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2021, 46(1): 1-6.
doi: 10.12265/j.gnss.2020111601
摘要:
全球卫星导航系统（GNSS）多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中. 多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时，也为接收机提供了周边反射面环境信息. 在码相位延迟幅度联合跟踪算法（CADLL）实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上，设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法. 该算法可以在GNSS多径环境中增强接收机的环境感知能力，相关环境信息可应用于场景感知、避障、路径规划和定位增强等领域. 静态环境下进行GNSS多径信号采集和算法测试，实验结果表明该算法能够有效估计反射面位置参数，反射面方位角均方根误差（RMSE）小于10°，反射面俯仰角RMSE小于5°，反射面距离RMSE小于10 m.
全球卫星导航系统（GNSS）多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中. 多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时，也为接收机提供了周边反射面环境信息. 在码相位延迟幅度联合跟踪算法（CADLL）实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上，设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法. 该算法可以在GNSS多径环境中增强接收机的环境感知能力，相关环境信息可应用于场景感知、避障、路径规划和定位增强等领域. 静态环境下进行GNSS多径信号采集和算法测试，实验结果表明该算法能够有效估计反射面位置参数，反射面方位角均方根误差（RMSE）小于10°，反射面俯仰角RMSE小于5°，反射面距离RMSE小于10 m.
2021, 46(1): 7-12.
doi: 10.12265/j.gnss.2020052504
摘要:
针对重心迭代法收敛速度缓慢的不足，基于残差最小步长准则，提出了一种松弛重心迭代法. 该方法依据残差最小性质，导出了松弛因子的确定公式，从而自适应调整迭代步长来提高重心迭代法的收敛效率. 松弛重心迭代法实质为最速下降法，具有迭代格式简单、无需矩阵求逆和计算海森矩阵的优点. 最后采用全球卫星导航系统（GNSS）定位数据和水下定位数据进行验证，结果表明松弛重心迭代法能够明显提高重心迭代法的收敛效率.
针对重心迭代法收敛速度缓慢的不足，基于残差最小步长准则，提出了一种松弛重心迭代法. 该方法依据残差最小性质，导出了松弛因子的确定公式，从而自适应调整迭代步长来提高重心迭代法的收敛效率. 松弛重心迭代法实质为最速下降法，具有迭代格式简单、无需矩阵求逆和计算海森矩阵的优点. 最后采用全球卫星导航系统（GNSS）定位数据和水下定位数据进行验证，结果表明松弛重心迭代法能够明显提高重心迭代法的收敛效率.
2021, 46(1): 13-19.
doi: 10.12265/j.gnss.2020111301
摘要:
Wi-Fi信道状态信息（CSI）中包含丰富的特征信息，使得基于CSI的指纹定位方法可以构建更高维度的特征以改善定位精度，但指纹特征中的冗余信息也导致构建的指纹库存储量大、建立定位模型的时间开销变大以及实时定位计算量大等问题. 对此，提出使用主成分分析（PCA）的方法对原始指纹特征进行降维，而后利用序列最小最优化算法（SMO）建立降维后特征与对应位置的回归模型并进行位置预测. 实验结果表明，此算法在有效克服上述问题的同时，平均定位误差为1.25 m，定位误差在2 m之内的累计概率可以达到97%.
Wi-Fi信道状态信息（CSI）中包含丰富的特征信息，使得基于CSI的指纹定位方法可以构建更高维度的特征以改善定位精度，但指纹特征中的冗余信息也导致构建的指纹库存储量大、建立定位模型的时间开销变大以及实时定位计算量大等问题. 对此，提出使用主成分分析（PCA）的方法对原始指纹特征进行降维，而后利用序列最小最优化算法（SMO）建立降维后特征与对应位置的回归模型并进行位置预测. 实验结果表明，此算法在有效克服上述问题的同时，平均定位误差为1.25 m，定位误差在2 m之内的累计概率可以达到97%.
2021, 46(1): 20-27.
doi: 10.12265/j.gnss.2020102801
摘要:
无人机（UAV）倾斜摄影技术以其低成本、高效率、高精度等优点成为实景三维模型构建的主流. 实景三维模型的精度受很多因素影响，研究主要从控制点分布均匀性的角度出发，探究其对实景三维模型精度的影响，提出一种较为普适的控制点均匀性衡量指标. 研究中设计了两种不同数目的控制点实验，每种实验各包含3种不同均匀性分布方案. 使用UAV获取实验区航空影像，分别采用6种方案参与模型构建. 通过分析模型精度，结果表明：控制点均匀性较低时实景三维模型精度较差，高程精度比平面精度差；增加控制点的均匀性会提升模型的整体精度；控制点均匀性的提升对均匀性较低时模型精度的改善较高；控制点均匀性可作为一种评价指标应用于外业控制点的布设中去.
无人机（UAV）倾斜摄影技术以其低成本、高效率、高精度等优点成为实景三维模型构建的主流. 实景三维模型的精度受很多因素影响，研究主要从控制点分布均匀性的角度出发，探究其对实景三维模型精度的影响，提出一种较为普适的控制点均匀性衡量指标. 研究中设计了两种不同数目的控制点实验，每种实验各包含3种不同均匀性分布方案. 使用UAV获取实验区航空影像，分别采用6种方案参与模型构建. 通过分析模型精度，结果表明：控制点均匀性较低时实景三维模型精度较差，高程精度比平面精度差；增加控制点的均匀性会提升模型的整体精度；控制点均匀性的提升对均匀性较低时模型精度的改善较高；控制点均匀性可作为一种评价指标应用于外业控制点的布设中去.
2021, 46(1): 28-35.
doi: 10.12265/j.gnss.2020100904
摘要:
实时获取智能移动终端的地理位置信息是增强现实（AR）实景智能导航系统实现的关键，为了提高智能终端GPS定位的精度，提出了一种基于卡尔曼滤波与改进的具有噪声的基于密度的聚类方法（DBSCAN）结合的GPS组合定位优化方法. 通过对GPS系统采集到的位置坐标数据进行卡尔曼滤波，去除较大的数据波动，控制定位误差范围，采用DBSCAN聚类算法进行分类去噪和二次聚类，对类中数据求得算术均值和类间数据总数进行加权求重心，确定位置坐标. 实验结果表明，提出的算法能有效提高GPS单点定位精度，减少定位误差，同时很好地满足了AR实景智能导航系统实时性和鲁棒性的要求.
实时获取智能移动终端的地理位置信息是增强现实（AR）实景智能导航系统实现的关键，为了提高智能终端GPS定位的精度，提出了一种基于卡尔曼滤波与改进的具有噪声的基于密度的聚类方法（DBSCAN）结合的GPS组合定位优化方法. 通过对GPS系统采集到的位置坐标数据进行卡尔曼滤波，去除较大的数据波动，控制定位误差范围，采用DBSCAN聚类算法进行分类去噪和二次聚类，对类中数据求得算术均值和类间数据总数进行加权求重心，确定位置坐标. 实验结果表明，提出的算法能有效提高GPS单点定位精度，减少定位误差，同时很好地满足了AR实景智能导航系统实时性和鲁棒性的要求.
2021, 46(1): 36-42.
doi: 10.12265/j.gnss.2020082801
摘要:
惯性测量单元（IMU）受自身温度、零偏、振动等因素干扰，积分时位姿容易发散，并且机器人快速移动时，单目视觉定位精度较差，为此研究了一种基于紧耦合的视觉惯性即时定位与地图构建（SLAM）方法. 首先研究了视觉里程计（VO）定位问题，为减少特征点的误匹配，采用基于快速特征点提取和描述的算法（ORB）特征点的提取方法. 然后构建IMU的数学模型，使用中值法得到运动模型的离散积分. 最后将单目视觉姿态与IMU轨迹对齐，采用基于滑动窗口的非线性优化得到机器人运动的最优状态估计. 通过构建仿真场景以及与单目ORB-SLAM算法对比两个实验进行验证，结果表明，该方法优于单独使用VO，定位精度控制在0.4 m左右，相比于传统跟踪模型提高30%.
惯性测量单元（IMU）受自身温度、零偏、振动等因素干扰，积分时位姿容易发散，并且机器人快速移动时，单目视觉定位精度较差，为此研究了一种基于紧耦合的视觉惯性即时定位与地图构建（SLAM）方法. 首先研究了视觉里程计（VO）定位问题，为减少特征点的误匹配，采用基于快速特征点提取和描述的算法（ORB）特征点的提取方法. 然后构建IMU的数学模型，使用中值法得到运动模型的离散积分. 最后将单目视觉姿态与IMU轨迹对齐，采用基于滑动窗口的非线性优化得到机器人运动的最优状态估计. 通过构建仿真场景以及与单目ORB-SLAM算法对比两个实验进行验证，结果表明，该方法优于单独使用VO，定位精度控制在0.4 m左右，相比于传统跟踪模型提高30%.
2021, 46(1): 43-49.
doi: 10.12265/j.gnss.2020101002
摘要:
针对甘肃省境内19个CMONOC基准站坐标时间序列结果，采用极大似然估计法（MLE）探讨了各基准站的最优噪声模型，确定了基准站的速度场，并分析了甘肃省地壳运动状况. 研究结果表明：甘肃省境内CMONOC基准站各坐标分量噪声特性存在较大的差异，“白噪声+闪烁噪声（WN+FN）”为最优噪声模型，能够更好地描述基准站坐标时间序列3分量上的噪声特性，且估算的速率不确定度是仅考虑WN时的4~15倍. 甘肃省CMONOC基准站在ITRF14框架下水平方向运动的平均速率为34.54 mm/a，运动方向为SEE 98.07°；相对于欧亚板块的水平方向运动的平均速率为6.49 mm/a，运动方向为NEE 79.23°.
针对甘肃省境内19个CMONOC基准站坐标时间序列结果，采用极大似然估计法（MLE）探讨了各基准站的最优噪声模型，确定了基准站的速度场，并分析了甘肃省地壳运动状况. 研究结果表明：甘肃省境内CMONOC基准站各坐标分量噪声特性存在较大的差异，“白噪声+闪烁噪声（WN+FN）”为最优噪声模型，能够更好地描述基准站坐标时间序列3分量上的噪声特性，且估算的速率不确定度是仅考虑WN时的4~15倍. 甘肃省CMONOC基准站在ITRF14框架下水平方向运动的平均速率为34.54 mm/a，运动方向为SEE 98.07°；相对于欧亚板块的水平方向运动的平均速率为6.49 mm/a，运动方向为NEE 79.23°.
2021, 46(1): 50-56.
doi: 10.12265/j.gnss.2020100901
摘要:
现代电磁环境日趋复杂，导航接收机受到各式各样干扰的风险越来越高，窄带干扰和脉冲干扰就是对卫星导航信号常见的压制干扰手段. 不同的干扰信号具有不同的时频域特征，对卫星导航信号造成的影响也有很大差异，这种影响主要体现在信号的载噪比和误码率等方面. 针对目前国内脉冲干扰的性能研究不足的现状，通过对比窄带干扰性能评估方法提出了适应于脉冲干扰的抗干扰品质因数计算公式. 推导了脉冲干扰下在时域计算信号等效载噪比的方法，并对推导结果做了仿真验证，结果表明：不同占空比的脉冲干扰下，等效载噪比计算误差小于0.5 dB，结果较为准确.
现代电磁环境日趋复杂，导航接收机受到各式各样干扰的风险越来越高，窄带干扰和脉冲干扰就是对卫星导航信号常见的压制干扰手段. 不同的干扰信号具有不同的时频域特征，对卫星导航信号造成的影响也有很大差异，这种影响主要体现在信号的载噪比和误码率等方面. 针对目前国内脉冲干扰的性能研究不足的现状，通过对比窄带干扰性能评估方法提出了适应于脉冲干扰的抗干扰品质因数计算公式. 推导了脉冲干扰下在时域计算信号等效载噪比的方法，并对推导结果做了仿真验证，结果表明：不同占空比的脉冲干扰下，等效载噪比计算误差小于0.5 dB，结果较为准确.
2021, 46(1): 57-61.
doi: 10.12265/j.gnss.2020102001
摘要:
为对比分析北斗三号（BDS-3）/Galileo相同频率伪距单点定位精度，基于MGEX（Multi-GNSS Experiment）分布的跟踪站实测数据，分析了BDS-3、Galileo以及BDS-3/Galileo单系统单频、双系统相同频率组合和非相同频率组合伪距单点定位精度. 经研究发现，BDS-3/Galileo相比单系统有效提升了卫星可见数与卫星空间分布几何结构，在单系统定位方面，BDS-3系统B1C和B2a伪距单点定位精度优于Galileo对应相同频率的伪距单点定位精度，在双系统定位方面，BDS-3/Galileo相同频率组合伪距单点定位精度优于非相同频率组合，双系统组合定位对Galileo单系统定位精度提升优于BDS-3，表明BDS-3相同频率的设计有效地提升了与Galileo系统的兼容性.
为对比分析北斗三号（BDS-3）/Galileo相同频率伪距单点定位精度，基于MGEX（Multi-GNSS Experiment）分布的跟踪站实测数据，分析了BDS-3、Galileo以及BDS-3/Galileo单系统单频、双系统相同频率组合和非相同频率组合伪距单点定位精度. 经研究发现，BDS-3/Galileo相比单系统有效提升了卫星可见数与卫星空间分布几何结构，在单系统定位方面，BDS-3系统B1C和B2a伪距单点定位精度优于Galileo对应相同频率的伪距单点定位精度，在双系统定位方面，BDS-3/Galileo相同频率组合伪距单点定位精度优于非相同频率组合，双系统组合定位对Galileo单系统定位精度提升优于BDS-3，表明BDS-3相同频率的设计有效地提升了与Galileo系统的兼容性.
2021, 46(1): 62-67, 88.
doi: 10.12265/j.gnss.2020102002
摘要:
针对基于布尔莎模型的Helmert转换公式，当两个坐标参考框架没有直接的转换参数，但可通过“中间过渡”框架进行转换时，推导了由“中间过渡”参数计算直接转换参数的公式，以解决多步“过渡”转换时的复杂和低效问题. 以EUREF公布的714个站点坐标和速度为例，将其从ETRF2014框架转换到ETRF2000框架. 结果表明使用该方法计算的直接转换参数与间接转换相比，坐标差异在$ {10}^{-8} $ m量级，速度差异在$ {10}^{-9} $ m/a量级，精度分析结果验证了该计算方法的可行性.
针对基于布尔莎模型的Helmert转换公式，当两个坐标参考框架没有直接的转换参数，但可通过“中间过渡”框架进行转换时，推导了由“中间过渡”参数计算直接转换参数的公式，以解决多步“过渡”转换时的复杂和低效问题. 以EUREF公布的714个站点坐标和速度为例，将其从ETRF2014框架转换到ETRF2000框架. 结果表明使用该方法计算的直接转换参数与间接转换相比，坐标差异在
2021, 46(1): 68-76.
doi: 10.12265/j.gnss.2020102802
摘要:
北斗三号（BDS-3）已完成建设，在此之际对BDS-3观测数据质量及定位性能进行研究分析是一项很有意义且必要的工作. 本文利用MGEX（Multi-GNSS Experiment）站的观测数据评估分析了BDS-3的观测数据质量及伪距单点定位精度，并同时与北斗二号（BDS-2）、GPS的定位精度进行对比分析. 结果表明：BDS-3在各测站的数据完整率都在95%以上；各频段的信噪比均值均高于45 dB·Hz，但地球静止轨道（GEO）卫星信噪比频繁大幅波动；各类型卫星的伪距多路径平均值都低于35 cm，大部分卫星的伪距观测值噪声普遍小于0.3 m. BDS-2/BDS-3组合定位精度相较于BDS-2、BDS-3均有不同幅度的提升，但在高纬度地区对BDS-3定位精度提升幅度很小. BDS-3在全球各区域均能获得水平优于3 m、高程优于4 m的定位精度，与GPS定位性能大致相当.
北斗三号（BDS-3）已完成建设，在此之际对BDS-3观测数据质量及定位性能进行研究分析是一项很有意义且必要的工作. 本文利用MGEX（Multi-GNSS Experiment）站的观测数据评估分析了BDS-3的观测数据质量及伪距单点定位精度，并同时与北斗二号（BDS-2）、GPS的定位精度进行对比分析. 结果表明：BDS-3在各测站的数据完整率都在95%以上；各频段的信噪比均值均高于45 dB·Hz，但地球静止轨道（GEO）卫星信噪比频繁大幅波动；各类型卫星的伪距多路径平均值都低于35 cm，大部分卫星的伪距观测值噪声普遍小于0.3 m. BDS-2/BDS-3组合定位精度相较于BDS-2、BDS-3均有不同幅度的提升，但在高纬度地区对BDS-3定位精度提升幅度很小. BDS-3在全球各区域均能获得水平优于3 m、高程优于4 m的定位精度，与GPS定位性能大致相当.
2021, 46(1): 77-82.
doi: 10.12265/j.gnss.2020111902
摘要:
无人直升机搭载激光雷达（LiDAR）进行输电线路巡检具有高精度、低成本的优点，为了获取高精度输电线路三维点云高精度地理空间坐标，采用基于基站差分动态后处理（PPK）、江苏省连续运行参考站（JS-CORS）、千寻位置（QX-CORS）等三种不同定位服务方式进行输电线路巡检，分析了三种定位下获取的点位定位精度以及点云质量. 实际结果表明，PPK定位方式平面检核点与高程检核点误差平均值皆在0.1 m以内，其精度最高，数据质量最好，JS-CORS实时定位方式与QX-CORS实时定位方式精度次之. 为无人直升机搭载LiDAR进行输电线路巡检选择定位方式提供了参考.
无人直升机搭载激光雷达（LiDAR）进行输电线路巡检具有高精度、低成本的优点，为了获取高精度输电线路三维点云高精度地理空间坐标，采用基于基站差分动态后处理（PPK）、江苏省连续运行参考站（JS-CORS）、千寻位置（QX-CORS）等三种不同定位服务方式进行输电线路巡检，分析了三种定位下获取的点位定位精度以及点云质量. 实际结果表明，PPK定位方式平面检核点与高程检核点误差平均值皆在0.1 m以内，其精度最高，数据质量最好，JS-CORS实时定位方式与QX-CORS实时定位方式精度次之. 为无人直升机搭载LiDAR进行输电线路巡检选择定位方式提供了参考.
2021, 46(1): 83-88.
doi: 10.12265/j.gnss.2020120902
摘要:
针对不同区域的周期和噪声特性存在差异，以27个山东连续运行参考站（CORS）2015—2018年的坐标时间序列为研究对象，进行周期和噪声特征分析. 结果表明：坐标时间序列并没有严格的周期信号，U方向的周期运动较为规律；坐标分量的谱指数显示大部分站点可用白噪声（WN）+闪烁噪声（FN）的噪声模型进行描述；采用最大似然估计法（MLE）确定山东CORS站坐标时间序列N方向的最佳噪声模型为WN+FN，E、U方向的最佳噪声模型为WN+FN+随机漫步噪声（RWN）.
针对不同区域的周期和噪声特性存在差异，以27个山东连续运行参考站（CORS）2015—2018年的坐标时间序列为研究对象，进行周期和噪声特征分析. 结果表明：坐标时间序列并没有严格的周期信号，U方向的周期运动较为规律；坐标分量的谱指数显示大部分站点可用白噪声（WN）+闪烁噪声（FN）的噪声模型进行描述；采用最大似然估计法（MLE）确定山东CORS站坐标时间序列N方向的最佳噪声模型为WN+FN，E、U方向的最佳噪声模型为WN+FN+随机漫步噪声（RWN）.
2021, 46(1): 89-97, 111.
doi: 10.12265/j.gnss.2020090802
摘要:
对我国刚布署完成的北斗三号卫星导航系统（BDS-3）的大气水汽探测性能作初步分析可更好地发挥BDS-3的气象探测潜能. 采用全球不同位置的台站进行几种手段的对比，探测结果具有代表性和说服力. 研究结果表明：将BDS-3/PWV（大气可降水量）与GPS/PWV对比，平均偏差（BIAS）优于1.0 mm，均方根误差（RMSE）优于2.0 mm，相关系数均在94%以上；BDS-3/PWV与GPS/PWV求差取绝对值后的平均值（MEAN）为1.1 mm，比北斗二号（BDS-2）降低了71%；BDS-3/PWV与GPS/PWV的RMSE为1.4 mm，比BDS-2降低了63%. 将BDS-3/PWV与ERA5/PWV对比， BIAS优于2.9 mm，RMSE优于2.8 mm，相关系数均在92%以上，BDS-3/PWV与ERA5/PWV的MEAN为2.1 mm，比BDS-2降低了48%；BDS-3/PWV与ERA5/PWV的RMSE为1.6 mm，比BDS-2降低了57%. BDS-3探测水汽性能明显优于BDS-2；BDS-3水汽探测结果与GPS、ERA5再分析资料有很好的一致性.
对我国刚布署完成的北斗三号卫星导航系统（BDS-3）的大气水汽探测性能作初步分析可更好地发挥BDS-3的气象探测潜能. 采用全球不同位置的台站进行几种手段的对比，探测结果具有代表性和说服力. 研究结果表明：将BDS-3/PWV（大气可降水量）与GPS/PWV对比，平均偏差（BIAS）优于1.0 mm，均方根误差（RMSE）优于2.0 mm，相关系数均在94%以上；BDS-3/PWV与GPS/PWV求差取绝对值后的平均值（MEAN）为1.1 mm，比北斗二号（BDS-2）降低了71%；BDS-3/PWV与GPS/PWV的RMSE为1.4 mm，比BDS-2降低了63%. 将BDS-3/PWV与ERA5/PWV对比， BIAS优于2.9 mm，RMSE优于2.8 mm，相关系数均在92%以上，BDS-3/PWV与ERA5/PWV的MEAN为2.1 mm，比BDS-2降低了48%；BDS-3/PWV与ERA5/PWV的RMSE为1.6 mm，比BDS-2降低了57%. BDS-3探测水汽性能明显优于BDS-2；BDS-3水汽探测结果与GPS、ERA5再分析资料有很好的一致性.
2021, 46(1): 98-104.
doi: 10.12265/j.gnss.2020110401
摘要:
由于街景影像具有地物尺度多样化、地物界限不明确、地物光谱信息复杂等问题，造成应用统计方法、机器学习等方法对复杂度高的街景影像变化检测性能欠佳. 因此提出一种结合语义分割模型和图割（GC）的街景影像变化检测方法. 该方法首先采用Camvid数据集训练DeeplabV3+网络得到的迁移学习模型对两个时期的街景影像进行语义分割；然后采用GC方法实现消除天空和植被等对街景影像的影响；接着采用变化向量分析（CVA）获取差异影像，最后对差异影像进行二值化和精度评价. 研究结果表明，提出的方法总体精度优于大津法（OTSU）、K均值法、Segnet网络迁移学习模型方法和DeeplabV3+网络迁移学习模型方法，是一种可行的街景影像变化检测方法.
由于街景影像具有地物尺度多样化、地物界限不明确、地物光谱信息复杂等问题，造成应用统计方法、机器学习等方法对复杂度高的街景影像变化检测性能欠佳. 因此提出一种结合语义分割模型和图割（GC）的街景影像变化检测方法. 该方法首先采用Camvid数据集训练DeeplabV3+网络得到的迁移学习模型对两个时期的街景影像进行语义分割；然后采用GC方法实现消除天空和植被等对街景影像的影响；接着采用变化向量分析（CVA）获取差异影像，最后对差异影像进行二值化和精度评价. 研究结果表明，提出的方法总体精度优于大津法（OTSU）、K均值法、Segnet网络迁移学习模型方法和DeeplabV3+网络迁移学习模型方法，是一种可行的街景影像变化检测方法.
2021, 46(1): 105-111.
doi: 10.12265/j.gnss.2020102005
摘要:
为了解决海流机海上作业的工况监测和海流机与岸基的远距离通信及数据传输困难等问题，选择将北斗卫星导航系统（BDS）应用到海流机在海上的定位和通信中. 分析海流特点和海流机的几种常见工况. 介绍基于北斗卫星导航系统-卫星无线电导航业务（BDS-RNSS）的海流机定位原理和BDS的短报文通信特点. 将“位拼接-LZW”双重数据压缩应用到短报文通信系统中. 设计一种适用于海流机通信的主控制系统并拟定海流机和岸上用户终端之间的通信方案，旨在提高通信效率和增大数据传输量.
为了解决海流机海上作业的工况监测和海流机与岸基的远距离通信及数据传输困难等问题，选择将北斗卫星导航系统（BDS）应用到海流机在海上的定位和通信中. 分析海流特点和海流机的几种常见工况. 介绍基于北斗卫星导航系统-卫星无线电导航业务（BDS-RNSS）的海流机定位原理和BDS的短报文通信特点. 将“位拼接-LZW”双重数据压缩应用到短报文通信系统中. 设计一种适用于海流机通信的主控制系统并拟定海流机和岸上用户终端之间的通信方案，旨在提高通信效率和增大数据传输量.
2021, 46(1): 112-118.
doi: 10.12265/j.gnss.2020110601
摘要:
天然气水合物（NGH）开发技术已成为当今世界科技创新的前沿. NGH资源需要安全开发和环境保护并重，为加快海底NGH商业化生产步伐，亟需加强海底开采环境长期监测工作，为此设计了一套基于北斗卫星导航系统（BDS）的NGH开采环境监测与评估系统. 通过展现大气、海水、海床、井下“四位一体”的3D可视化海洋立体空间场景，实现NGH开采环境传感器的实时数据采集及远距离传输，实现海底开采环境实时安全分析、跟踪及预警功能.
天然气水合物（NGH）开发技术已成为当今世界科技创新的前沿. NGH资源需要安全开发和环境保护并重，为加快海底NGH商业化生产步伐，亟需加强海底开采环境长期监测工作，为此设计了一套基于北斗卫星导航系统（BDS）的NGH开采环境监测与评估系统. 通过展现大气、海水、海床、井下“四位一体”的3D可视化海洋立体空间场景，实现NGH开采环境传感器的实时数据采集及远距离传输，实现海底开采环境实时安全分析、跟踪及预警功能.
摘要：
自卫星导航系统诞生以来，人们发展了多种增强技术和手段，并建立了大批增强系统，以满足用户更高精度和完好性的需求.由于卫星导航增强技术客观上晚于基本系统出现，且都是按需独立建立，因此不可避免地存在着“碎片”和“补丁”式发展问题，相互之间功能重叠，缺乏统一的规划和标准，未成体系化建设.本文回顾和总结了卫星导航增强技术的产生和发展历程，梳理了相关技术内涵与定义，并重点介绍了中国北斗卫星导航系统（BDS）增强体系的建设和发展情况.在此基础上，结合5G通信、低轨卫星等新兴技术，对卫星导航增强体系未来发展动态进行了展望和分析，并对未来北斗定位、导航与授时（PNT）综合服务中的增强体系建设提出了建议.
自卫星导航系统诞生以来，人们发展了多种增强技术和手段，并建立了大批增强系统，以满足用户更高精度和完好性的需求.由于卫星导航增强技术客观上晚于基本系统出现，且都是按需独立建立，因此不可避免地存在着“碎片”和“补丁”式发展问题，相互之间功能重叠，缺乏统一的规划和标准，未成体系化建设.本文回顾和总结了卫星导航增强技术的产生和发展历程，梳理了相关技术内涵与定义，并重点介绍了中国北斗卫星导航系统（BDS）增强体系的建设和发展情况.在此基础上，结合5G通信、低轨卫星等新兴技术，对卫星导航增强体系未来发展动态进行了展望和分析，并对未来北斗定位、导航与授时（PNT）综合服务中的增强体系建设提出了建议.
摘要：
随着北斗卫星导航系统的建设与发展推动全球卫星导航事业在民航的发展。介绍了卫星导航系统的定位误差通过与作为真值数据的组合导航定位数据进行比较仿真分析了实测数据下精度因子与可见星数目的占比分布北斗卫星导航系统在低海拔平原地区和高海拔山脉地区均可以提供实时导航定位服务且定位结果均符合《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》标准，满足用户的定位要求。
随着北斗卫星导航系统的建设与发展推动全球卫星导航事业在民航的发展。介绍了卫星导航系统的定位误差通过与作为真值数据的组合导航定位数据进行比较仿真分析了实测数据下精度因子与可见星数目的占比分布北斗卫星导航系统在低海拔平原地区和高海拔山脉地区均可以提供实时导航定位服务且定位结果均符合《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》标准，满足用户的定位要求。
摘要：
NMEA0183 协议解析模块是导航系统中至关重要的软件模块,该模块的健壮性和高效性直接关系到整个导航系统的性能。为了能及时并高效解析NMEA数据流,分开处理NMEA数据流解析与数据显示,降低解析模块与显示模块的耦合性,提出一种基于正则表达式和MVC架构的NMEA0183协议解析方法。整个解析模块可分为四个阶段,原始NMEA数据流存储,NMEA数据流高效解析,NMEA数据校验,NMEA数据显示。目前该方法已应用到GPS 导航产品中,实测表明，该解析模块高效可靠,数据流解析显示实时性好。
NMEA0183 协议解析模块是导航系统中至关重要的软件模块,该模块的健壮性和高效性直接关系到整个导航系统的性能。为了能及时并高效解析NMEA数据流,分开处理NMEA数据流解析与数据显示,降低解析模块与显示模块的耦合性,提出一种基于正则表达式和MVC架构的NMEA0183协议解析方法。整个解析模块可分为四个阶段,原始NMEA数据流存储,NMEA数据流高效解析,NMEA数据校验,NMEA数据显示。目前该方法已应用到GPS 导航产品中,实测表明，该解析模块高效可靠,数据流解析显示实时性好。
摘要：
本文以高山峡谷地区以及城市建筑群区域GNSS卫星受山体及建筑物遮挡的实际问题为出发点,通过选取不同的卫星方位角模拟不同遮挡环境,研究GPS／BDS、GPS／GLONAS和GPS／BDS／GLONASS组合系统伪距单点定位模型对于单GPS、单BDS系统在不同遮挡环境下的定位精度和三维导航可用性等方面的改善情况。结果表明,组合系统相对于单系统,增加了可见卫星数,降低了PDOP值,当观测条件不佳时,可以很好地改善定位精度和提高三维导航可用性。
本文以高山峡谷地区以及城市建筑群区域GNSS卫星受山体及建筑物遮挡的实际问题为出发点,通过选取不同的卫星方位角模拟不同遮挡环境,研究GPS／BDS、GPS／GLONAS和GPS／BDS／GLONASS组合系统伪距单点定位模型对于单GPS、单BDS系统在不同遮挡环境下的定位精度和三维导航可用性等方面的改善情况。结果表明,组合系统相对于单系统,增加了可见卫星数,降低了PDOP值,当观测条件不佳时,可以很好地改善定位精度和提高三维导航可用性。
摘要：
卫星导航欺骗干扰信号检测是卫星导航接收机实施欺骗干扰抑制、防止产生错误定位和测速、定时信息的必要步骤.在介绍了导航战背景下卫星导航欺骗干扰技术的基础上,分析比较了当前主要卫星导航欺骗干扰信号检测技术的实现难度、效果和场景适应性,指出了现阶段卫星导航接收机端最具研究价值的欺骗干扰信号检测技术.最后对欺骗干扰检测技术研究的趋势和发展方向进行了总结展望.
卫星导航欺骗干扰信号检测是卫星导航接收机实施欺骗干扰抑制、防止产生错误定位和测速、定时信息的必要步骤.在介绍了导航战背景下卫星导航欺骗干扰技术的基础上,分析比较了当前主要卫星导航欺骗干扰信号检测技术的实现难度、效果和场景适应性,指出了现阶段卫星导航接收机端最具研究价值的欺骗干扰信号检测技术.最后对欺骗干扰检测技术研究的趋势和发展方向进行了总结展望.
摘要：
针对在不同截止卫星高度角的情况下,GPS、BDS、GPS／BDS、GPS／GALILEO、BDS／GALILEO 、GPS／BDS／GALILEO间伪距单点定位精度的差异,本文对多系统融合伪距单点定位的数学模型和误差项处理方法进行了研究,以香港CORS站HKMW站点全天的数据为实验数据,在截止卫星高度角10°、15°、20°、30°、40°的情况下,进行了GPS、BDS、GPS／BDS、GPS／GALILEO、BDS／GALILEO、GPS／BDS／GALILEO伪距单点定位解算。结果表明,GPS／BDS／GALILEO组合系统在X、Y、Z各方向的定位精度都优于单系统,定位结果更加稳定,尤其在截止高度角达到30°、40°时,单系统的定位精度急剧下降,历元可用率降低,而GPS／BDS／GALILEO组合系统仍能满足定位的要求。
针对在不同截止卫星高度角的情况下,GPS、BDS、GPS／BDS、GPS／GALILEO、BDS／GALILEO 、GPS／BDS／GALILEO间伪距单点定位精度的差异,本文对多系统融合伪距单点定位的数学模型和误差项处理方法进行了研究,以香港CORS站HKMW站点全天的数据为实验数据,在截止卫星高度角10°、15°、20°、30°、40°的情况下,进行了GPS、BDS、GPS／BDS、GPS／GALILEO、BDS／GALILEO、GPS／BDS／GALILEO伪距单点定位解算。结果表明,GPS／BDS／GALILEO组合系统在X、Y、Z各方向的定位精度都优于单系统,定位结果更加稳定,尤其在截止高度角达到30°、40°时,单系统的定位精度急剧下降,历元可用率降低,而GPS／BDS／GALILEO组合系统仍能满足定位的要求。
摘要：
本文基于RTKLIB现有的框架,对精密单点定位中的主要误差模型进行分析,通过调用其误差改正模型算法,实现了精密单点定位解算;对定位误差分析表明,X、Y、Z三个方向均在80个历元内误差达到0.1 m,而且逐步减小趋于稳定。定位误差在180个历元达到7 cm.
本文基于RTKLIB现有的框架,对精密单点定位中的主要误差模型进行分析,通过调用其误差改正模型算法,实现了精密单点定位解算;对定位误差分析表明,X、Y、Z三个方向均在80个历元内误差达到0.1 m,而且逐步减小趋于稳定。定位误差在180个历元达到7 cm.
摘要：
GNSS伪距单点定位速度快且不存在整周模糊度问题,其原理简单易于编程实现,所以在进行GNSS数据处理时,经常用到该方法。本文以GPS、GLONASS、BDS多模融合为例,简单介绍多模融合存在的坐标统一、时间基准统一问题,再详细介绍多模融合伪距单点定位原理以及解算模型,基于Visual Studio2010平台,编写GPS、GLONASS、BDS多模融合的伪距单点定位及单点测速程序。结合相关算例,对该程序多系统伪距单点定位的精度以及单点测速精度进行分析。
GNSS伪距单点定位速度快且不存在整周模糊度问题,其原理简单易于编程实现,所以在进行GNSS数据处理时,经常用到该方法。本文以GPS、GLONASS、BDS多模融合为例,简单介绍多模融合存在的坐标统一、时间基准统一问题,再详细介绍多模融合伪距单点定位原理以及解算模型,基于Visual Studio2010平台,编写GPS、GLONASS、BDS多模融合的伪距单点定位及单点测速程序。结合相关算例,对该程序多系统伪距单点定位的精度以及单点测速精度进行分析。
摘要：
伽利略系统(Galileo)是全球四大卫星导航系统之一,目前已初步具备全球定位能力。研究Galileo的信号质量和双／三频定位性能不仅对Galileo系统应用具有重要价值,对多全球卫星导航系统（GNSS）融合定位也有重要促进作用。在使用基准站网(MGEX)地面跟踪站的基础上,分析了伽利略信号的载噪比、多路径、以及双／三频精密单点定位(PPP)的定位精度。结果表明,Galileo与GPS相比,载噪比E5> E5a≈E5b≈L5>E1≈L1>L2,多路径误差E5
伽利略系统(Galileo)是全球四大卫星导航系统之一,目前已初步具备全球定位能力。研究Galileo的信号质量和双／三频定位性能不仅对Galileo系统应用具有重要价值,对多全球卫星导航系统（GNSS）融合定位也有重要促进作用。在使用基准站网(MGEX)地面跟踪站的基础上,分析了伽利略信号的载噪比、多路径、以及双／三频精密单点定位(PPP)的定位精度。结果表明,Galileo与GPS相比,载噪比E5> E5a≈E5b≈L5>E1≈L1>L2,多路径误差E5
摘要：
本文利用GAMIT10.61软件对重庆8个CORS站GPS数据和BDS数据进行处理,并从基线重复性、单日解时间序列、联合解平差等三个方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析.结果表明，GPS解算结果整体优于BDS,且单BDS解与单GPS解在水平方向差值小于0.7 cm,高程方向差值在1～3 cm;基于GAMIT 10.61的BDS基线解算重复性在南北方向上1.39 mm+0.205 mm×10 -8 ,东西方向上为3.10 mm+0.252×10-8 ,高程方向上为7.81 mm+2.001×10-8,基线长度方向上2.13 mm+0.384×10-8,解算精度能满足高精度数据处理要求.
本文利用GAMIT10.61软件对重庆8个CORS站GPS数据和BDS数据进行处理,并从基线重复性、单日解时间序列、联合解平差等三个方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析.结果表明，GPS解算结果整体优于BDS,且单BDS解与单GPS解在水平方向差值小于0.7 cm,高程方向差值在1～3 cm;基于GAMIT 10.61的BDS基线解算重复性在南北方向上1.39 mm+0.205 mm×10 -8 ,东西方向上为3.10 mm+0.252×10-8 ,高程方向上为7.81 mm+2.001×10-8,基线长度方向上2.13 mm+0.384×10-8,解算精度能满足高精度数据处理要求.
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自卫星导航系统诞生以来，人们发展了多种增强技术和手段，并建立了大批增强系统，以满足用户更高精度和完好性的需求.由于卫星导航增强技术客观上晚于基本系统出现，且都是按需独立建立，因此不可避免地存在着“碎片”和“补丁”式发展问题，相互之间功能重叠，缺乏统一的规划和标准，未成体系化建设.本文回顾和总结了卫星导航增强技术的产生和发展历程，梳理了相关技术内涵与定义，并重点介绍了中国北斗卫星导航系统（BDS）增强体系的建设和发展情况.在此基础上，结合5G通信、低轨卫星等新兴技术，对卫星导航增强体系未来发展动态进行了展望和分析，并对未来北斗定位、导航与授时（PNT）综合服务中的增强体系建设提出了建议.
自卫星导航系统诞生以来，人们发展了多种增强技术和手段，并建立了大批增强系统，以满足用户更高精度和完好性的需求.由于卫星导航增强技术客观上晚于基本系统出现，且都是按需独立建立，因此不可避免地存在着“碎片”和“补丁”式发展问题，相互之间功能重叠，缺乏统一的规划和标准，未成体系化建设.本文回顾和总结了卫星导航增强技术的产生和发展历程，梳理了相关技术内涵与定义，并重点介绍了中国北斗卫星导航系统（BDS）增强体系的建设和发展情况.在此基础上，结合5G通信、低轨卫星等新兴技术，对卫星导航增强体系未来发展动态进行了展望和分析，并对未来北斗定位、导航与授时（PNT）综合服务中的增强体系建设提出了建议.
摘要：
对于城市遮挡环境下单GPS系统精密单点定位(PPP)性能较差的问题,本文采用多系统融合来改善PPP性能,通过不同卫星高度角,将城市四周环境分为正常环境、一般遮挡、较重遮挡等三种环境.分别采用GPS、GPS／GLONASS、GPS／Galileo、GPS／GLONASS／Galileo不同的模式,对香港4个连续运行参考站进行遮挡环境下的静态PPP模拟实验,结果表明:多系统组合能够有效弥补城市四周遮挡环境下卫星的不足,并且GPS／GLONASS、GPS／Galileo、GPS／GLONASS／Galileo组合相对单GPS系统下的PPP性能有着不同程度的改善.
摘要：
随着GNSS多系统的建设,精密单点定位(PPP)技术向着实时固定解方向发展,PPP／INS组合系统因无需布设基准站,在导航测绘领域有着广泛应用前景。本文系统总结了GNSS多系统、PPP模糊度固定、INS辅助对PPP／INS组合系统的贡献,以及组合系统在滤波方法、平滑算法、随机模型建立等方面的工作,并展望了PPP／INS组合系统的发展趋势。
随着GNSS多系统的建设,精密单点定位(PPP)技术向着实时固定解方向发展,PPP／INS组合系统因无需布设基准站,在导航测绘领域有着广泛应用前景。本文系统总结了GNSS多系统、PPP模糊度固定、INS辅助对PPP／INS组合系统的贡献,以及组合系统在滤波方法、平滑算法、随机模型建立等方面的工作,并展望了PPP／INS组合系统的发展趋势。
摘要：
北斗三号卫星导航系统（BDS-3）B1C信号相较北斗二号卫星导航系统卫星信号,从信号结构、编码方式再到导航电文结构都发生了改变,包括引入导频信号、二次编码、BOC调制、LDPC编码和B-CNAV1导航电文结构等.这些改变一方面提高了信号性能(如抗多路径、信号捕获和跟踪精度等);另一方面,也带来了一系列问题,对接收机的信号捕获技术提出了全新的要求，如需处理更大的数据流,解决由二次编码带来的符号翻转和BOC调制造成的捕获多峰性问题.针对BDS-3接收机的工程实现,本文提出了一种新颖有效的两级B1C信号捕获技术.其中第一阶段采用扩展并行平均相关搜获结构,用以解决符号翻转问题,同时实现高效的信号粗捕获;第二阶段在缩小的搜索范围内进行高精度搜索,此步骤可有效避免信号多峰性造成的误锁可能.除此之外,本文还介绍了单信道和多信道组合式捕获技术,用户可根据资源占用和捕获灵敏度需求选取更有效的捕获方法.实验结果表明,本文提出的方法允许使用更小更经济的快速傅里叶变换（FFT）模块,并通过大量并行处理的方法实现快速捕获.相较传统的高精度捕获技术,此方法在采样频率超过50 MHz时,能够在保证相近的捕获精度的同时减少至少61％的运算量.
北斗三号卫星导航系统（BDS-3）B1C信号相较北斗二号卫星导航系统卫星信号,从信号结构、编码方式再到导航电文结构都发生了改变,包括引入导频信号、二次编码、BOC调制、LDPC编码和B-CNAV1导航电文结构等.这些改变一方面提高了信号性能(如抗多路径、信号捕获和跟踪精度等);另一方面,也带来了一系列问题,对接收机的信号捕获技术提出了全新的要求，如需处理更大的数据流,解决由二次编码带来的符号翻转和BOC调制造成的捕获多峰性问题.针对BDS-3接收机的工程实现,本文提出了一种新颖有效的两级B1C信号捕获技术.其中第一阶段采用扩展并行平均相关搜获结构,用以解决符号翻转问题,同时实现高效的信号粗捕获;第二阶段在缩小的搜索范围内进行高精度搜索,此步骤可有效避免信号多峰性造成的误锁可能.除此之外,本文还介绍了单信道和多信道组合式捕获技术,用户可根据资源占用和捕获灵敏度需求选取更有效的捕获方法.实验结果表明,本文提出的方法允许使用更小更经济的快速傅里叶变换（FFT）模块,并通过大量并行处理的方法实现快速捕获.相较传统的高精度捕获技术,此方法在采样频率超过50 MHz时,能够在保证相近的捕获精度的同时减少至少61％的运算量.
摘要：
全球卫星导航系统（GNSS）的发展促进了基于位置服务(LBS)的迅速普及,人们对高可靠、高可信、高精度定位、导航、授时（PNT）服务需求日益迫切．PNT是一个融合多类技术、包括多级系统的体系架构．围绕PNT服务体系优化,国内外学者相继提出了全源导航定位(All source positioning and navigation)、弹性PNT(Resilient PNT)、云定位(Cloud Positioning)等新的架构和技术体系．本文提出以具备通信、计算、存储、定位、感知等能力的异构定位资源为基础设施,通过智能管理与调度分布在不同地理位置的异构定位资源实现用户高可靠、高可信、高精度的PNT信息服务．并由此给出了雾定位(Fog Positioning)与泛源导航定位(Omnipresent Positioning and Navigation)的定义,指出雾定位的定义由分布式计算架构演化而来,强调构成PNT服务体系的架构;而泛源导航定位的概念是从定位技术的发展演化而来,强调利用可获取的泛在导航定位数据源进行协同融合处理,实现泛在定位的能力．在此基础上,通过与云定位比较,指出雾定位是云定位向用户端的延伸,是定位资源的泛在化实现,同时雾是一种动态的、弹性的云,因此雾定位是一种具备“弹性”性能的PNT架构．而泛在定位是PNT信息服务发展重要目标,雾定位给出了实现这一目标的潜在手段,即泛源导航定位．最后,结合城市环境、室内环境等复杂场景,研究了雾定位／泛源导航定位的基本服务模式．
全球卫星导航系统（GNSS）的发展促进了基于位置服务(LBS)的迅速普及,人们对高可靠、高可信、高精度定位、导航、授时（PNT）服务需求日益迫切．PNT是一个融合多类技术、包括多级系统的体系架构．围绕PNT服务体系优化,国内外学者相继提出了全源导航定位(All source positioning and navigation)、弹性PNT(Resilient PNT)、云定位(Cloud Positioning)等新的架构和技术体系．本文提出以具备通信、计算、存储、定位、感知等能力的异构定位资源为基础设施,通过智能管理与调度分布在不同地理位置的异构定位资源实现用户高可靠、高可信、高精度的PNT信息服务．并由此给出了雾定位(Fog Positioning)与泛源导航定位(Omnipresent Positioning and Navigation)的定义,指出雾定位的定义由分布式计算架构演化而来,强调构成PNT服务体系的架构;而泛源导航定位的概念是从定位技术的发展演化而来,强调利用可获取的泛在导航定位数据源进行协同融合处理,实现泛在定位的能力．在此基础上,通过与云定位比较,指出雾定位是云定位向用户端的延伸,是定位资源的泛在化实现,同时雾是一种动态的、弹性的云,因此雾定位是一种具备“弹性”性能的PNT架构．而泛在定位是PNT信息服务发展重要目标,雾定位给出了实现这一目标的潜在手段,即泛源导航定位．最后,结合城市环境、室内环境等复杂场景,研究了雾定位／泛源导航定位的基本服务模式．
