一种BDS/GPS双系统融合导航的快速选星方法

针对全球导航卫星系统运算量急剧增加的问题,提出一种BDS/GPS双系统快速选星算法.该算法以最佳星座配置法和底座中心法为基础,针对多系统的特点制定选星策略,并对算法进行实验验证.实验结果表明,该算法在保证定位精度基础上有效减少了定位解算的运算量.     

一种GPS/BDS多频单站电离层模型与卫星DCB精化方法

电离层误差与卫星DCB是精密定位中的重要误差源,对于局域增强系统,常规方法是利用单个基准站对这些误差进行精密修正。从GPS/BDS的局域增强应用实际出发,讨论了建立GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星BCB的方法,并利用乌鲁木齐iGMAS监测站验证了该方法的有效性。结果表明,该方法建立的局域电离层模型,与CODE全球电离层格网模型的误差可控制在3.5TECU以内,GPS卫星DCB与CODE发布值可控制在0.5ns以内;BDS卫星DCB与IGG发布值可控制在1.7ns以内,GPS的BCB稳定性比BDS略好;IGSO卫星DCB稳定性优于MEO与GEO卫星。     

一种GPS/BDS多频单站电离层模型与卫星频间偏差精化方法

电离层误差与卫星频间偏差(DCB)是精密定位中的重要误差源。对于局域增强系统,常规方法是利用单个基准站对这些误差进行精密修正。从GPS/BDS的局域增强应用实际出发,讨论了建立GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星BCB的方法;并利用乌鲁木齐i GMAS监测站验证了该方法的有效性。结果表明,该方法建立的局域电离层模型,与CODE全球电离层格网模型的误差可控制在3.5TECU以内;GPS卫星DCB与CODE发布值可控制在0.5 ns以内;BDS卫星DCB与IGG发布值可控制在1.7 ns以内。GPS的BCB稳定性比BDS略好;IGSO卫星DCB稳定性优于MEO与GEO卫星。     

基于BDS/GPS的自动化变形监测系统设计及应用

研究了基于BDS/GPS的自动化变形监测系统设计与实现,及其在茜坑水库主坝中的具体应用实施.针对茜坑水库主坝监测实际情况,制定了相应的BDS/GPS融合数据处理方法.统计了2015年11月至2016年3月期间基于本系统获取的全部站点变形监测结果,系统故障率低于2.6%,监测精度水平方向优于2 mm,高程方向优于3 mm,且坝体下游方向位移与水库水位之间呈明显的正相关性,对水位和该方向位移进行了建模分析,模型拟合效果较好,表明Y方向变形主要由库水位变化引起.证明了本系统能够稳定、连续、高精度地获取土石坝变形结果.     

基于BDS/GPS组合的短基线相对定位性能分析

基于北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)组合定位的时空基准统一,文章详细介绍了BDS/GPS定位的函数模型和随机模型。在载波相位相对定位的算法基础上,编写BDS/GPS组合定位程序处理实测BDS/GPS短基线数据,从空间位置精度因子(position dilution of precision,PDOP)、整周模糊度固定以及定位精度等多方面分析BDS/GPS组合定位的性能。结果表明:BDS/GPS组合的PDOP值要小于单个系统的值,而且稳定性好,双系统的观测精度好于单个系统;BDS/GPS组合的短基线相对定位中单历元模糊度固定率高达98%,比GPS、BDS单系统单历元模糊度固定率分别提高了4.3%和21.0%。BDS/GPS组合的短基线定位精度在E、N方向定位结果优于1cm,U方向定位结果优于2cm,比单GPS系统在E、N方向定位精度分别提高25%、4.7%,在U方向定位精度提高12.8%。     

基于iGMAS产品的BDS/GPS组合RTK定位性能分析

随着各国自主导航系统的快速发展,多卫星导航系统组合定位成为当前研究热点,其可弥补单系统在全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号遮挡严重区域无法提供连续、可靠的定位服务的不足。文章基于国际全球连续监测评估系统(international GNSS MonitoringAssessment Service,iGMAS)产品,研究分析了中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)与美国全球定位系统(Global Positioning System,GPS)组合实时动态定位(Real-Time Kinematic,RTK)性能。静态实验结果表明,开阔区GPS-RTK定位精度优于BDS、BDS/GPS组合RTK定位结果,封闭区BDS/GPS组合定位性能优于单系统定位精度,BDS定位结果优于GPS;动态实验结果表明,在信号遮挡严重区BDS/GPS组合可持续提供定位服务,但服务的可靠性较低。     

基于DCB改正的BDS/GPS/Galileo多频单点定位精度分析

为了实现多频数据融合处理并有效抑制伪距硬件延迟对定位精度的影响,推导了多频标准单点定位的数学模型,给出了多系统双频/三频观测值组合情况下的DCB改正方法,并以5个MGEX监测站连续7 d的实测三频数据进行验证.结果表明,DCB改正后,BDS,GPS,Galileo系统观测值残差的标准差分别减小了74. 3%,66. 1%和71. 2%;单BDS三频单点定位点位精度提高74. 6%;单BDS双频单点定位与三频单点定位精度相当;相比于单BDS,BDS/GPS及BDS/GPS/Galileo组合单点定位精度分别提高了18. 9%和24. 6%,取得了三维3. 640和3. 385 m的定位精度.     

基于GPS的电离层行扰探测

在基于电离层薄层模型的情况下,利用GPS探测技术研究了电离层在2003年3月31日发生扰动的事件.研究结果表明:在2003年3月31日期间发生了两类大尺度电离层行扰(TID),一类可能是由于磁暴期间极光区极光电急流的焦耳加热所激发的,其扰动幅度约为1.4TECU,扰动速度约为350m/s,扰动主周期约为40min,基本是向赤道方向传播的;另一类可能是由东南沿海的热带风暴所激发的,其扰动幅度为1.11 TECU,扰动速度为479 m/s,扰动主周期约为40min,沿西北方向传播.     

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。     

基于改进的电离层延迟的BDS周跳探测方法

针对电离层延迟变化较剧烈时,现有的北斗导航卫星系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)双频周跳探测方法探测效果会降低的问题,文章提出了改进的电离层延迟法,该方法首先基于灰色理论对电离层延迟变化量进行预测,然后根据实际值与预测值之差构造的电离层残差量作为新的周跳探测量进行周跳探测;通过实验验证了该方法在电离层延迟变化较剧烈,尤其在低采样率、低卫星高度角时,能有效弥补原来方法存在的不足。     

GPS/BDS组合系统中粒子滤波算法

为了解决传统单一卫星导航系统存在的可靠性低和定位精度差等问题,在分析单系统导航定位原理及GPS/BDS组合导航定位解算的基础上,引入标准粒子滤波（PF）算法和高斯粒子滤波（GHPF）算法对组合系统进行定位解算,并对不同滤波算法做出了比较和分析。仿真结果表明,粒子滤波的滤波效果优于扩展卡尔曼滤波算法。     

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。     

基于GPS/GIS的虚拟港口可视化建模

针对港17现场物流过程,港机健康状态等监测问题,提出一种分布式港口监测系统,并着重研究其监测终端子系统中的虚拟港口可视化建模.该虚拟港口将全球定位(GPS)技术、地理信息系统(GIS)技术与虚拟现实(VR)技术相结合,基于分布式港口监测系统实现对港口的虚拟可视化监测.通过构造港机零部件标准3D模型库,实现对虚拟港机面向对象的层级模块化几何建模和GPS数据驱动的运动建模.在构建的分布式港口监测系统网络原型上的测试实验表明,此建模方法能够满足监测可视化要求.     

基于GPS的双频电离层修正算法研究

电离层延迟是影响GPS卫星导航的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟修正的方法。本文在分析各修正方法优缺点的基础上,设计了一种利用双频点伪距及载波相位观测量来消除观测路径上的电离层延迟量方法,并在修正的过程中加入了检测和修复周跳的算法,提高了该方法的精度。     

基于COSMIC数据开展全球电离层foF2建模及变化特征研究

电离层foF2是短波通信、天波超视距雷达系统所需的关键环境参数,使用2006—2014年COMSIC(constellation observing system for meteorology, ionosphere, and climate)掩星电离层数据和多项式方法,自主构建了高精度全球电离层foF2经验模型,并使用2015—2019年观测数据进行独立检验。本模型结果与建模及独立检验时段电离层foF2观测数据的相关系数分别为0.948和0.937,平均偏差分别为2.38%和3.08%,相对误差分别为11.72%和12.69%。利用该模型研究了电离层foF2时空变化特征,结果表明电离层foF2日夜变化幅度随纬度增加而变大,春秋分季期间南半球日夜变化幅度显著高于北半球,而夏季半球则远低于冬季半球。电离层foF2季节变化幅度随纬度增加而变大,夜间电离层foF2的季节变化以年特征为主,白天则包含了显著的年、半年特征,夜间季节变化幅度明显高于白天,南半球显著高于北半球。电离层foF2中纬槽现象主要出现在春秋分季夜间,经度方向四波结构主要出现在太阳活动低年和春秋分季期间。     

BDS/GPS实时钟差估计及其精度分析

全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)实时精密单点定位(precise point positioning, PPP)具有实时、广域定位的优点,目前在应用中存在实时钟差估计精度低的问题。文章利用平方根信息滤波(square root information filter, SRIF)实现实时卫星钟差滤波估计,采用全球80个国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)和多模GNSS试验跟踪网(Multi-GNSS Experiment, MGEX)的测站数据进行实时估钟,估钟结果与德国地球科学研究中心(GeoForschungsZentrum, GFZ)事后钟差进行对比,GPS钟差精度约为0.27 ns,北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星为1.37 ns,倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Orbit, IGSO)卫星...     

BDS/GPS双模静态PPP定位精度与收敛性分析

随着仪表引导系统(instrument guidance system,IGS)精密星历实时化计划的推进,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)精密单点技术已成为精密定位领域的一个热点。文章实现了北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)双模静态精密单点定位(precise point positioning,PPP)算法,并采用武汉大学发布的15 min精密卫星轨道与5min钟差产品对亚太地区多个测站实测数据进行BDS/GPS单模与双模静态PPP精度与时间收敛性的分析。从亚太地区多个测站的分析结果得出:BDS静态PPP充分收敛后的水平精度优于5cm,且北向精度优于东向,高程精度略差,优于10cm;对于收敛性,水平方向收敛速度快于高程方向,整体上为70~250个历元,BDS静态PPP定位结果逐渐收敛,但是天向存在收敛不充分现象;相对于GPS,目前BDS的PPP精度和收敛性比GPS略差,但充分收敛后目前可实现厘米级的绝对定位;BDS/GPS双模静态PPP收敛性优于单模,定位精度与GPS单模相当。     

GPS/BDS/GLONASS组合系统相对定位选星算法

通过分析多系统相对精度衰减因子(RDOP)与选星数的关系,借鉴选星前后几何精度衰减因子(GDOP)差值随选星数变化的负指数衰减模型,利用从苏州获取的卫星数据,对选星前后的RDOP差值与选星数的关系进行了分析。根据可见星的空间分布规律,提出了一种基于卫星高度角和方位角进行分区筛选的快速选星算法;并利用从河南获取的卫星数据对该算法进行了验证。结果表明,该算法具有良好的稳定性,相比于最小RDOP法,以损失少量的精度换取了计算量大幅度的减少。     

附加IRI模型约束的全球电离层建模及定位精度分析

采用载波相位平滑伪距的全球电离层建模方法,确定了添加国际参考电离层（IRI）模型约束和不同数据选取策略的有效性和必要性。实验分析表明,采用P₁、P₂原始双频观测数据并添加IRI模型约束后,部分历元电离层建模的整体效果得到了显著提高,在观测数据不足的区域内定位误差在北、东、高方向上分别减小了0.260 m、0.146 m和0.103 m,验证了该方法的有效性;将C₁观测值作为低精度数据取代缺失P₁观测值后,电离层建模的整体效果进一步提升,但损失了模型精度,在观测数据不足的区域内定位误差在北、东、高方向上分别增加0.524 m、0.111 m和1.549 m,说明了利用P₁、P₂双频观测数据的必要性。     

GPS与格洛纳斯电离层电子总含量建模的差异性分析及改进

为了提高多模GNSS(global navigation satellite system)电离层电子总含量(TEC)的计算精度,基于全球及中国区域研究了GPS(global positioning system)TEC和GLONASS(global orbiting navigation satellite system)TEC的差异及变化规律.GPS TEC精度要优于GLONASS TEC,两者相关性随纬度降低而降低,并且GLONASS TEC较之GPS TEC存在一定程度的低估;TEC精度差异与星座配置、信号体制及轨道周期差异有关,并受到本地时影响,F2层临界频率(foF2)存在类似情况.基于GPS TEC和GLONASS TEC的差异性,对组合建模时伪距观测权函数进行改进,平均偏差约改进20%,内符精度约改进15%.