车载伪距单点定位的卡尔曼滤波算法研究

为推动北斗卫星导航定位系统的融合发展理念,进一步提高车载伪距单点定位的精度,提出了一种基于Kalman滤波理论的车载双系统伪距单点定位算法,并通过静态试验和动态实验采集的实测数据进行了车载伪距单点定位精度分析,对算法的可靠性与实用性进行验证。其中,静态试验分别分析了GPS系统、北斗系统、北斗/GPS融合系统下的定位精度和可靠性,动态试验分析了BDS/GPS融合系统下的定位精度与可靠性。两种实验的结果表明:该算法在一定程度上提高了车载伪距单点定位的性能。并且,静态单点定位N方向精度提高22.8%、26.4%、19.8%(从左到右分别为GPS、BDS、BDS/GPS),E方向精度提高18.6%、23.3%、22.9%,U方向精度提高10.1%、7.5%、9.9%;动态单点定位在N方向精度提高13.4%,E方向精度提高13.2%,U方向精度提高4.6%。可见,通过kalman滤波可进一步提高车辆定位的精度与可靠性,满足道路上车辆的定位需求。     

北斗二代卫星导航系统在海洋资料浮标监控与管理中的应用

为有效地实现大规模、多类型海洋资料浮标的运行监控与管理,依托北斗二代卫星导航系统的定位和短信通信功能,分别实现浮标位置定位和数据传送,将北斗定位与GPS定位相结合以弥补位置数据丢失、错误等问题。通过数据分包技术克服北斗通讯数据长度的限制,并设计了数据包缓冲接收和数据包动态拼接的方法,有效地实现大规模的浮标数据接收处理。实验结果表明,该方式定位精度高、通讯稳定性好、数据接收率高,能有效满足海洋资料浮标用户对于浮标的管理需求。     

一种提高GPS定位精度的组合定位方法

验证了DGPS和卡尔曼滤波器在提高GPS接收机定位精度方面的有效性 .针对静态定位的特点 ,对传统卡尔曼滤波方程做出改进 ,消除由速度误差引起的定位偏离 ,并进一步采用组合滤波结构以完善动态滤波器的静态定位性能 .利用DGPS和卡尔曼滤波器在减少误差类型上的互补性 ,本文采用一种组合定位的方法 ,以起到同时减少常值误差和随机误差的作用 .实验证明 ,如果融合DGPS和卡尔曼滤波技术采用组合定位的方法 ,可以将定位精度从 2 .4m( 2σ)提高到 0 .9m( 2σ) .     

一种提高GPS定位精度的组合定位方法

验证了DGPS和卡尔曼滤波器在提高GPS接收机定位精度方面的有效性．针对静态定位的特点，对传统卡尔曼滤波方程做出改进，消除由速度误差引起的定位偏离，并进一步采用组合滤波结构以完善动态滤波器的静态定位性能．利用DGPS和卡尔曼滤波器在减少误差类型上的互补性，本采用一种组合定位的方法，以起到同时减少常值误差和随机误差的作用．实验证明，如果融合DGPS和卡尔曼滤波技术采用组合定位的方法，可以将定位精度从2．4m(2σ)提高到0．9m(2σ)．     

基于PDA的GPS定位精度提高方法

阐述了在Windows CE嵌入式系统中实现PDA和GPS串行通信的方法；验证了DGPS和卡尔曼滤波器在提高GPS接收机定位精度方面的有效性；针对动态滤波器在静态定位时滤波精度下降的问题，对传统卡尔曼滤波方程作出改进，并进一步采用滤波选择结构完善卡尔曼滤波器的动静态滤波性能；利用DGPS和卡尔曼滤波器在误差消除上的互补性，设计一个由PDA接收平台、差分GPS系统和滤波选择结构组成的组合定位试验系统．试验证明，采用组合定位的方式，可以将GPS的定位精度从2．4m（2σ）提高到0．9m（2σ）．     

立地类型和定位模式对精准林业GPS定位的影响

利用Trimble Ag GPS132定位试验装置,采用单机模式和信标差分模式分别在空地和林地中进行了静态定位和动态定位试验,通过多次测量结果散点分布和真值位置图,检验立地类型和定位模式对卫星可见性、位置精密度、准确度、精确度和动态测试范围周长及面积的影响。静态定位试验结果表明:信标差分定位的准确度和精确度比单机定位高,当定位地点由空地变为林地时,卫星可见数减少2~3颗,PDOP值增大0.8~1.2,准确度降低0.30~0.31 m,精确度降低0.92~1.01 m。对动态定位试验结果进行方差分析表明,立地类型、定位模式以及二者的交互作用对周长、面积等定位精度的影响差异均显著。精准林业生产作业时,林分密度、树冠形状引起的多路径效应致使信噪比降低、载波信号被拦截,降低了定位精度。因此,林地中需采用差分定位技术提高定位精度以满足精准林业的生产作业要求。     

水下和海底大地坐标的精确测量

潜艇水下高精度定位，长期以来一直是水下导航定位领域的一个难题．为了解决潜艇在水下长时间航行过程中的高精度定位问题，提出了一种比较实用的解决方案．该方案构建了由DGPS定位和水声定位相结合的水下定位系统．系统采用系缆浮筏作为潜艇，利用DGPS进行水下定位的中继站，利用水声相对定位技术将：DGPS水面定位向水下延伸，使潜艇在工作潜深就可以直接获得自身的大地经纬度坐标．系统将DGPS的优良性能与超短基线在水下定位中的优势很好地结合在一起，其定位精度可以保证与DGPS水面定位精度在同一量级。     

MADOCA与MGEX产品定位性能对比分析

文章对比分析了精密全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)轨道和钟差估计系统(Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis,MADOCA)产品和多GNSS实验系统(The Multi-GNSS Experiment,MGEX)产品的定位性能。对2020年4月29日选取的4个测站分别下载了MADOCA产品和MGEX产品,使用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、格洛纳斯(GLObal NAvigation Satellite System,GLONASS)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,GALILEO)及准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System,QZSS)的数据进行了标准单点定位(standard point positioning,SPP)、静态精密单点定位(static precise point positioning,PPP-S)及动态精密单点定位(kinematic precise point positioning,PPP-K),并对定位性能进行了分析。SPP定位性能选取不同截止高度角下参与解算的卫星数、位置精度因子(position dilution of precision,PDOP)、定位解算成功率及定位精度4个指标,PPP定位性能选取收敛时间和定位精度2个指标。SPP实验结果表明:定位精度一般在m级到10 m级;随着截止高度角增大,各测站的PDOP值和定位误差均增大,而参与解算的卫星数和解算成功率均减小;与使用MADOCA产品相比,使用MGEX产品的定位表现更加优越。PPP实验结果表明:使用MGEX产品的PPP-S定位精度在5 cm以内,PPP-K定位精度在10 cm以内,且三维位置收敛到20 cm以内的时间均在15 min内;使用MADOCA产品的PPP-S定位精度在10 cm以内,收敛时间在30 min左右,而PPP-K定位精度在30 cm以内,三维位置收敛时间在120 min左右。     

北斗静态定位实验与精度分析

通过实际测试,将北斗和GPS进行对比,了解北斗静态定位的实际定位精度情况。按照E级网测试的结果表明,北斗和GPS定位的平面点位平均中误差分别为2.51mm和0.75mm,证明北斗系统和GPS的平面定位精度基本在同一量级上,能够满足静态定位测量的需要。     

基于Android智能手机的GNSS定位精度和准度分析

为更准确定位Android终端(GNSS:Global Navigation Satellite System)定位精度,使手机更好地在泛测绘场景应用,选取两个典型测点,通过48 h连续观测并采用GAMIT/GLOBK软件解算获得测点"真实"坐标.使用两款智能手机采集全球导航卫星系统原始观测数据,进行静态和动态定位精度和准确度对比实验.结果 表明,三星Galaxy S8定位结果普遍优于华为P10;静态后处理,LGO(Leica Geo Office)解算结果好于RTKLIB解算结果;动态实时解,三星Galaxy S8实现固定解且具有较好的准度(优于1dm);华为PI0的结果较差,准度在3.18 ～5.52 m之间,精度在2.67～4.88 m之间,且未实现固定解.     

An analysis of single point positioning with real-time internet-based precise GPS data

Single Point Positioning (SPP) is currently capable of providing position accuracy of several meters. To obtain a better accuracy, the Differential GPS (DGPS) method must be applied. For large-scale applications such as aerial survey and mapping, however,the requirement of a base station(s) in conventional DGPS often become problematic in practice due to the increased operational cost and complexity. Recently a concept of Global Differential GPS (GDGPS) has attracted increasing interests among the GPS communities. GDGPS has the same user's implementation as SPP,but its accuracy is augmented by the globally or regionally distributed precise GPS data currently including precise satellite orbit and clock corrections. The major advantage of GDGPS lies in two aspects: system simplicity at the user's end, and globally consistent positioning accuracy. This paper presents GDGPS positioning results using the precise GPS data generated by the Natural Resources Canada (NRCan). NRCan's precise data can be retrieved real-time from Internet base on Virtual Private Network (VPN) and Multicast technology. The packet delay and Packet Loss Rate (PLR) of multicasting over Intemet will first be investigated.The total latency of precise GPS data as well as the position accuracyof GDGPS will then be analyzed. The numerical results have shown that a meter to half-meter level accuracy is obtainable based on epoch-by-epoch data processing. With phase-smoothed code observations, the positioning accuracy can be further improved.     

浮筒式水下目标轨迹测量标校系统精度研究

为了对水声定位测量系统进行海上校准,设计了以浮筒作为平台的水下目标轨迹测量标校系统,利用高精度DGPS和方位姿态仪解算出水下基准坐标并给出运动轨迹.具体研究了影响标校系统定位精度的相关因素,并给出系统的组合定位精度.对标校系统进行了陆上验证性试验,试验结果表明,标校系统的定位误差不超过50 cm,可对水声定位测量系统进行高精度的海上标校.     

基于GPRS和DGPS的车辆管理系统

针对交通运输业的车辆管理需求,提供了一种基于GPRS和DGPS技术的车辆管理方案,管理中心可获取移动站的运动状态和位置信息,实现对移动站的实时管理.经过仿真试验,相对于基于传统通信方式的方案,该方案具有定位精度高、通信覆盖范围广、成本低廉等优点.     

基于地图匹配的导航定位数据模糊校正算法

为了提高农用智能移动平台导航定位的精度，改善航线跟踪的质量，提出了一种基于地图匹配的导航定位数据模糊校正算法．首先将DGPS、航位推算定位数据点与地图上已知航线进行对比．判定定位数据点的可信度，然后用该可信度作为加权值生成新的定位数据点即校正数据点，把校正点作为当前农用智能移动平台车体真实位置的估计值．在验证试验中，定位数据经模糊校正后其精度明显优于原始DGPS数据的精度，定位数据的距离均方根差均数从校正前的1．021m提高到校正后的0．568m．试验结果表明，该方法可以在一定程度上提高定位数据的精度，校正大部分可信度低的坏点．     

伪卫星增强GPS精密定位新方法

介绍了基于伪卫星技术的变形监测新概念,探讨了目前伪卫星定位存在的远近效应、多路径效应等关键技术问题,研究了伪卫星增强GPS的组合定位新方法.从分析精度因子着手,重点研究了伪卫星观测量加入对精度因子的影响,并以小东江坝山谷地域为试验区,计算了4种GPS与伪卫星组合方案中精度因子的变化情况.研究结果表明,采用伪卫星增强GPS定位显著降低了高程精度因子,从而大大提高了垂直方向的定位精度,使得GPS卫星在水平和垂直方向的定位精度相当.     

机载激光对管道自主定位误差的灵敏性分析

针对机载激光对埋地天然气管道自主定位这一特殊应用背景,对其定位原理进行研究,阐述其实现方法,分析激光对管道定位精度影响的因素,介绍定位误差建模方法。以载机位姿误差为例,给出定位误差敏感误差源的辨识方法和步骤。结果表明:载机的位姿精度是影响定位精度的主要因素,俯仰角误差对地面点误差影响最大,滚转角误差对地面点误差的影响较小,地面点的定位误差几乎不受载机高度误差的影响。分析结果提高了定位误差避免和误差补偿的效率。     

Tight integration of digital map and in-vehicle positioning unit for car navigation in urban areas

Now GPS has been widely used for land, sea and air navigation.However, due to signal blockage and severe multipath environments in urban areas, such as in Hong Kong, GPS alone can not satisfy most land vehicle navigation requirements. Dead Reckoning (DR) systems have been widely used to bridge the gaps of GPS and to smooth GPS position errors. However,the DR drift errors increase with time rapidly and frequent calibration is required. Under the normal situation, GPS is sufficient to provide the calibration to the DR unit. However, GPS may not be available in urban areas for more than 20 min, and the DR position errors can reach hundreds of meters during the period. As land vehicles have to be on roads, digital map can be used to constrain the locations of vehicles, known as map-matching.One of the main problems for map-matching techniques is mis-matching, that may be caused by the positioning sensor errors and the complexity of city road network. In this paper, a newly developed model to tightly integrate digital map and in-vehicle positioning unit for car navigation is introduced.With this method, it improves the position accuracy by constraining the vehicle location on the roads. Moreover it provides the close-loop controls for the DR drift errors by feeding back the coordinates of the feature points of the road network and road bearings to the DR unit and therefore the navigation system can be used for longer period when GPS is not available.Extensive tests have been carried out in Hong Kong. It demonstrates that this close-loop approach is much better on the reliability of map-matching, as the positioning sensor errors are constantly calibrated by the digital map.     

新型GPS动态定位自适应卡尔曼滤波方法

为了获取GPS卫星的信号及定位数据的真实值,减小信号传播中因各种因素混入的随机误差对定位精度的影响,通过应用运动载体"当前"统计模型,取速度和位置为观测量建立GPS动态定位模型,将观测量维数增大1倍,从而增加了系统的可观测性和定位测算精度.此外,针对传统标准卡尔曼滤波法在动态滤波方面的不足进行了分析,提出了改进型Sage自适应卡尔曼滤波法.该方法在递推和滤波过程中不断地修正模型参数,始终保持噪声模型接近于真实模型,从而避免了标准卡尔曼滤波法中因建模不准确可能导致的滤波发散等问题,较好地解决了GPS动态定位中状态变量维数与滤波快速性之间的矛盾,以及状态噪声和观测噪声建模不准确和时变的问题.     

基于二次散射体模型的GPS/蜂窝网混合定位方法

 针对蜂窝网精度不高及GPS在复杂环境下存在信息不足等各不可抗的缺陷,采用基于GPS和蜂窝网相结合的混合定位方法,来改善定位的可用性,和提高定位精度.针对影响GPS/蜂窝组合定位系统精度的主要因素NLOS传播,采用二次散射体模型抑制NLOS传播影响,其思路在于将散射体作为虚拟基站,抑制蜂窝的NLOS误差,辅助GPS定位,并改善精度因子(DOP),把NLOS误差转化为确定性的模型因素,因此定位精度主要取决于定位参数的测量精度,和非直达波引起的参数偏差无关,从而进一步提高了复杂环境下GPS/蜂窝混合定位精度.通过在静止、运动、ROS模型、高斯噪声传播环境下的仿真实验证明,该方法具有更高的精度和更强的鲁棒性.     

基于超宽带技术的矿用人员精准定位系统

提出一种基于超宽带技术的矿用人员精准定位系统,通过分析典型的SDS-TWR算法基本原理,利用矿井CAD图纸及二维坐标定位算法,首次实现了在CAD二维平面内对井下人员位置进行实时、动态、同步跟踪监测、高精度定位与轨迹回放综合管理。系统在莱芜矿业马庄铁矿进行了现场测试,实验结果表明,超宽带信号覆盖范围200 m内,系统对静态目标定位误差小于30 cm,动态目标在25 km/h移动速度下,定位误差小于1.65 m,满足煤矿井下对人员定位要求,具有广阔的市场推广前景及应用价值。