全球定位系统

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2018年第43卷第2期

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网络RTK内插模型抗差性分析

李滢, 陈明剑, 左宗, 王建光

2018, 43(2): 1-6. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.001

[摘要](576) [PDF 662KB](77)

摘要:
空间相关误差精确建模是网络RTK技术的关键,定量分析内插模型抗差性对网络RTK内插模型的选择和优化具有重要意义。以现有内插模型为研究对象,根据误差传播定律提出误差影响因子以评价内插模型的抗差性,通过理论结合实验的方法探究不同内插模型抗差性的空间分布特征。结果表明:不同内插模型抗差性空间分布有较大差异,三角形解算单元内,不同内插模型的抗差性均满足要求。

基于四元数法的航向修正算法分析

戚宪东, 郭英, 孙玉曦, 姬现磊

2018, 43(2): 7-11. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.002

[摘要](612) [PDF 530KB](74)

摘要:
目前载体的姿态解算已成为捷联式惯性导航系统精确导航的研究热点。为了减少由于陀螺仪漂移带来的航向误差,提出了一种基于启发式漂移消除算法(HDE)的改进航向修正方法。该方法采用四元数法解算载体航向,利用行人在室内环境下,行走直线时航向角偏差直接对行人航向进行修正,然后推算行人航向轨迹。实验采用低成本的智能手机,对比分析了不同采样频率以及二阶龙格-库塔法与四阶龙格-库塔法更新四元数解算航向角的精度,试验结果表明,提高采样频率能减小航向解算误差,提高定位精度。该算法对导航定位研究有一定的参考价值。

GNSS多系统动态精密单点定位性能分析

潘宇明, 丁乐乐, 孟凡效, 王震

2018, 43(2): 12-19. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.003

[摘要](722) [PDF 838KB](113)

摘要:
文中在GPS精密单点定位（PPP）理论与方法的基础上,给出了多系统组合的精密单点定位技术观测模型,采用GPS、GLONASS、GALILEO、BDS 四大卫星导航定位系统的实测数据,研究并分析了四系统组合PPP的定位性能。结果表明，多系统PPP精度较单系统有很大提高,GPS+GLONASS+GALILEO+BDS四系统组合动态PPP在三个方向平均偏差约为0.7 cm、0.6 cm和1.7 cm,收敛时间为15～20 min左右,并且多系统PPP在截止高度角增大时,依然有充足的卫星数量,当截止高度角达到30°时,依然能达到cm级定位精度,对机载动态数据进行PPP解算结果显示,四系统组合解算的结果与利用GrafMov的解算结果符合得最好,优于其他双系统和单系统PPP的精度。

基于自适应卡尔曼滤波的地表移动变形预报研究

陈长坤, 焦宝文, 乔方, 石长伟, 肖明, 苏迪

2018, 43(2): 20-27. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.004

[摘要](450) [PDF 857KB](45)

摘要:
构建自适应卡尔曼滤波预报模型,利用GNSS CORS连续运行实时监测数据,通过自适应卡尔曼滤波预报值、标准卡尔曼滤波预报值及实测数据对比分析，得到自适应卡尔曼滤波预报偏差明显减小,预报精度明显提升,满足了地表移动变形实时监测的精度要求。

基于北斗GEO的电离层延迟修正方法比较与分析

薛凯敏, 刘瑞华, 王剑

2018, 43(2): 33-39. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.006

[摘要](620) [PDF 1191KB](112)

摘要:
电离层延迟是影响导航定位精度的最主要因素。北斗卫星导航系统采用Klobuchar模型修正单频接收机用户的电离层延迟误差,对于双频接收机,可以利用不同频率信号的伪距观测数据解算得到电离层延迟值。为比较两种方法在天津地区的电离层延迟修正效果,利用NovAtel GPStation6接收机(GNSS电离层闪烁和TEC监测接收机)采集到的卫星实测数据进行计算。以国际全球导航卫星系统服务组织(IGS)发布的全球电离层格网数据为参考,对两种方法的修正效果进行比较分析。结果表明,在天津地区,利用双频观测值解算电离层延迟比Klobuchar模型计算结果更加精确,且平均每天的修正值达到IGS发布数据的82.11％,比Klobuchar模型计算值高948％

导航系统中的对流层延迟效应分析

张洁寒, 杨向宇, 杜全成, 李爽

2018, 43(2): 40-43. doi: 张洁寒 E-mail:1085178269@qq.com[HT]

[摘要](91) [PDF 990KB](55)

摘要:
提高卫星导航系统的定位精度一直是该领域科研人员的努力方向之一,其中作为影响卫星系统定位精度误差源的对流层延迟改正也一直是研究的重点。瞄准我国自主研制的北斗卫星系统中的对流层延迟问题,首先根据引起对流层折射误差的两种电波传播效应,即大气引起电波传播速度的减慢和引起电波射线的弯曲,分析了这两种效应在卫星定位中产生的折射误差情况。其次通过典型的实测探空数据和射线描迹法计算折射误差,得到了两种效应对对流层折射误差的贡献。证明了在卫星高度角大于5°时可以忽略电波射线弯曲引起的折射误差,在进行对流层延迟改正中只需考虑大气折射率引起电波速度减慢效应即可。但是在卫星高度角小于5°时必须考虑两种电波传播效应引起的折射误差。

北斗新一代试验系统时间及卫星钟精度初步分析

吴运杰, 王向磊

2018, 43(2): 44-48. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.008

[摘要](443) [PDF 557KB](66)

摘要:
北斗卫星导航系统新一代试验卫星星座由2颗高轨倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）和3颗中轨地球轨道卫星(MEO)组成,2016年2月全部发射入轨,其任务是验证北斗系统从目前区域导航定位授时服务走向全球服务的新技术体制设计及指标性能。导航卫星星载原子钟是最重要载荷之一,负责星上时间频率基准信号维持和产生。本文利用星地双向时频传递设备观测的星地钟差数据,评估了试验星配置的新型高精度铷钟和被动型氢钟的实际性能,定量比较了相对于北斗区域系统卫星钟的性能提升。结果表明,新一代试验星与北斗区域系统卫星钟差预报精度相比较有较大提高,IGSO卫星短期预报误差从0.65 ns减小到0.30 ns,MEO卫星短期预报误差从0.78 ns减小到0.32 ns,IGSO／MEO卫星中期预报误差均从2.50 ns减小到约1.50 ns.时频系统是新一代试验系统地面运控的重要组成部分,负责北斗新一代试验系统时间频率信号产生和维持。本文利用试验系统与UTC(BSNC)之间的比对数据,评估了新一代试验系统时间的实际性能,定量比较了相对于北斗区域系统时间的性能提升。结果表明,新一代试验系统时间相对于北斗区域系统时间性能有较大提高,万秒稳和天稳较北斗区域系统提高约半个数量级。时频体制是新一代试验系统的重要技术体制设计之一。本文利用中心节点与末节点的双向时间测量数据,评估了新一代试验系统末节点时频信号的实际性能。结果表明,中心节点与末节点之间具有很好的一致性,时差最大为0.23 ns.

导航信息对抗技术研究

李军正, 张伦东, 丛佃伟, 陈轲

2018, 43(2): 49-53. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.009

[摘要](656) [PDF 550KB](192)

摘要:
卫星导航手段的成功应用深刻地影响着现代信息化条件下的作战模式,针对卫星导航的信息对抗对未来战争影响巨大。研究了GNSS框架下导航信息对抗方案和需要解决的关键技术问题,并利用卫星导航信号模拟器、GNSS接收机、组合导航设备等进行了相关技术试验,得到了有意义的结论,为导航战提供了参考。

Locata定位系统的时间同步机制

陈健熊, 彭良福, 黄勤珍

2018, 43(2): 54-59. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.010

[摘要](690) [PDF 715KB](119)

摘要:
Locata系统是一种新型的高精度地基定位系统,它既可以与现有的全球导航卫星系统(GNSS)无缝对接,也可以在卫星信号失效时独立提供定位服务。Locata系统的定位精度可以达到厘米级,其关键技术是高精度(纳秒级)的时间同步技术。文中通过分析Locata系统的定位原理,对Locata系统独特的时间同步技术进行了研究,详细描述了其时间同步机制和技术实现方案,并给出了时间同步的具体流程和步骤。该研究可为我国研制地基伪卫星定位系统提供参考。

干扰信号对电磁脉冲定位精度影响分析

刘明, 苗家友, 沈宇, 刘裔文

2018, 43(2): 60-64. doi: 10.13442/j.gnss.10089268.2018.02.011

[摘要](327) [PDF 457KB](99)

摘要:
随着工业的快速发展,电磁干扰呈现愈加频繁的趋势,部分频段相近的干扰信号会影响电磁脉冲探测定位系统的正常使用。文中仿真分析了干扰信号对电磁脉冲定位精度的影响,并提出对于时间偏差较大的干扰,可以通过均方偏差来找出是否存在干扰,然后再用组合定位的方法确定干扰信号。文中结果可直接用于电磁脉冲探测定位系统的设计、定位精度改善等,对提高电磁脉冲探测系统的可靠性具有重要意义。

GPS可降水汽含量在强降雨过程中的特征分析

金鑫, 施昆, 陈云波, 李建涛

2018, 43(2): 65-71. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.012

[摘要](431) [PDF 732KB](117)

摘要:
针对水汽在大气中易于变化,高时空分辨率水汽资料的欠缺,造成强降雨短时临近的预报水平不高的问题,探讨分析了GPS水汽反演的精度。利用香港CORS数据,通过GAMIT软件解算获得各测站1 h大气可降水量时间序列,将其与探空数据获得的液态水含量（PWV）和实际降水量进行比较分析。结果表明，GPS／PWV与Radio／PWV在整体变化趋势上具有很好的一致性,其相关系数大于0.9;GPS／PWV与Radio／PWV精度相当,两者平均偏差小于1 mm,均方根误差小于3 mm;GPS反演的大气可降水量与实际降水量具有较好的对应关系,能够精确地监测到水汽变化的过程,可以用于水汽的监测和预报研究。

利用稳健协方差转换法构建对流层顶经验模型

吴寒, 刘劲宏

2018, 43(2): 72-78. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.013

[摘要](251) [PDF 650KB](60)

摘要:
对流层顶与纬度具有极强的相关性,同时随季节呈周期性变化。文中利用2008年至2010年的COSMIC掩星数据采用稳健协方差估计求得每天全球范围内掩星事件处的对流层顶高度,以时间和纬度为自变量,建立对流层顶的全球经验模型。利用全球分布的28个探空站观测数据,基于与对流层顶相关的Hopfield湿延迟模型,讨论了对流层顶对湿延迟的影响。结果表明,建立的对流层顶经验模型有助于提高湿延迟的计算精度,约0～15 mm.

历元差分模型在北斗卫星钟差实时解算中的应用

代桃高, 赵静, 王子龙

2018, 43(2): 79-83. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.014

[摘要](334) [PDF 535KB](95)

摘要:
卫星钟差是影响卫星定位精度的重要误差源之一,而实时精密单点定位又要求卫星钟差实时更新。卫星钟差的解算可通过非差模型或历元差分模型实现,但非差模型涵盖较多的载波相位模糊度参数,相比消掉模糊度参数的历元差分模型,计算效率要慢许多。历元差分模型仅利用载波相位观测量就可获得高精度卫星钟差历元间差,恢复后的卫星钟差仍可达到一定精度水平。利用历元差分模型可实现北斗卫星钟差的实时解算,试验结果表明:通过滤波得到的卫星钟差历元间差精度优于0.02 ns,恢复后的卫星钟差精度优于0.25 ns.

钟差预报模型的分析和比较

王向磊

2018, 43(2): 84-90. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.015

[摘要](315) [PDF 558KB](74)

摘要:
针对常用的几种钟差预报模型进行了研究,对其计算模型进行了详细的推导,并给出了模型参数的计算过程,以BLOCK IIRM卫星钟为例对几种钟差预报模型进行了比较分析,结果显示利用多项式模型、切比雪夫多项式模型进行预报时,随着采用的观测数据量的增大,无论短周期还是中、长周期预报,预报效果不一定会好,灰色系统模型只需要采用少量的观测数据来建模,减少了数据量,提高了建模速度,而且预报卫星钟差时精度有显著的提高,对于观测数据少,预报周期长的卫星具有明显优势。

北斗卫星导航系统在海洋能发电设备参数监控中的应用

王世明, 田园

2018, 43(2): 91-95. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.016

[摘要](394) [PDF 534KB](105)

摘要:
由上海海洋大学独立研发的柔性漂浮式发电设备,是具有自主知识产权的、具备良好转化前景的远海海洋能发电设备。远海的发电设备由于所处位置远离大陆,长时间无人值守,因此对于发电设备的参数监控十分重要。设计了一种海洋能发电设备的远程监控系统,基于北斗卫星导航系统实现远程实时监控,有效地监测和控制发电设备的实时状态,提高了远海发电能设备的可控性。

GNSS观测成果监理系统开发

张海忠, 谢志越, 张余亮, 张伟民

2018, 43(2): 96-99. doi: 谢志越E-mail:xiezhiyue125@163.com

[摘要](265) [PDF 432KB](100)

摘要:
针对海量GNSS观测成果资料的监理工作,文中设计并实现了一套具备自动资料检查、质量评定、监理报告生成和对质量元素统计分析功能的GNSS观测成果监理系统;对系统的开发平台、数据库、检查模型、质量等级、监理报告、统计分析等方面进行了简要说明,并介绍了系统采用的关键技术;通过系统在工作中的应用实例,对系统的使用方法和过程进行阐述;最后得出结论,该系统可极大提高GNSS观测成果监理的工作效率和质量评定的客观性。

GPS+BDS双差分RTK在遥控车载地理信息采集系统中的应用

郝国欣, 罗旻

2018, 43(2): 100-103. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.018

[摘要](437) [PDF 513KB](112)

摘要:
GPS-RTK作为全球定位系统(GPS)测量技术提高定位精度的一种方法得到了大力推广和广泛应用。现今,北斗卫星导航系统(BDS)已建成区域导航星座,并具备了导航定位服务能力,且已正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。但由于BDS单星座定位存在一些不足,导致了定位精度偏低,因此多频多系统融合定位导航研究成为了一个技术新热点。文中通过介绍RTK技术,引入了GPS+BDS双系统下RTK的应用思路,并指出RTK技术在地理信息采集系统中的优势以及实际应用中应注意的问题,为类似工程应用提供一定的参考价值。

基于北斗的现代测绘基准数据综合服务平台设计与实现

刘邢巍, 许超钤, 唐辉, 王静, 吴国梁

2018, 43(2): 104-107. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.019

[摘要](389) [PDF 536KB](78)

摘要:
北斗卫星导航定位技术为我国新一代现代测绘基准的发展带来了新的机遇,对提高测绘基准现代化服务能力方面意义重大。文中基于北斗卫星导航定位技术和原有的现代测绘基准体系基础设施,介绍了基于北斗的区域现代测绘基准体系应用服务关键技术,构建了现代测绘基准数据综合服务平台,为充分发挥北斗在现代测绘基准应用服务中的作用提供了借鉴。

基于TEQC的数据批量预处理程序实现与应用

张海平, 孔昭龙, 姜英明, 周茂盛, 高士民, 徐阳

2018, 43(2): 109-114. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.020

[摘要](413) [PDF 592KB](104)

摘要:
利用Python对TEQC软件进行二次开发,编制了qualitycheck.py和unificate.py程序,实现了数据的格式标准化和质量检查的功能,此程序有批处理、高效率、跨平台、结果可靠等优点。利用实测数据进行实验,对原始观测数据进行格式标准化和质量检查,结果表明利用文中开发的程序进行预处理的效率和便利程度有了非常显著的提高。同时,根据质量检查结果对观测数据进行相应处理,并使用GAMIT／GLOBK软件进行基线解算,通过对比分析结果表明,经过预处理后的数据有效地提高了基线解算的精度。

TEQC在沈阳市现代测绘基准体系建立数据处理中的应用

邰贺

2018, 43(2): 115-118. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2018.02.021

[摘要](399) [PDF 403KB](41)

摘要:
结合沈阳市现代测绘基准体系建立的具体工程实际,采用.net语言对TEQC软件进行封装,并使其具备批量数据处理的能力,解决了大型项目海量数据的星座选取、转换、编辑和质量分析的问题。