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.     

变形监测中GPS多路径效应的削弱方法研究

本文主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步分别推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响。此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法,以及利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应。     

采用GPS伪卫星技术提高定位精度的研究

对伪卫星技术的原理、特点作了介绍,并结合小东江大坝监测实例,采用伪卫星技术,提高了GPS定位精度．结果表明,伪卫星能够显著增强几何图形结构,提升测量精度,尤其是垂直方向上的精度。     

基于载波相位的室内伪卫星定位系统设计方案

提出了一种基于载波相位的室内伪卫星定位系统设计方案。通过伪卫星上加装双天线、设定合理的天线基线长度,同时采用频分和码分多址技术,实现了基于载波相位测量距离差的双曲面定位体制,较好地解决了传统伪卫星定位中存在的时钟同步、多路径条件下测距精度提升和远近效应等技术难点。仿真结果表明,有利于提高室内伪卫星的定位精度。     

多路径误差对GPS精密定位的影响

多路径误差是GPS精密定位的主要误差源之一,也是目前较难处理的误差之一.削弱或消除多路径误差可有效提高GPS精密定位精度.首先推导了多路径误差公式,然后研究了衰减因子、反射距离、仪器高和反射系数等因素对GPS信号多路径误差的影响,得出了由不同因素引起的多路径误差对精密定位的影响规律,并给出了相应的削弱误差的方法.     

内含伪距差分功能的虚拟卫星原子钟

卫星原子钟是类GPS系统工作的基础,由卫星原子钟控制导航信号发射的时间和频率．在中国区域定位系统中,租用现有的通信卫星实现卫星导航,星上不配备卫星原子钟,在这种情形下,类GPS系统的基于卫星原子钟的时间同步方式不再适合．研究提出虚拟卫星原子钟的方法。可以实现无星载原子钟的卫星导航．采用虚拟卫星原子钟,将信号从地面发射的时间延迟到信号从卫星发射的时间,可以实现类GPS系统相同的伪距测量功能．虚拟卫星原子钟不但可以实现导航,并且还具有伪距差分功能,可以抵消星历误差,提高导航定位精度．虚拟卫星原子钟不但实现了无星载钟的导航系统,而且实现了一个具有差分功能的卫星导航系统．     

一种基于改进卡尔曼滤波的GPS/BDS/SINS深组合定位算法

针对在卫星信号受干扰严重的复杂地貌环境中,由于可见卫星数目较少、卫星信号质量差,导致卫星定位导航精度低的问题,提出了GPS/BDS/SINS深组合定位算法。该算法在GPS/BDS伪距组合定位的基础上,引入惯性器件测量值进行惯导辅助组合定位,借助渐消卡尔曼滤波,通过在线估计量测噪声和系统噪声,进一步降低定位误差,输出高精度定位结果。实验结果表明,本文所述算法相较于传统组合定位算法,定位精度高且计算效率高,具有一定的理论意义和实用价值。     

BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位精度分析

为研究北斗卫星导航系统(BDS)和BDS/GPS组合系统的定位性能,根据实测数据对比分析了GPS、BDS及BDS/GPS组合系统的可见卫星数、空间位置精度因子(PDOP)和伪距定位结果,以及BDS地球静止轨道(GEO)和中圆轨道/倾斜轨道(MEO/IGSO)卫星的定位结果;针对BDS与GPS观测值之间的精度差异,分别采用等权模型、高度角模型和Helmert模型研究组合系统的最优随机模型。研究表明:组合系统卫星的空间几何分布优于单系统;BDS定位的平面精度低于GPS,高程精度高于GPS,而BDS/GPS组合系统平面和三维精度高于单个系统;Helmert验后估计模型能够提高BDS/GPS组合定位的高程和三维定位精度。     

参试测量中GPS陆地基准站的多路径效应与对策

多路径效应是GPS在测量中的一种常见误差源。本文通过对严重损害GPS测量精度的GPS多路径效应误差及其影响进行了分析,提出了一些有效的、在实践中总结出来的减弱多路径效应的对策以减少其对测量数据的影响。     

GPS动态变形监测中多路径效应的削弱方法

随着GPS、RTK技术的逐步成熟,具有高效、快速、全自动、全天候、高精度等优越性能的变形监测方法在特大型土木水利工程中开始应用。但在现阶段,由于强反射或者电磁波强辐射的环境,多路径效应大大影响了监测精度甚至无法进行监测。尤其是在水利工程中其巨大部分面积为水域,其对接收卫星信号的多路径效应非常严重,这将是制约GPS在土木水利工程中广泛应用的一个主要因素。因此,如何削弱多路径效应误差已成为GPS高精度测量的主要问题之一。     

立地类型和定位模式对精准林业GPS定位的影响

利用Trimble AgGPS132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。     

基于改进粒子滤波算法的GPS多路径效应理论与试验研究

为了有效地提高GPS定位结果的精度,进行了多路径误差的理论与试验研究.建立了一套GPS多路径信号模拟与监测系统,通过在流动站天线不同高度、不同距离处放置反射板,获取了连续两天的GPS监测数据;将改进的粒子滤波算法用于GPS数据后处理中.结果表明,改进的粒子滤波算法能够有效地消除GPS信号接收机本身的系统噪声,消噪后连续两天多路径信号的相关性较消噪前有了大幅度提高.通过比较发现,反射物在不同距离引起的多路径误差具有一定的规律性,随着距离的增加多路径误差逐渐减小,且在增加相同距离的情况下减小的幅度越来越小.     

基于小波滤波及载噪比估计的GPS接收机多径抑制

为了抑制城市环境GPS(global positioning system)导航应用中由复杂信号反射引起的多径效应,提出了一种基于假设检验小波阈值滤波处理并联合载噪比估计的GPS接收机多径抑制方法.这种方法作用于GPS导航接收机的码和载波跟踪环路,通过估计由多径引起的跟踪误差,补偿伪距估计量,进而消除多径效应引起的定位误差.仿真实验结果表明,对于城市环境典型导航应用的多径场景,所提出的方法显著改善用户定位精度,能够将定位误差从标准接收机处理下的15.95 m降至1.75 m,而计算量无明显增加.     

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.     

基于小波包分解重构算法的北斗抗多路径误差

针对北斗卫星导航系统(Beidou satellites navigation system, BDS)特有的多星座设计而形成的复杂多路径误差问题,提出了一种基于小波包(wavelet packet, WPT)分解重构原理的抗多路径误差算法,来提高BDS定位精度。首先,将原始信号进行多层小波包分解,得到多个子频带,并根据各子频带和原信号的互相关系数大小,将其划分成噪声频带、混合频带和信息频带等;其次,舍弃噪声频带,保留有效成分集中的信息频带,并对混合频带进行软阈值滤波处理;最终,将滤波后得到的“干净”数据与信息频带进行重构,从而实现削弱BDS多路径误差的目的。通过数值仿真和实测实验分别验证所提算法的有效性,实验结果表明,采用WPT算法对BDS实测数据进行处理后,N、E、U三个方向精度分别提升77%、78%、83%,有效削弱了多路径误差对BDS定位精度的影响,研究结果对BDS高精度定位具有重要参考价值。     

基于EMD-小波随机消噪模型的GPS/INS组合导航

为提高GPS/INS组合导航精度,提出了EMD-小波INS随机误差削弱模型.首先分析了GPS/INS组合系统的误差特点,给出组合导航的基本原理.基于EMD的多尺度结构,结合小波分解理论,提出基于EMD-小波的GPS/INS组合导航技术路线.采集新南威尔士大学校园内的实测数据,分别选用1s与2s的GPS采样信息和100 Hz的INS数据,进行融合试验.用随机模型消噪前后的INS数据计算导航解,并与GPS测量的位置进行比较,分析误差分布情况.结果表明,滤波后的INS自主导航解要优于滤波前.当GPS更新周期为1 s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高9.07％,13.89％,35.14％,残差最大值分别减小2.62％,19.54％,31.23％.当GPS更新周期为2s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高17.82％,23.46％,22.48％,残差最大值分别减小14.34％,28.85％,17.48％.     

GPS/GLONASS/BDS/Galileo数据质量的对比分析

论文采用MGEX（Multi-GNSS Experiment, MGEX）80个观测站点数据,选择数据利用率、周跳比和多路径效应等运用Anubis软件研究了定位性能的定量评价方法。结果表明,GPS、GLONASS和Galileo数据利用率的平均值均大于设置的阈值（80%）,而BDS数据利用率的平均值较低,仅为58.04%;周跳比平均值从大到小依次为Galileo、BDS、GPS和GLONASS;所有频点中,Galileo系统E5频点多路径效应平均值最小,GLONASS系统G1频点多路径效应平均值最大。以定位精度和收敛时间作为定量评价指标,分别选取数据质量不同的观测站进行静态模拟动态单系统精密单点定位解算,分析表明周跳比对定位精度的影响程度更为显著,数据利用率和多路径效应与收敛时长无显著关联,周跳比大的数据收敛快。     

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.     

静基座全球定位系统定位误差分析和建模研究

本文以静基座全球定位系统（ＧＰＳ）实测定位数据为依据，分析其定位误差情况，并进行建模研究．研究表明，静基座ＧＰＳ陆定位误差模型国定位星组的不同而有差异，但都含有周期为１８０～６００５幅值为随机变量的周期误差和符合ＡＲ（１）模型的随机误差．木文采用半周期均值法和ＡＲ模型预报法对定位数据进行误差补偿．