智能手持终端GNSS数据解码方式及质量分析

手持设备的高精度定位对于各类位置服务及行业应用具有重要意义,利用安卓系统接口可获取GNSS原始观测,从信噪比、完整率、伪距多路径、周跳比这几个技术指标可对数据质量进行评价,选取小米K30智能手机与测量型接收机及工业级接收机进行横向对比。实验结果表明,目前智能手机可以跟踪多系统卫星但只能输出部分卫星的双频数据,卫星数据的信噪比平均值比专业接收机低7 d B左右,数据完整率约为90%左右,开阔环境下的伪距多路径大于1 m,载波相位观测值周跳非常频繁,研究结果为低成本高精度定位算法设计提供了参考。     

新一代全球导航定位系统(GNSS)信号的载噪比联合估计

载噪比是全球导航定位系统(GNSS)接收机跟踪过程中的重要参量。为了合理利用新一代GNSS信号中的导频和数据通道对载噪比进行估计,从两种经典的单通道载噪比估计算法(方差求和算法和能量比例算法)出发,分别使用相干和非相干的融合方式设计了导频和数据通道融合的载噪比估计算法。仿真结果表明:融合的载噪比估计算法相对单通道算法有较小的估计偏差;基于非相干融合的能量比例算法在弱导航信号的情况下性能较优;在实际应用中,在接收机完成电文同步前,基于相干融合的方差求和算法是较好的选择。     

基于CGO软件的GNSS基线解算分析

阐述了CGO软件特点、安装方法、数据传输功能,详细说明了CGO软件解算GNSS基线的基本步骤。以T8型GNSS接收机观测的校实习基地数据为例,介绍了错误数据、质量不好数据的剔除方法及基线处理过程。结合实际经验提出了影响GNSS基线解算质量的主要因素,总结出基线的解算时,一定要设置好准确的起点坐标;选择周跳少、残差小的卫星数据;尝试改变卫星高度截止角,剔除低仰角的卫星数据等一些利于推广应用的基线解算的经验方法。     

基于高次差法与多项式法的GPS周跳探测与修复

在GPS数据处理中,整周跳变的探测与修复是GPS载波相位测量的核心问题之一.本文针对周跳产生的原因,以测量型GPS接收机接收的L1波段的载波相位观测数据为研究对象,MATLAB为实验平台,提出了利用高次差法来探测和修复大于2的大周跳,然后对比拉格朗H插值与切比雪夫拟合的方法来进行小周跳修复的组合算法.通过实验得出,该种...     

安徽地区GNSS基准站观测数据质量分析

对安徽地区蚌埠、蒙城、嘉山3个GNSS基准站在2016年9月年至2018年4月期间的观测数据进行计算,分析观测数据的质量指标。结果表明:各基准站数据质量符合相关技术规程,即数据的有效性、多路径效应(MP1、MP2)以及观测值与周跳比(O/SLPS)等指标。通过对基准站观测数据的质量分析,掌握基准站运行情况,保证其高质量运行,为产出高质量、高连续率的观测数据提供保障。     

基于几何关系模型观测值残差的周跳探测算法研究

载波相位观测值的周跳探测一直是高精度全球卫星导航系统(glabal navigation satellite system,GNSS)数据处理领域中的重要研究问题。根据残差理论,提出了基于几何关系模型的观测值残差的周跳探测算法。对静态数据的算例分析表明:观测值残差能反映周跳,在探测过程中,由于融入了接收机坐标参数,发生周跳的残差与发生周跳的卫星一一对应。对于静态数据,该方法不仅能探测出周跳,还能探测出周跳值,修复周跳。     

面向城市测量的低成本高精度GNSS静态测量系统设计与实现

随着科学技术的发展,测量工具和测量手段也发生了变化,其中测量型GNSS呈现价格降低、体积缩小的趋势。目前市场上一整套商用GNSS测量系统的价格从几万到几十万不等,且地面基站和移动站体积大、携带不方便等原因,使得商用GNSS测量系统的使用人群仅限于部分专业测量人员,难以在大众市场普及。当今众多领域如无人机、机器制导、精密农业等对高精度定位需求的增加,又促使GNSS测量系统向低成本、高精度、小型化、轻型化发展。该文对U-BLOX的LEA-6T和NEO-M8T两款低成本OEM型GNSS接收机进行不同基线、不同时段下的静态观测,测试结果和精度分析表明这两台低成本GNSS测量系统能够达到厘米级定位精度,满足测量工作和GIS应用的需求。试验证明使用此低成本测量系统能降低测量任务的经济成本,是测量级GNSS接收机中经济适用的选择。     

基于双码时延间隔的GNSS矢量跟踪环路

针对传统GNSS接收机在弱信号下工作性能不理想的特点,分析了传统接收机和矢量接收机的工作原理,归纳总结了传统接收机在弱信号下的性能缺陷;在弱信号下对比传统标量接收机与矢量接收机的跟踪性能,提出用设置双码时延间隔的方法来优化矢量跟踪性能。用矢量跟踪来弥补传统接收机在弱信号下的缺陷。仿真结果表明:在载噪比15～22 dB情况下,采用双码时延间隔EKF算法的矢量接收机跟踪性能要优于传统标量接收机,且比采用单码时延间隔的矢量接收机码跟踪误差还要小约20 ns。     

辅助式GPS接收机的快速定位算法研究

提出了一种针对辅助式GPS接收机的快速定位算法。该算法无需比特同步、帧同步和解调电文,仅由伪码相位测量值和误差小于300 km的用户位置估计值即可重构出卫星发射时刻,进而获得伪距观测量并构造包含5个未知数的测量方程组,通过求解该方程组获得用户位置。仿真表明,本文提出的定位解算算法在载噪比低至20 dBHz时仍能实现快速定位,有效减小接收机初次定位时间。     

基于多观测方程融合的北斗卫星周跳探测方法

列车在利用北斗卫星载波相位高精度定位时,载波相位数据需要进行周跳的探测与修复.由于载波观测方程受接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟和多路径等误差的影响,对一个观测方程使用卡尔曼滤波法探测周跳有其局限性.本文提出多观测方程融合法探测周跳,利用自适应卡尔曼滤波对多观测方程分别进行探测,得到相应的探测结果和协方差矩阵,并通过加权最小二乘法进行融合,求得最优的周跳结果.经实测数据计算,本文提出的方法能够判别北斗卫星的钟跳和周跳,同时具有减小误差影响,提高特殊组合情况下的周跳探测能力,且探测精度高.     

GNSS多径干扰抑制的相关器技术

相关器技术是利用相关器结构或相关函数的处理来抑制多径干扰或补偿多径误差的技术,广泛应用于全球导航卫星系统(GNSS)接收机的干扰抑制,主要包括窄相关技术、Strobe相关器、Shaping相关器、MET技术、多径不变点技术以及MEDLL技术。探讨了它们抑制多径干扰的原理和实现方式,分析了剩余跟踪误差情况,总结了相关技术的应用和发展现状。     

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.     

GBAS参考接收机精度对一致性监测影响研究

为研究GBAS参考接收机精度对多参考接收机一致性影响,通过理论推导和仿真验证,建立参考接收机定位精度与多参考接收机一致性(B值)之间的关系。通过接收机数据采集实验,并依据上述理论对GNSS参考接收机伪距等原始观测数据进行处理以及作图分析。实验结果发现随着定位精度提高B值变小,即参考接收机一致性提高。在此基础上给出了一般情况下,满足连续性要求的地基增强系统(GBAS)参考接收机水平定位精度应在0.1 m左右(即分米级)。该实验结果可在GBAS试验时为参考接收机选取提供参考。     

一种GNSS非接触式地理信息采集方法与装置

GNSS是地理信息采集的重要手段.传统GNSS定位采用接触式测量,当待定点卫星观测条件较差或因条件限制无法安置GNSS接收机时,通常利用全站仪或MEMS传感器进行辅助,存在作业效率低、作用范围小、硬件成本高等缺陷,根本原因在于交会依赖于角度观测值.为此,该文给出了一种基于距离交会的GNSS非接触式测量方法,设计了RTK接收机与手持激光测距仪组合的测量装置,摆脱了GNSS非接触式测量对角度观测值的依赖.模拟及实地实验均表明,定位精度可达厘米级,与RTK直接测量的精度相当,该文所述方法简便易行,且装置成本低廉,可有效解决室外GNSS盲点的测量问题.     

WCDMA下行LMMSE接收机算法研究

最小均方误差(MMSE)准则可用在DS-CDMA系统中，能有效地消除MAI和噪声，抗远近效应的单用户接收机和MMSE接收机已成为WCDMA下行链路最有实用前景的接收机。在比较和研究了两种不同结构的LMMSE接收机后，介绍了针对瑞利衰落和多径传输信道而采用的RLS准则的WCDMA下行自适应接收机。仿真结果证实，LMMSE-Rake结构的RLS自适应接收机在严重远近效应条件下具有优良的误码率性能。     

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。     

超宽带系统中盲自适应降秩接收机

针对超宽带系统中的多址干扰和码间干扰问题,提出了一种低复杂度的盲自适应接收机,该接收机首先采用多级维纳滤波算法抑制多址干扰并提取期望信号各多径分量;再进一步采用紧缩近似投影子空间跟踪方法估计信道并进行最大比合并,提高输出信干噪比。仿真结果表明,其误码性能优于匹配滤波器、传统Rake接收机、解相关Rake接收机和基于恒模算法的自适应接收机,且收敛速度较快、复杂度较低。     

GNSS导航型接收机动态单点定位性能对比测试方法

为改善接收机自身定位性能,提高市场竞争力,全球导航卫星系统(GNSS)导航型接收机研制过程中需进行大量的定位测试和对比分析.动态情况下,接收机运动轨迹和实际接收的卫星信号质量实时变化,因此,传统的信号模拟器仿真测试方法不足以真实地反映接收机的定位性能.为反映各接收机的实际动态单点定位性能并能进行接收机对比研究,设计了一...     

高动态场景下GNSS信号自适应载波跟踪算法

相对于城市应用场景,在高速飞行器上搭载的GNSS导航接收机需要承受更大的载波频率动态范围,且测量实时性要求较高,对载波环路的高精度跟踪提出了更高挑战.为此,本文提出了一种自适应载波跟踪算法,在载波跟踪环路中引入模糊控制器,随载波的频率变化自适应调整环路参数,在保证动态适应性的同时提高了测速精度.所提算法利用载波跟踪环路测量值计算模糊控制器的输入变量,采用单输入单输出的Takagi-Sugeno模糊控制模型,实时计算环路滤波器调节系数,具有结构简单且易于实现的特点.本文分别在固定多普勒频率、线性多普勒频率和正弦多普勒频率的场景下进行了分析和仿真.结果表明,所提算法能够在飞行器和接收机间径向运动速度范围±10 km/s,加速度范围±30g,输入载噪比40 dB Hz的条件下,以1 kHz的频率输出径向速度测量值,且测量误差小于3 m/s(1σ).     

利用三差法辅助卡尔曼快速检测周跳

周跳的探测与修复是GPS高精度实时定位的关键问题。针对目前大部分方法对小周跳的探测与修复不灵敏、不适用于动态接收机的问题。首先用三差法将载波相位进行处理,减少待解的未知参量,而后用卡尔曼求解三差观测量的方差和修正数向量对周跳进行探测与修复。实测数据仿真和分析的结果表明,该方法适用于单频、高动态接收机,可以快速、准确的探测与修复周跳。