要体现。针对传统单站历元间相位差分模型易受误差积累与观测环境影响等问题,本文提出了顾及载体航向约束的单站BDS-3相位测速模型。首先,在传统BDS-3历元间相位差分方程矢量分解的基础上,构建载体位移增量微分表达式,联合非差模型与微分方程综合估计载体速度;其次,利用载体水平面内位移矢量与航向角之间的相关性,建立顾及航向角约束的N与E方向位移参数约束条件;最后,综合3组独立的函数方程进行载体速度分量逐历元解算。通过静态与动态试验表明,静态条件下,BDS-3相位不同方向均可实现mm/s的测速精度,相较于传统历元间差分模型,E与N方向分别提升了62.9%和87.5%,且有效避免了水平方向测速误差的积累效应,但U方向由于缺少约束导致精度提升不显著。动态条件下,BDS-3相位测速在直线运动状态水平面内可获得mm/s级的测速精度,且E与N方向较传统历元间差分模型分别提升了35.2%和21.8%,而转向状态E、N、U方向测速精度分别为2.81、2.03和1.91 cm/s,较传统模型分别提升了41.2%、45.9%和56.2%。...