BDS/GPS伪距单点定位的精度对比分析

本文主要介绍了 BDS/GPS 伪距单点定位的数学模型和算法分析，然后对 BDS/GPS 接收机接收到的单点定位的数据进行仿真实验分析。通过比较 BDS 与 GPS 在同一时段内 X、Y、 Z 三个方向上的 RMS 值，PDOP 值以及可见卫星数的变化，来比较 BDS/GPS 的伪距单点定位的性能。实验结果表明：北斗与 GPS 伪距单点定位性能相差不大，GPS 的 PDOP 值约为 1.8，BDS 的 PDOP 值约为 2.5，GPS 的 RMS 定位精度在 4m 以内，北斗的 RMS 定位精度优于 9m。     

BDS/GPS精密单点定位性能分析

北斗特殊的卫星星座布局导致不同地域用户的卫星观测结构存在差异,基于XMIS、POHN和MAYG站的数据讨论了北斗星座结构对精密单点定位(PPP)技术定位性能的影响,分析了BDS观测数据对BDS/GPS联合PPP定位的改善。分析表明,北斗卫星几何结构和卫星频繁升降是导致北斗动态PPP定位精度差的重要原因,因此,对于北斗系统地面观测条件较差的用户站而言,无法基于单北斗动态PPP实现高精度定位,但是可将北斗系统作为有效补充,采用BDS/GPS联合PPP动态定位方式进行高精度定位,虽然该方式对定位精度改善不明显,但是可有效改善收敛速度(约为20%~45%)。     

BDS/GPS组合导航系统选星算法研究

针对双系统组合导航模式下常用的最佳选星法存在运算量大、硬件设计复杂、实时性差等缺点,提出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法。首先说明了靶场试验中采用 BDS/GPS 双系统组合导航模式的必要性,然后对组合导航系统定位精度的关键影响因子、 可用星数量及选择方式进行了分析,并给出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法的详细解算步骤。实验结果表明,该算法简单易行,定位精度高,实时性好,对靶场试验品的导航定位具有重要参考价值。     

GPS/GLONASS/BDS三系统组合定位的定权方法

为了提高 GPS/GLONASS/BDS三系统组合定位的稳定性和精确度,研究加权最小二乘定位中的定权方法。提出一种结合高度角先验定权和验后方差估计的定权方法,利用多系统兼容接收机实测数据进行仿真验证。结果表明,相较于传统的最小二乘法,该定权方法可以明显改善多系统组合定位的精确度,且具有很好的抗差性能,提高了定位结果的稳定性,可应用于多系统兼容接收机组合定位解算中。     

一种BDS/GPS/GLONASS融合精密单点定位方法

给出了一种基于 BDS/GPS/GLONASS 融合的精密单点定位方法,统一了三系统组合精密定位的时间系统和空间系统,建立了精密单点定位非差组合模型,并利用观测数据进行了精密单点定位解算。计算结果表明,相比单一系统而言,三系统组合有效缩短定位收敛时间以及提高在单系统卫星数较少或者卫星星座分布较差时的定位精度,无论是从连续性、可用性、可靠性、精度以及效率等各方面都更具优势。     

城市峡谷中基于GDOP和NHC的GPS/IMU组合导航方法

针对在林荫道、高架桥和隧道等城市峡谷中全球定位系统(GPS)信号易发生遮挡、 干扰,导致导航定位精度低、连续性和可靠性差的问题,提出了一种基于几何精度因子(GDOP) 和非完整性约束(NHC)的 GPS/惯性测量单元(IMU)组合导航方法。其中,通过利用 GDOP 实现卫星定位构型优劣和定位精度的衡量,从而构建基于 GDOP 值的 GPS/IMU 组合导航量测更新模型。同时,为了进一步提高组合导航系统的精度,将 NHC 应用于该组合导航系统中。实验结果表明,所提方法水平和三维定位均方根误差分别是 3.88 m 和 4.78 m,相比于传统 GPS/IMU 组合导航方法的 9.25 m 和 13.53 m 分别提高了 58.06%和 64.67%,可以有效抑制 GPS 信号受环境干扰影响组合导航定位精度和可靠性的问题。     

一种改进EKF的双模导航系统的定位算法

针对提高GPS/BDS双模导航系统的伪距单点定位精度问题,研究了GPS/BDS双模导航系统定位的解算方法,并对组合系统构建数学模型,引入扩展卡尔曼滤波(EKF)器进行定位解算,初始化权矩阵时通过牛顿迭代法改进矩阵求逆运算,并通过使用分段函数改进EKF中的权矩阵P,提出一种基于EKF的GPS/BDS导航定位解算方法。理论分析和实验结果表明,通过对比单GPS系统和最小二乘解算方法,利用双模系统并通过EKF能将定位精度在水平方向提高10%,高程方向提高43%,并极大地减小了运算量,提高系统的可靠性和完好性。     

BDS/GPS组合导航RAIM可用性分析

采用RINEX数据实验比较了北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)电离层Klobuchar模型在BDS/GPS组合导航中的性能。选择相对较优的电离层模型分析了基于卫星星座类型和卫星类型两种加权情况下,单一北斗、单一GPS与BDS/GPS组合导航系统在非精密进近(NPA)阶段和一类垂直引导进近(APVⅠ)阶段的RAIM可用性。实验表明,在BDS/GPS组合导航中,BDS的Klobuchar模型在中国区域内能修正大量的电离层误差,相比于GPS的Klobuchar电离层模型,电离层延迟修正有0-3.4364 m左右的提高。对于两种加权RAIM算法,在NPA阶段,单一导航RAIM可用性为90%左右,BDS/GPS组合导航的RAIM可用性达到100%。而在APVⅠ阶段,单一导航不具备APVⅠ能力,组合导航APV I阶段RAIM可用性达到100%,具有提供APV I应用的能力。      

基于北斗卫星导航系统非组合精密单点定位算法的精密授时精度研究

全球导航卫星系统(GNSS)精密单点定位(PPP)技术具有操作简单、成本低廉、定位精度高等优点，在精密授时领域得到了广泛应用。针对现有研究中消电离层PPP模型的组合噪声大、卫星系统多采用全球定位系统(GPS)及实时动态场景少等问题，该文采用非组合PPP模型对北斗卫星导航系统(BDS)精密授时精度开展了研究，并利用Kalman滤波静态模型和动态加速模型进行参数估计。给出了静态和实时动态场景PPP处理策略，并利用超快速预报星历保证动态实时性。结果表明:在静态和实时动态条件下，非组合PPP模型精密授时精度均优于消电离层组合PPP模型；在静态条件下，考虑到BDS和GPS定位精度相当，且亚太地区BDS定位精度更高，BDS授时精度略高于GPS；在实时动态条件下，BDS和GPS精密授时精度在2 ns以内，但BDS授时精度略低于GPS，这是由于空间位置精度因子(PDOP)、载体速度突变和环境因素等的影响，而当完成收敛后，两种系统的授时精度相当，其钟差项中误差均在0.3 m以内。     

BDS RTK定位性能分析

目前,我国北斗三号基本系统已经建成并向全球提供公开服务,随着北斗卫星导航系统服务范围的扩大,北斗定位技术的应用正在逐渐增加,因此北斗的定位性能显得尤为重要。采用扩展卡尔曼滤波（EKF）和MLAMBDA算法基于天津地区实测数据,从卫星可见性、PDOP值、定位误差等方面对BDS及GPS、BDS/GPS的RTK定位性能进行较全面的对比分析。试验结果表明:?静态基线下,BDS RTK平面定位精度约为3.25cm,垂直定位精度约为5.98cm;?动态基线下,速度对定位精度有一定影响,BDS RTK最差定位精度不超过9cm。说明BDS在不依赖于其他卫星系统的情况下定位精度可达厘米级,足以满足日常测绘定位需求。以上研究内容为BDS用户提供了相关参考信息。      

Android智能手机GNSS数据质量综合评估及定位精度分析

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)的发展，智能终端在导航定位和位置服务中的应用日趋广泛，但是针对其GNSS原始观测数据的综合研究分析不足。选取具有代表性的智能手机，从数据完整率、周跳比、信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)、多路径误差、卫星可见数和伪距单点定位等方面，综合评估智能手机的GNSS数据质量及定位精度。研究结果表明，智能手机的锁星能力及GNSS数据质量水平存在一定差异，其BDS数据完整率最高为94.73%,GLONASS最低为81.14%;大部分周跳比相对测量型接收机略差，个别相差较大；SNR均值最大值为35.19 dB-Hz,同一频点SNR均值的差值最大为14.85 dB-Hz; L5频点的多路径误差均值最小为0.72 m。智能手机观测数据质量整体低于测量型接收机，并非双频手机的所有数据质量优于单频手机，L5/E5信号的多路径抑制功能并非对所有的智能手机都适用。双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应，提升定位精度。     

BDS实时精密单点定位性能分析

以GFZ事后精密轨道与钟差产品为参考,评估CNES实时轨道与钟差精度。基于CNES实时轨道和钟差,对18个MGEX地面站进行了实时精密单点定位(Real-Time Precise Point Positioning, RT PPP)测试,以GPS为参考分别对比分析了BDS3、BDS2+3的RT PPP的性能。结果表明,GPS实时轨道三维精度优于11 cm,实时钟差精度约为0.02～0.06 ns, BDS非GEO卫星实时轨道三维精度优于33 cm,钟差精度约为0.05～0.29 ns。BDS与GPS三维定位精度基本相当,约为5～6 cm。GPS平均收敛速度约为59 min, BDS平均收敛时间约为124 min。相对于BDS3、BDS2+3在E、N、U三方向的定位精度分别提升9.9%、6.7%、2.6%,3D定位精度提升5.8%,收敛速度提升20.2%。     

北斗/GPS双模车载终端对静态定位精度的影响

应用卫星导航系统的静态定位精度,研究了不同定位模式对车载终端静态定位精度的影响。通过每个模式下定位偏移量的对比,发现北斗/GPS双模模式下静态定位精度明显优于北斗模式下和GPS模式下静态定位精度。结果表明:北斗/GPS双模模式能够得到更精确的定位信息,达到更好的定位效果。     

GPS/BDS实时精密单点定位技术实现

为给各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时等服务，设计了一款基于 ARM+FPGA 的 GPS/BDS 双模双频接收机，嵌入基于 GPS/BDS 双系统的实时精密单点定位软件。 简单介绍了接收机的硬件设计中的电源和射频模块，针对实时改正数差分龄期过大和 IODE 与广播星历不匹配造成实时 PPP 定位中断的问题，给出了相应解决办法。最后通过对实时 GPS/BDS 组合 PPP 长时间测试表明：静态条件下，水平方向偏差 RMS 为 2.1cm，高程方向偏差 RMS 值为 3.6cm；动态条件下，水平方向偏差 RMS 值为 12.6cm，高程方向偏差 RMS 值为 14.7cm。     

BDS/GPS组合导航定位研究

导航系统组合处理有利于提高导航定位的精度及可靠性。普通组合处理采用将不同系统的误差方程来联合求解,计算相对容易,但是会受到卫星几何分布和外部观测条件的影响。针对普通组合处理方法的缺点,改进组合处理方法利用了不同导航系统时差在一段时间范围内波动不是很大且比较稳定的特点,对导航系统时差进行了建模平滑处理,再利用得到的导航系统时差进行组合导航定位处理,并利用实测数据分析了BDS/GPS组合导航定位的效果。实验结果表明,该方法可以显著提高组合定位的精度及稳定性,尤其在各种恶劣条件,如卫星接收数减少的情况下可继续提供定位服务,提高了导航系统的可用性。     

GPS/DR组合导航系统在车辆连续定位中的研究

针对城市车辆全球定位系统(GPS)定位存在的不连续性问题，提出了采用压电陀螺和里程仪组成的低成本航迹推算系统与GPS组合方案。经过系统设计和组合算法的仿真，结果表明，当GPS失效后，采用该系统可在定位精度为30m的条件下维持4min左右，从而保证了全球定位系统在城市车辆定位中的应用和推广。     

基于融合算法的GPS/UWB/MARG协同定位系统研究

为了弥补在不同场景下切换时目标丢失的盲区,提出GPS/UWB/MARG的协同定位系统,实现城区建筑间混合场景下的无缝定位。在混合场景下采用一种加权融合算法实现GPS和UWB协同定位,MARG用以辅助提高GPS定位精度,先对单一子系统进行数据优化和性能分析后,以加权融合的方式处理GPS/MARG数据和UWB数据,自主判断在不同定位环境下的数据输出的最优定位信息。结果表明,协同定位系统在混合场景下平均定位精度相比于GPS/MARG系统提高了64%,定位精度更高同时拓展了单一定位系统的应用场景。     

GPS／INS组合车辆导航系统的两种卡尔曼滤波结构

为了解决GPS信号失锁引起的无法定位和INS积累误差引起的长时间漂移问题,以GPS/INS组合导航系统的数据融合理论作为基础,卡尔曼滤波作为主要融合方法,对进入组合车辆系统的GPS定位数据与INS定位数据分别进行估计、修正和融合,推导出GPS/INS组合导航系统的状态方程、测量方程和递推滤波方程,同时对分散滤波结构和联合滤波结构进行仿真比较,结果表明后者的定位精度高于前者。     

基于GPS/BDS的移动目标定位追踪系统设计

利用GPS(全球卫星定位系统)和BDS(北斗卫星导航系统)联合定位技术,设计了一款针对移动目标的高精度定位与跟踪系统。系统主要包括移动目标通信终端、GSM网络、GIS电子地图等。其中,核心部分——移动目标通信终端硬件由ATGM331C单元、TC35I单元和STC12C5A60S2微处理器单元等构成;其软件设计主要包括:微处理器初始化、GPS/BDS解码、短信命令解码和AT命令控制等。实践测试结果表明:该系统运行稳定,且移动目标通信终端具有定位精度高、体积小、功耗低、操作简单方便等特点,应用前景广阔。     

基于气压表/GPS的数据融合算法研究

为确保飞机精确飞越预定点上空并具备精密进场着陆引导能力,引入了一种提高垂直方向定位精度的气压表/GPS数据融合算法.该算法利用Kalman滤波实现了气压高度表/GPS的数据融合.借助于飞机的运动矢量模型、GPS定位误差模型建立了气压表/GPS组合导航系统自适应联合Kalman滤波的数学模型,给出了该数据融合算法的详细推导过程.仿真结果表明,所设计的算法在改善垂直方向上的定位精度以及在实时性、适应性等方面都有很好的效果,提高了飞机在进近飞行阶段的安全性和可靠性,能满足民用航空的进场着陆引导要求.