李光成[1]2003年在《北斗卫星定位解的高程获取研究》文中研究指明本文介绍了北斗卫星定位基本原理、定位方法、定位解算、应用,由于定位解算时高程要已知,高程需要利用数字地图内插而得到。因此,本文对各种常见的确定性内插方法进行了探讨,全面地讨论了这些内插方法适用前提及其优缺点,并对它们的重要细节性问题进行了补充。针对距离倒数内插法的缺点,对其进行了改进。对Kriging内插法进行了详尽地分析,最后,比较了几种内插方法生成的表面,结果表明,在顾及采样点的空间相关性、趋势、各向异性情况下,Kriging内插方法输出的表面要好于其它内插方法输出的表面。
靖守让[2]2016年在《面向提高精度和可用性的卫星导航数据处理技术研究》文中进行了进一步梳理精度和可用性是卫星导航系统的重要指标。传统包含5状态变量的粗时定位方法能够在植被遮挡、室内等弱信号环境下利用亚毫秒伪距实现定位,从而提高服务可用性,然而其需要已知接收机概略位置。此外,北斗卫星导航系统采用混合星座设计,具有GEO卫星电文速率高、广播格网点电离层信息等特点。GEO卫星的高电文速率为实现快速定位提供了可能,合理使用区域格网点电离层信息能有效提高单点定位精度。在上述背景下,论文围绕提高卫星导航系统精度和可用性展开研究并取得以下成果:(1)针对传统广播历书直接拟合方法获得历书参数精度较低的问题,提出基于长半轴补偿的广播历书改进计算方法,通过在参数拟合时增加角速度变化量并将其转换为长半轴补偿值的方法计算广播历书参数。算例表明,该方法能使历书参数的URE由传统方法的约2000米降低为优于900米。此外,重新定义包含角速度变化量的9参数历书,能够使URE再提高一倍以上。(2)针对传统粗时定位方法需要已知接收机概略位置的问题,提出基于伪距模糊搜索的改进粗时定位方法和高精度时钟辅助下的模糊搜索快速定位方法,并提出使用星间距离与最大伪距差值的关系减小搜索空间,能够在概略位置未知时实现快速定位。算例表明,在信号捕获后的亚毫秒伪距情况,使用IGS的mars测站L1频点观测数据,改进粗时定位方法的平均备选模糊组合数约为672,在1、3和5秒偏差的情况下,定位成功率分别为99.96%、99.86%和99.79%,其他测站成功率可达100%。另外,遍历多个测站观测数据表明,当辅助时间精度优于15微秒时,能够100%实现快速定位;优于25微秒时,能够99%实现快速定位。(3)利用北斗系统中GEO卫星导航电文速率高、帧同步时间短的特点,分别提出高程假设与多普勒辅助的快速定位方法,能够在非GEO卫星完成帧同步之前利用GEO伪距和辅助信息计算概略位置并实现快速定位,同时避免了GEO卫星粗定位可能出现解算失败的问题。算例表明,在高程辅助下即使只有3颗GEO卫星伪距可用仍可以实现快速定位;在有充足多普勒信息辅助的情况下即使GEO观测伪距数小于3,也可以实现快速定位。(4)针对仅部分伪距可使用电离层格网修正时难以确定格网和Klobuchar模型修正后定位精度优劣的问题,提出基于位置精度因子PDOP比较的电离层修正方法。通过利用格网和Klobuchar模型可修正观测量的PDOP构建检验量用于选择电离层修正方法以提高定位精度。算例表明,该方法的定位精度能达到甚至略优于格网和Klobuchar模型修正的较优结果,与不进行选择的最坏情况相比kun1、chu1和lah1测站定位精度分别提高18.1%、16.5%和19.9%。最后,总结论文主要工作。论文研究成果已应用于卫星导航系统的各型号接收机和信号源的项目研制中。
张先清[3]2009年在《卫星定位系统在炮兵测地中的应用研究》文中研究表明继美国“子午仪卫星导航系统”之后,美、俄两国分别建立了GPS和GLONASS全球定位系统,两个系统都是全球覆盖、全天候、实时快速的高精度导航定位系统。自1993年起,美、德、加、英等国军队均已装备了第叁代大地测量型GPS接收机。目前,外军相继推出了Ashtech 3DF接收机、Ashtech Z-12双频GPS接机、ProMARK X差分测量GPS接收机等。外军还广泛利用GPS技术对现有装备进行改造,从而使原有系统的精度、可靠性等方面都有了极大提高,如美军在增强型定位报告系统(EPLRS)中引入了GPS系统,从而极大地提高了该系统的快速定位定向能力。美军还将GPS系统大量地引入了精确打击武器的制导系统,从而使精确打击武器的精度、可靠性以及全天候作战能力都大为提高。高新技术特别是信息技术的迅猛发展,对炮兵测地保障也提出了更高的要求,为高技术条件下的我军炮兵测地保障赋予了新的特点。随着2003年5月24日我国第叁颗“北斗一号”卫星的发射升空,我国已经建立了一个由叁颗导航卫星组成的卫星体系。本课题研究的“北斗一号”卫星定位系统是我国自行开发的同步卫星定位系统。该成果以“北斗一号”卫星定位系统为通信平台、以掌上型电脑PDA为载体,研究开发了适用于炮兵部队作战使用的“北斗一号”炮兵定位仪和“北斗一号”炮兵射击指挥仪,并研究了“北斗一号”卫星系统在炮兵高程控制测量、连测战斗队形、观察所作业、炮兵射击指挥、部队导航等方面的应用,分析了精度。对未来“反台独”应急作战中,实现炮兵高效、自主侦测保障,提高炮兵作战效能具有极其重要的意义。
赵彦青[4]2013年在《北斗卫星导航系统定位算法研究和GDOP分析》文中研究表明北斗卫星导航系统是全球四大导航系统之一，随着“北斗一代”系统在过去发挥的巨大作用，“北斗二代”卫星导航系统的发展与应用也受到越来越多人的关注和研究。北斗全球定位系统的建成对生产生活、科学研究及国防建设和国家安全等方面将会产生巨大的影响。本文的研究工作就是在此背景下，对北斗系统的定位算法进行理论研究和仿真分析。首先，本文对全球四大定位系统的组成、所使用的坐标系统和时间系统、工作原理进行了简要介绍。然后对卫星的轨道理论进行了详细的分析、建立北斗系统定位的数学模型。根据卫星轨道理论推导出进行定位解算时所需观测量——卫星位置的计算方法。根据北斗系统的空中卫星轨道参数模拟了不同轨道特性的星下点轨迹，以此为基础建立了导航系统的空中星座，并分析了“北斗一代”和“北斗二代”系统的可见星数目和覆盖范围。其次对北斗系统的定位算法进行了详细推导，其中包括基于最小二乘的PVT解算、改进的最小二乘算法、卡尔曼滤波算法。在算法推导过程中定义了与定位精度密切相关的几何精度因子GDOP，在分析北斗系统的GDOP基础之上提出一种新的选星方法。在理论推导的基础上对“北斗一代”系统的定位精度、最小二乘算法的解算过程及定位精度、“北斗二代”系统的GDOP值、卡尔曼滤波算法的实现过程进行仿真并对仿真结果进行分析。最后对组合系统的定位算法进行研究和仿真分析，其中包括北斗/GPS组合定位和北斗/GPS/Galileo组合定位的数学模型建立、与单系统定位相比需要解决的问题、多系统组合定位时星座的可见星数目和GDOP分析。
周巍[5]2013年在《北斗卫星导航系统精密定位理论方法研究与实现》文中认为北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System）是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，遵循―先区域、后全球‖的总体思路，北斗卫星导航系统按照―叁步走‖的发展战略稳步推进。2012年12月27日，国务院新闻办举办―北斗卫星导航系统正式提供区域服务‖新闻发布会，正式宣布北斗在亚太地区正式开通服务，同时公布了正式版本ICD文件。作为国家战略性新兴产业，北斗卫星导航系统在保障国家经济社会安全，促进国家信息化建设，转变经济发展方式，推动国防现代化建设等各方面发挥着重要作用。区域系统的建成使我国的卫星导航产业发展进入井喷期，使北斗应用产业化全面到来。在国外卫星导航产业化规模发展尤其是GPS垄断式市场应用下，提升用户使用信心，将系统需求优势转变为自身的市场强势和产业强势，是北斗卫星导航系统应用产业化的当务之急。基于载波相位观测量的静态和动态相对定位技术是未来北斗应用的主要模式，是建立和维持时空基准的前提，也是精密测绘、大气科学与地球科学等基础研究的重要手段，是聚集北斗高精度应用的主要方向。北斗区域系统是国际上首个由异构星座（5GEO+5IGSO+4MEO）组成的导航系统，由于星座分布、信号内容、轨道精度、观测数据质量等均与GPS存在差异，研究利用北斗实现高精度静态和动态相对定位、论证其可行性及精度，对增强系统应用前景、提升系统应用信心具有重要作用。本文着眼于北斗高精度应用，系统研究了北斗精密定位理论和方法，突破了数据质量分析、数据预处理、模糊度解算、参数估计等关键技术，提出了一套可行的北斗高精度静态、动态相对定位的算法模型，并利用丰富的实测数据，开展了北斗静态测量基线网可行性研究与精度验证，实现了北斗动态相对定位、RTK及北斗/GPS组合定位，验证了所涉及理论与方法的正确性、北斗应用于高精度测量领域的可行性及指标。同时，本文积极开展北斗应用实践研究，基于北斗高精度定位技术解决了测控设备动态性能检验和精度鉴定的难题，以促进北斗在高精度测量领域的发展。本文的主要工作和创新点概括如下：1．依据北斗观测数据特征，给出了北斗相对定位的观测模型、误差模型和随机模型。鉴于由原始观测量组成的各种线性组合在数据预处理、模糊度解算、电离层延迟改正等方面的优势，详细分析了宽巷组合、无电离层组合、电离层残差组合及MW组合观测量的特点；参考GPS数据处理中误差改正的消除方法，给出了卫星轨道误差、卫星钟误差、电离层延迟、对流层延迟和多路径效应、观测噪声的定义、特性及改正方法。2．定量分析了北斗伪距和载波观测量精度。提出了基于伪距/相位组合分析伪距测量噪声和多径影响的方法，综合分析了北斗区域系统中不同类型卫星（GEO/IGSO/MEO）在叁个频点的观测噪声特征；通过零基线实验和广播星历精度评估实验，获得了对目前北斗相对定位基础数据质量的全面认识。提出了一种利用无电离层组合探测粗差、综合利用MW组合及电离层残差合组合探测周跳、利用无几何组合修复周跳的北斗数据预处理方案，并利用实测数据验证了该方案的有效性。3．通过现有GNSS模糊度固定方法在北斗中应用的综合分析和比较，优选了符合北斗实际数据特点、且性能可靠的准电离层模糊度固定方法，并将其应用于北斗静态相对定位中，有效提高了模糊度固定成功率；研究了LAMBDA方法应用于北斗模糊度固定的适用性，利用模糊度协方差阵降相关处理后的条件方差，分析了LAMBDA方法在较少历元情况下北斗模糊度固定的有效性，为北斗动态相对测量中模糊度的快速固定提供了依据。4．提出利用非差数据进行北斗相对定位的理论与方法，详细给出了非差数据的模糊度固定方法，证明了该方法与传统的基于双差数据进行相对定位的一致性。相比于双差数据，非差观测数据相互独立，包含更多信息（如钟差等），数据处理更加灵活便捷。利用两条基线分别进行单基线静态相对定位、动态相对定位和动态对动态相对定位实验。结果表明：利用该方法静态相对定位精度达到mm级，动态相对定位和动态对动态相对定位精度水平方向优于2cm，高程方向精度优于4cm。5．立足于北斗高精度用户急切关心的可行性和精度问题，开展了北斗静态测量基线网实践与精度验证研究，利用北斗试验评估系统和北斗试验网双模接收机构建了涵盖长、中、短基线的基线网，系统研究了基线网数据处理方法，设计了多种相位组合观测量相结合的数据质量控制策略和内外符相结合的精度检验方案，实现了mm量级精度的北斗静态相对定位，通过站坐标及基线的重复精度、模糊度固定成功率、定位残差等指标全方位开展了与GPS的综合比较研究，论证了未来北斗应用于大地控制网建立的可行性和可达到的精度指标。6．深入研究了北斗动态相对定位的理论与方法。实现了基于前向Kalman滤波和双向Kalman滤波的北斗动态相对定位算法，研究了由于卫星升落模糊度参数增减引起的待估参数向量维数发生变化的解决方法。编制了北斗动态相对定位软件，利用实测数据实现了厘米量级北斗动态相对定位，并研究了动态条件下基线长度、参数估计方法等因素对定位精度的影响，结果表明：北斗动态相对定位精度可达到厘米级；可用性方面，由于北斗接收机信号失锁情况出现频繁，卫星观测几何降低和卫星重新捕获收敛精度较差，此时定位结果出现大量野值点，可用性较低。7．为改善北斗在观测几何不理想下情况下动态定位的可用性，针对当前研究热点GNSS组合定位，研究了北斗/GPS组合定位中时空系统统一等关键技术，由于目前北斗还未公布与GPS系统时差，本文提出了系统内独立组差的系统时间差消除方法，简化了运算步骤，并利用实测动态数据进行了组合定位解算，结果表明：在精度上，北斗/GPS组合获得的定位精度比采用单北斗略优，其优势主要体现在可用性得到较大幅度提升。8．探讨了北斗RTK的实现方法，在对RTCM2.3电文类型中利用电文18/19（载波相位/伪距原始观测值）和电文20/21（载波相位/伪距改正值）进行差分定位的特点进行了深入的分析的基础上，对支持RTCM格式的北斗RTK差分电文进行了预定义，分别采用静态基线实验和动态基线实验的方式实现了北斗RTK并对定位结果进行了分析。9．开展了基于北斗动态相对定位的测控设备精度鉴定理论与方法研究，在北斗定位精度指标验证的基础上，构建了北斗精度鉴定系统，研究了精度鉴定数据处理方法，并基于该系统完成了某雷达的精度鉴定实验，对于及早了解设备的跟踪性能与测量精度，查找、分析设备问题起到了重要的指导作用。
张云龙[6]2018年在《北斗双天线高精度变形监测关键技术及其应用研究》文中研究说明目前北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)可在亚太地区提供导航、授时和短报文信息服务,BDS定位技术在变形监测领域的应用日益成为研究热点之一。精度、成本、实时性是BDS变形监测需要解决的关键问题,北斗变形监测技术通常采用双差模型进行静态定位,解算周期一般为数小时,硬件为多频多模测地型接收机(>￥46,000),静态定位可以实现毫米级定位,但是仍然不能满足大部分结构体监测成本和实时性的要求,亟需研究一种基于低成本接收机的北斗单历元高精度定位算法。本文以国家自然科学基金(51378057)、城市空间信息工程北京市重点实验室开放研究基金课题(2016101)为依托,在系统总结国内外GNSS(Global Navigation Satellite System)硬件设备、模糊度固定算法和高精度定位模型基础上,以时钟同步双天线单频接收机为硬件基础,研究了北斗单差精密随机模型对单频模糊度固定的影响,在此基础上提出了综合变形特征和最大位移约束改进的部分模糊度算法。通过室外试验,研究了超短基线和短基线坐标时间序列的主要误差特性及误差后处理消除方法,构建了未校准相位偏差(Uncalibrated Phase Delay,UPD)实时改正滤波模型和北斗/GPS抗差移动窗口定权位移探测模型。结合工程结构体监测实例,验证了北斗双天线变形监测技术的有效性。本文的主要研究内容如下:(1)构建了北斗单差精密函数和随机模型,理论结合实际数据验证了基于时钟同步双天线接收机单差模型(UPD=0)在高程方向精度明显高于双差模型。利用统计假设检验理论证明了 B1频率伪距和载波观测值之间相关性的显着性,说明了构建精密随机模型的必要性。(2)研究了精密和经验随机模型对北斗单频模糊度固定的影响。建立了考虑观测值之间相关性和附加基线长度约束的观测计算模型,结合静态试验数据,发现精密随机模型可以提高模糊度固定成功率,Ratio临界值设为3,可以有效避免异常模糊度的产生;精密随机模型未考虑多路径误差,短基线的模糊度固定效果较差。(3)针对北斗单频模糊度固定效果差问题,提出了 IParLAMBLDC(Improved Partial LAMBDA with Baseline Length and Deformation Characteristics Constraints)模糊度固定算法,显着提高了模糊度搜索效率和固定成功率,略低于GPS L1频率。通过青海省共玉公路冻土路基、李家峡大坝及甘肃省徽县330kV输电通道碎石土边坡数值模拟,分析了边坡主滑方向和当地站心坐标系(Site-Centric coordinate system,SCS)几何关系,明确了结构体变形特征和最大位移的确定方法。(4)分析了超短基线和短基线坐标时间序列残差的主要变化特征。结合室外静态试验,发现超短基线单差模型定位精度主要受UPD影响,UPD未改正单差模型精度与双差模型基本一致,UPD改正后单差模型定位精度有所提高,特别是高程方向提高幅度最大;短基线定位精度主要受多路径效应影响,多路径误差消除后,极大提高了单差模型定位精度。(5)基于UPD移动均值滤波模型不能满足结构体实时监测要求,提出了 UPD自回归滑动平均(Auto-Regressive and Moving Average,ARMA)实时改正滤波模型。通过静态和位移加载试验,利用费歇尔假设检验和位移探测一致性方法,证明了UPDARMA实时改正滤波模型在位移探测方面的优越性;结合通风管冻土路基监测实例,验证了该模型用于冻土路基冻融变形监测的有效性。(6)基于北斗单差单频模型冗余度低、定位精度差等问题,提出了短基线(1km)北斗/GPS抗差移动窗口精密定权Kalman滤波模型。结合室外试验,发现等价权抗差可以加速概略坐标固定到准确坐标,提高坐标精度;位移探测精度随着窗口的增大将显着提高,移动窗口参数与可探测位移收敛速率基本成反比关系,该算法适用于具有蠕变特征结构体的高精度监测。(7)设计了北斗变形监测预警预测分析系统。基于C#网络技术,以PostgreSQL为数据管理平台,研发了北斗变形监测预警预测分析系统,包括数据采集、数据传输、数据处理与分析、数据管理、数据发布等子系统;以李家峡大坝为例,实现了北斗/GPS监测数据查询、实时显示、报表生成、预测分析和预警等功能,并分析了时钟同步接收机技术用于变形监测领域的优越性。(8)针对大坝GNSS变形监测成本过高问题,提出了一种改进的GNSS监测方案。通过李家峡大坝叁维模型数值模拟,选取大坝主要变形部位作为时钟同步双天线接收机的GNSS监测点位,仅需布设一台时钟同步双天线接收机,实现了大坝运行状态的评估,显着降低了监测成本。根据大坝安全系数和监测关键点位位移的关系,制定了位移预警标准,利用模糊神经网络方法验证了该标准的有效性。(9)以甘肃省徽县330kV输电通道碎石土边坡监测为例,提出了适用于大范围线型工程结构体BDS/GPS滑坡监测方案。基于层次分析法初步评判了滑坡地质灾害的易发性,通过粗糙神经网路模型评判滑坡的稳定性级别,选取属于危险等级区域的边坡进行重点监测,提高了 GNSS接收机设备资源的使用效率;建立了相应数值分析模型,对碎石土滑坡区域进行了模拟计算,验证了 BDS/GPS抗差移动窗口定权模型可以用于具有蠕变特征滑坡的监测。
李盼[7]2016年在《GNSS精密单点定位模糊度快速固定技术和方法研究》文中进行了进一步梳理GPS精密单点定位(Precise Point Positioning,简称PPP)是二十世纪九十年代末发展起来的一种空间定位技术,它集成了GPS标准单点定位和GPS相对定位技术的优点,是GPS定位技术中继实时动态定位(Real Time Kinematic, RTK)技术后出现的又一次技术革命。由于多GNSS(GPS/GLONASS/BDS/GALLIEO)系统集成能为PPP提供更为丰富的观测信息,提高平差系统的冗余度,改善定位精度及可靠性,而固定模糊度能够充分利用载波相位模糊度整数特性,显着提高短时间内PPP尤其是东西方向的定位精度,也可为PPP解的质量检核提供丰富的信息。因此近年来,多系统组合PPP和PPP固定解成为GNSS领域的研究热点。历经约十年的快速发展,GNSS在系统布设方面取得了重大进展,GPS PPP固定解的基本理论与技术问题已经得到较好的解决。但是,有关多系统组合PPP和PPP固定解的研究通常是分开进行的。对于GPS PPP模糊度固定,目前仅有CNES分析中心公开提供吸收了相位小数周偏差(Fractional Cycle Bias, FCB)的GRGS整数卫星钟差产品,尚无其他机构公开提供相应于各分析中心精密产品的FCB改正数,这极大地限制了PPP固定解技术相关研究与应用工作的展开。而在用户端,现阶段GPS PPP的首次固定时间依然长达30分钟或以上,这与当前网络RTK的模糊度初始化时间还有相当距离。这也是目前制约PPP技术发展与应用的瓶颈。因此,随着PPP技术的不断发展,开发GPS FCB服务系统已成为PPP固定解研究和应用的迫切需求,加快PPP固定解首次固定速度也是PPP技术推广应用过程中必须解决的关键问题。针对上述需求和问题,本论文旨在：1)在服务端,系统深入地研究高精度GPS/BDSFCB估计的算法,分析影响FCB估计精度的多项因素,建立评估FCB产品内部和外部质量的手段与方法,最终开发出能公开提供GPS FCB产品的服务系统,以推动GPS PPP固定解的深入研究与应用；2)在用户端,针对PPP全模糊度固定失败的情况,提出自动寻找满足bootstrapping成功率和ratio-test的部分可固定模糊度子集的方案,实现PPP部分模糊度固定,以提高PPP获得固定解的概率。在GNSS PPP模糊度固定方面,分别从GPS+BDS双系统组合PPP模糊度固定,以及利用GLONASS观测值信息辅助GPS/BDS单／双系统模糊度固定两个角度,实现多GNSS PPP模糊度固定算法,深入分析多GNSS观测条件对PPP固定解性能的影响。论文的主要工作和贡献如下：(1)系统总结了当前GPS精密单点定位数学模型和模糊度固定的基本理论与方法。从最基本的函数模型出发,推导了影响PPP模糊度参数整数特性的小数周偏差的具体误差组成。对基于单站PPP解的FCB估计算法进行了改进,使用最小二乘整体平差解算区域／全球范围内的卫星端FCB改正数。并在此基础上,开发了一套GPS FCB产品估计与服务系统,可供全球PPP用户利用对应各分析中心的FCB改正数实现PPP固定解。并从内符合精度、与CNES整数产品互符合性,及各场景实际PPP固定解效果等方面对产品质量进行了细致分析。内符合精度方面,GPS卫星WL和NL模糊度的平均利用率分别为93.7%,89.9%；WL模糊度残差在+/-0.2周以内比例为94.2%,窄巷模糊度残差在该范围内的比例为93.7%。与CNES提供的整数卫星钟改正数相比,两套产品WL FCB几乎所有的互差都在+/-0.05内,而窄巷FCB 97.4%的互差都在+/-0.075周内。PPP固定解算例方面,相比PPP浮点解,固定解将1h静态PPP东、北、高分量上的平均RMS偏差分别减少44.4%,28.6%和25.0%；将80分钟左右的车载动态数据叁分量上的定位偏差改善78.2%,20.8%和65.1%；应用于GRACE卫星定轨上,可将A/B双星径向、切向和法向的偏差RMS分别减少23%,37%和43%。(2)针对传统的GPS PPP全模糊度固定(Full Ambiguity Resolution, FAR)受待估参数较多、参数相关性较强,初始阶段部分模糊度精度较低等因素影响容易失败的特点,提出了一种能依据bootstrapping成功率和ratio-test检验,从降相关的模糊度集合中选出满足检核条件的模糊度子集的部分模糊度固定(Partial Ambiguity Resolution, PAR)方法。使用该方法,在FAR失败的情况下,依然有可能成功固定部分模糊度子集,从而保留固定解。实验结果表明：静态PPP解算,FAR的平均首次固定时间(Time to First Fix, TTFF)为26.5分钟,而PAR为20.1分钟,相较FAR将TTFF减少了24.2%；动态PPP解算,TTFF由FAR的39.1分钟减少到PAR的30.9分钟,平均减少了20.9%。对于历元固定率,静态PPP解算由FAR的83.4%提高到PAR的97.7%,动态PPP解算由FAR的77.6%提升到PAR的94.7%。与FAR相比,使用该方法可以较为显着缩短PPP首次固定时间,提高历元固定率。(3)讨论了BDS系统特有的相关误差的处理策略,分析了BDS卫星端伪距多路径对BDS FCB估计的影响,实验表明：不考虑该项误差改正,BDS所有卫星的WL模糊度平均利用率由91.8%降为80.4%,且WL模糊度残差RMS由0.106周增加到0.113周。针对基于BDS单系统PPP的FCB估计对测站观测条件限制较高、浮点模糊度估值精度较低的不足之处,提出基于GPS+BDS组合PPP模型估计BDS FCB的方法,提高了测站数据利用率和BDS FCB估值精度。分析了BDS宽巷和窄巷FCB的时变特性,结果表明：BDS卫星WL FCBs在接近30天的时间内变化不超过0.1周,BDS NL FCBs在15min间隔的相邻时段内的变化值绝大部分不超过0.1周,其中,90.5%的变化量在0.075周之内。根据以上分析,本文每天估计一组BDS WL FCB,每15min估计一组BDSNL FCBS。基于BDS PPP固定解的算例验证了BDS FCB具有较高的质量,相较浮点解能较显着提高定位精度。(4)利用提出的部分模糊度固定方法实现了GPS+BDS双系统模糊度自适应融合。基于估计的双系统FCB首次实现了BDS单系统、GPS+BDS组合PPP模糊度固定解。详细分析了双系统PPP固定解相对于单系统固定解在首次固定时间和历元固定率方面的改善。结果表明：单BDS PPP固定解静态和动态模式下通常都需要长达数小时的首次固定时间,历元固定率通常低于30%。单GPS PPP固定解静态和动态模式的首次固定时间分别约为20和30分钟,固定率分别为97.1%和95.0%。无论对于GPS还是BDS,增加另一系统的观测数据均可改善单系统PPP固定解。基于GPS+BDS组合的双系统PPP固定解可以取得最短的首次固定时间以及最高的历元固定率,其静态和动态模式下的平均首次固定时间约为16.7和24.5分钟,平均固定率为99.5%和98.8%。(5)提出了利用GLONASS观测信息辅助GPS、BDS单/双系统模糊度固定的策略。结果表明：集成GLONASS观测值为PPP带来了更多的冗余信息,可有效提高待固定模糊度参数的估计精度,从而改善固定解性能。GLONASS辅助可将不同模式PPP固定解的首次固定所需时间减少约10-20%,显着加快了PPP首次固定速度,同时也能在不同程度上提高各模式的历元固定率。静态和动态模式下,GLONASS辅助双系统固定解平均首次固定时间分别为14.0和20.1分钟。
何锡扬[8]2016年在《BeiDou叁频观测值的中/长基线精密定位方法与模糊度快速确定技术》文中进行了进一步梳理GNSS精密相对定位(Precise Relative Positioning)是二十世纪八十年代发展起来的一种空间定位技术,是最早发展的一项GNSS精密定位技术。经过叁十余年的发展,GNSS精密相对定位的基本理论与实践问题都已成熟,相关的测量技术规范也已经制定。因其精度高、速度快、无需通视、可全天候观测及成本相对低廉等优点,在大地测量、工程建设、地球科学研究等领域得到了广泛应用,成为众多领域不可或缺的一项重要技术。尽管如此,GNSS精密相对定位技术仍然存在一些局限性。在中/长距离情况下,因大气延迟误差无法通过双差消除,且难以快速分离,导致模糊度难以快速固定,制约了其在某些场合中的应用,该问题一直是众多学者一直致力于解决的关键问题。除GPS外的其它导航卫星系统如BeiDou、Galileo及GLONASS的建设和发展,为GNSS精密相对定位技术的发展带来了新的机遇,使GNSS精密相对定位技术再一次成为研究热点。对于中国自主研发的BeiDou导航卫星系统,其性能迫切需要评估和测试。本论文旨在基于BeiDou叁频观测值,研究适用于BeiDou观测值的模糊度解算方法和策略,缩短BeiDou中／长基线的固定时间,建立一套完整的BeiDou中／长基线快速定位服务系统。本文的的主要工作和成果如下：(1)阐述了精密相对定位的数学模型、解算方法,总结了BeiDou中／长基线模糊度解算面临的主要问题。首先分析了精密相对定位所受的误差影响,指出了短基线和中／长基线在误差影响方面的差异,进而给出了相应的短基线模型和中／长基线模型以及相对定位随机模型；讨论了求解基线参数和模糊度参数的平差模型；结合中／长基线模型的误差影响因素、BeiDou信号和星座的特点,总结分析了BeiDou中／长基线模糊度快速解算面临的主要问题。(2)从观测值残差和组合观测值的角度对BeiDou观测值的特征和质量进行了系统分析,并基于实测观测值建立了适用于BeiDou观测值的随机模型。首先对零基线和短基线观测值残差进行了分析,确定了BeiDou观测值的噪声和多路径误差的量级；随后从组合观测值的角度对BeiDou伪距和相位观测值的特征和质量进行了详细分析,证实了BeiDou伪距观测值中存在的明显的系统多路径误差,对该系统误差在单差、双差情况下的特性进行了分析和总结,并分析了该系统误差对宽巷模糊度解算的影响；根据观测值残差随高度角的变化特征,建立了适用于BeiDou观测值的随机模型。(3)提出了一种适用于活跃电离层环境的BeiDou叁频周跳探测与修复新方法。通过构建两个超宽巷组合和一个窄巷组合进行探测周跳：两个超宽巷组合的周跳可以以较高成功率进行探测,探测第叁组合周跳时则引入历元二次差以削弱残余电离层误差的影响。推导并讨论了第叁组合与传统双频GF组合之间的联系,并对叁个组合的探测成功率进行了理论分析,依据观测噪声与高度角的关系给出了合理的探测与修复策略。实测数据表明,新的探测方法相比双频方法和现有的叁频方法,探测效果有明显改善。(4)对BeiDou叁频相位线性组合观测值进行了系统性分析,根据电离层、噪声指标等对实数线性组合进行了分类；根据巷数(表征波长大小)、电离层放大因子和噪声放大因子对叁频整数相位线性组合进行了图形化表示,针对短基线和长基线两种典型的场景选取了适用于叁频模糊度解算的最优的线性组合；提出了一种利用BeiDou叁频信号进行分米级瞬时定位的算法,对该方法进行了详细的理论分析和实际算例分析,并与传统的基于相位平滑伪距的分米级差分定位算法进行了对比,结果表明基于BeiDou叁频信号的相位差分算法可更快速地获取分米级定位精度。6条中基线的测试结果表明：叁频宽巷定位方法在中距离情形下的定位精度水平方向优于1.5 dm,高程方向优于6 dm。(5)首次采用BeiDou实测观测值对四种经典的叁频模糊度解算方法：GF-TCAR、 GB-TCAR、LAMBDA、GIF-TCAR方法的性能进行了对比分析,结果表明：LAMBDA方法在短基线和长基线情况下都具有最优的性能；短基线情况下,GB-TCAR和LAMBDA方法的性能差异较小,相比GF-TCAR方法则有较大改进；GIF-TCAR方法因GIF组合较大的噪声放大因子,将严重受到多路径误差的影响；GEO相位观测值的多路径系统性非常明显,其模糊度固定正确率较低；对于IGSO和MEO观测值,则需设置较高的截止高度角以排除低高度角较严重的多路径的影响；当截止高度角设置为30°时,正确固定窄巷所需历元数为几十至几百个历元。(6)针对BeiDou中／长基线固定时间较长的问题,改进了基于高度角排序的部分模糊度固定策略,并提出了一种分段电离层约束模糊度解算方法,有效缩短了BeiDou中／长基线的首次固定时间,在此基础上,首次利用实测数据系统比较了中／长基线情况下单系统和GPS+BeiDou组合系统的模糊度固定时间,证实通过双系统组合可显着缩短首次固定时间。
周玮[9]2008年在《基于DSP的GPS/BD-2组合定位算法的研究与实现》文中研究说明北斗二号(以下简称BD-2)卫星定位系统是中国独立自主研制的新一代卫星导航定位系统,作为在本世纪初实施建设的重大信息基础设施项目,它的开发和应用对于科学研究、生产生活、国家安全与国防建设等方面都具有深远的影响。为了尽快推进北斗二号卫星定位系统的建设,需要加快北斗二号卫星定位系统用户设备的研制步伐,这对于今后北斗二号卫星定位系统的大面积推广和应用,具有十分重要的意义。本文的研究工作是依托“北斗二代兼容型用户机的研制”项目开展的,针对北斗二号兼容型用户机研制过程中所涉及到的GPS/BD-2组合导航定位算法展开研究。本文首先在介绍导航定位的工作原理的基础上,根据GPS/BD-2组合定位方式与GPS/GLONASS的组合定位方式的相似性,通过参考GPS/GLONASS组合伪距定位的数学模型,推导出了GPS/BD-2的组合伪距定位模型的数学表达式,为算法的实现奠定理论基础。从该表达式得出,对GPS/BD-2组合伪距定位而言,要求解方程组必须至少观测5颗卫星。此外,针对在多星座组合导航定位中遇到的星座之间坐标系和时间系统不统一的问题,本文通过分析GPS的WGS-84坐标系和BD-2的CGS2000坐标系之间的特点和关系,提出了在定位解算时将二者视作同一个坐标系的解决思路,从而降低算法的实现复杂度。其次,本文针对算法开发所依赖的软硬件平台,介绍了作为解算模块核心的DSP芯片TMS320C6414及软件开发工具CCS的结构与特点。在此基础上,本文阐述了组合定位算法的整体结构,详细说明了各部分的具体功能实现,包括初始观测量的提取、观测向量误差修正、DOP值计算、自主完备性监测、卫星位置的计算以及用户位置的计算,并给出了各部分相应的应用程序接口和注释。最后,本文对定位算法进行了测试,给出了相应的测试结果,验证了算法的可行性和正确性。
刘文建[10]2017年在《北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法与实践》文中指出北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,BDS于2012年向亚太地区正式提供服务;当前,系统性能稳定、且不断提升;2020年左右,将向全球提供服务。连续运行参考站网(CORS)是重要的地基增强基础设施,可提供改正信息及大幅提升导航定位系统性能。2003年,我国在深圳市建立了第一个基于GPS的CORS网,以后逐步在北京、上海、广州、东莞、广东省、江苏省等绝大多数省市规划建设了 GPS或GPS/GLONASS的CORS站(网)。据相关部门统计结果,截止2014年底,我国及省市各部门、各行业建设的基准站已超过2600个。但是这些CORS系统基本都是基于GPS或GPS/GLONASS,北斗连续运行参考站建设几乎空白。因此,如何在现有GPS或GPS/GLONASS的CORS站(网)的基础上,完成GPS(/GLONASS)CORS站和控制中心构成的系统向北斗为主的系统升级,建成北斗为主区域地基增强服务系统,并最终实现(取代现有系统)广泛应用是一个需要深入研究与实践的问题;如何有效减少重复投入,提高CORS站使用效率;采用怎样的建设模式、技术体系,使区域、国家北斗连续运行参考站真正实现共建、共享;如何实现当前已有应用服务向北斗为主地基增强服务系统的平稳过渡等问题是当前北斗区域地基增强服务系统建设过程、尤其是应用过程中碰到的热点和难点。本文首先提出了北斗/GNSS区域地基增强服务系统架构、服务内容及技术指标,明确了其关键技术体系。接下来对区域北斗/GNSS精密定位技术进行了综述,及对北斗/GNSS区域地基增强服务系统的建立方法进行了深入研究。重点研究了已有CORS(单GPS)站的北斗升级策略、基准站升级方法、基准站天线罩问题及解决、坐标基准确定方法;深入研究了基于GNSS地基增强服务系统的坐标基准实时服务体系,设计并研究了一种新的坐标基准实时服务系统,保证了其通用性、安全性和实时性。最后,基于所研究的北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立的理论方法,完成了广东省北斗/GNSS地基增强服务系统建立,并对新建成系统进行了全面的性能分析;构建了基于北斗/GNSS区域地基增强服务系统的坐标基准实时服务平台,实现了广东省范围应用坐标系及国家高程基准成果的实时获取。论文的主要工作和研究成果包括:1)提出了北斗/GNSS区域地基增强服务系统架构、服务内容及技术指标,明确了其关键技术体系;2)在广泛查阅文献的基础上,从网络RTK技术、精密单点定位、PPP-RTK等方面全面综述了北斗/GNSS区域精密定位技术的研究现状;提出了一种附加大气信息动态约束的PPP-RTK用户模糊度快速固定方法,相对于现有无电离层组合方法,其模糊度固定成功率提高了 10%以上;3)系统地研究了北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法,全面阐述了已有CORS(单GPS)的北斗升级策略、基准站升级方法及坐标基准确定方法;4)发现了引起基准站坐标变化的天线罩问题,并研究了“偏心观测量”的处理方案;研究解决了个别基准站天线更换时坐标更新问题,保证了站网坐标成果的延续及CORS服务系统升级过程中的持续正常运行;5)对现代测绘基准服务体系架构设计、应用服务技术进行了研究,提出了参数分解、格网改正的转换参数加密方法,解决了坐标基准转换服务系统中服务端、数据播发过程、用户端的保密难题;6)严密地推导了格网改正及参数分解的实现流程与公式表达,设计并研发了一种新的坐标基准实时服务系统,保证了其通用性、安全性和实时性。7)基于所研究的北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立理论方法,完成了广东省北斗/GNSS地基增强服务系统建立,并进行了全面的、系统的性能分析;构建了基于北斗/GNSS区域地基增强服务系统的坐标基准实时服务平台,实现了测绘基准成果的融合应用服务。
参考文献：
[1]. 北斗卫星定位解的高程获取研究[D]. 李光成. 武汉大学. 2003
[2]. 面向提高精度和可用性的卫星导航数据处理技术研究[D]. 靖守让. 国防科学技术大学. 2016
[3]. 卫星定位系统在炮兵测地中的应用研究[D]. 张先清. 电子科技大学. 2009
[4]. 北斗卫星导航系统定位算法研究和GDOP分析[D]. 赵彦青. 哈尔滨工程大学. 2013
[5]. 北斗卫星导航系统精密定位理论方法研究与实现[D]. 周巍. 解放军信息工程大学. 2013
[6]. 北斗双天线高精度变形监测关键技术及其应用研究[D]. 张云龙. 北京交通大学. 2018
[7]. GNSS精密单点定位模糊度快速固定技术和方法研究[D]. 李盼. 武汉大学. 2016
[8]. BeiDou叁频观测值的中/长基线精密定位方法与模糊度快速确定技术[D]. 何锡扬. 武汉大学. 2016
[9]. 基于DSP的GPS/BD-2组合定位算法的研究与实现[D]. 周玮. 武汉理工大学. 2008
[10]. 北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法与实践[D]. 刘文建. 武汉大学. 2017
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