全球定位系统

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2017年第42卷第6期

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基于高分值加权的改进阴影匹配定位算法研究

夏景平, 胡辉, 颜瑜军, 欧敏辉

2017, 42(6): 1-8. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.001

[摘要](181) [PDF 1481KB](90)

摘要:

针对传统阴影匹配(SM)信噪比阈值不能有效区分LOS／NLOS的情况,使卫星可见性观测不准导致较大的定位误差,本文在分析城市峡谷中接收机接收的信噪比特性基础上,提出了一种基于高分值加权的改进SM定位算法,并使用粒子滤波对动态场景下的改进SM定位结果进行滤波。实验结果表明,静态和动态场景下该算法的平均定位误差为2.45 m和4.64 m,相对于传统SM定位算法的3.96 m和5.95 m,分别降低了38.1％和21.9％

基于几何模型的惯性辅助PPP周跳修复与快速重新收敛

付粉娥

2017, 42(6): 9-15. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.002

[摘要](468) [PDF 2002KB](62)

摘要:
在复杂观测环境下,GNSS信号容易发生周跳和失锁现象,导致精密单点定位技术（PPP）模糊度重新初始化,影响定位精度及可靠性。本文基于PPP／SINS紧组合,提出了利用短时间内惯导递推的高精度位置信息辅助PPP周跳修复的几何模型。该模型采用原始观测值建立历元间差分方程,将周跳作为参数进行估计,而惯导提供的高精度位置作为带权的虚拟观测值参与平差解算,在固定周跳整数值后修复相位观测值,从而保持高精度的连续定位。以车载和机载两组数据分析了该方法的有效性,结果表明,引入惯性辅助能够显著加快PPP定位的重新收敛,实现周跳的准确修复。

GPS／BDS／GALILEO多系统融合伪距单点定位性能分析

贾雪, 徐炜

2017, 42(6): 16-23. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.003

[摘要](1217) [PDF 2113KB](168)

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。

利用GPS观测研究我国赤道异常驼峰区电离层TEC变化

余侯芳, 朱云舟, 邓忠新

2017, 42(6): 24-29. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.004

[摘要](422) [PDF 2183KB](113)

摘要:
利用中国南部地区七个站点的2004年GPS观测数据,对赤道异常中国扇区电离层TEC的北驼峰位置和时间以及驼峰北侧电离层梯度进行了分析,结果表明:驼峰位置随季节改变,介于地理北纬17.5°～22.5°之间,冬季月份相对为低,分季月份相对为高,年平均位置约在北纬20°附近;驼峰出现时间也随季节在地方时13～16 h之间变化,冬季月份相对为早,夏季月份相对为晚,其出现时间的年平均值前者在地方时14 h前后,后者约在地方时15～16 h之间。驼峰区电离层TEC存在纬向梯度,其梯度也随地方时和季节而改变,夜侧梯度在地方时4.5 h前后为极小,且在不同季节其变化幅度不大,而日侧梯度在地方时13.5～16.5 h时段出现极大,且在不同季节差异较大,分季要高于冬季和夏季。

惯导辅助下的动态精密单点定位算法研究

韩舒文, 李峰, 刘峰

2017, 42(6): 30-35. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.005

[摘要](350) [PDF 1666KB](48)

摘要:
精密单点定位中的模糊度不具有整数特性,如何将其准确求解一直是当前研究的热点。且在定位初始阶段,需要经过长时间观测才能使定位精度收敛到厘米、分米级。为解决上述两个问题,可引入惯性导航系统（INS）输出的短时间内高精度的导航信息,以用于辅助模糊度浮点解快速准确地解算。文中分别介绍了直接利用位置信息代入和构建虚拟观测量的两种最小二乘方法,以及这两种方法下INS导航信息精度与模糊度浮点解精度之间的关系。仿真结果表明:惯性信息的辅助作用能够有效地在定位初始阶段提高模糊度解算的效率和精度、缩短收敛时间、改善定位精度。

基于道路连通性和最短路径的综合地图匹配算法

崔松林, 冯军焕

2017, 42(6): 36-41. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.006

[摘要](477) [PDF 1737KB](105)

摘要:
本文研究了要素加权法、路网拓扑法和网格划分法等地图匹配算法,分析了地图匹配过程,包括地图数据预处理、道路连通性的建立、投影点的计算和道路匹配度的计算,提出了一种基于道路连通性,采用捕捉圆获取候选道路集的地图匹配算法,并且对车辆GPS信号丢失的情况,采用最短路径算法,推算出车辆经过的道路。最后通过试验比较分析,验证了本算法具有较高的匹配准确度、匹配速度和实用性。

基于GPS／北斗网络RTK算法实现与结果分析

杜文选, 严超, 徐炜, 王涛

2017, 42(6): 42-47. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.007

[摘要](701) [PDF 1705KB](163)

摘要:
随着GPS现代化的发展以及中国北斗二代的实施,GPS／BDS组合导航系统在各个行业领域和亚太地区各个国家得到日益广泛的应用,国际海运事业无线电技术委员会（RTCM）增加了北斗卫星导航系统（BDS）星历电文并支持BDS载波相位差分应用使得北斗的地基增强系统在各行业中的应用更加重要。本文介绍相对定位基本模型,单基站实时运态（RTK）与多基站RTK基本原理以及虚拟参考站（VRS）定位方法,通过采集GPS／BDS观测值,分析单基站RTK与多基站定位结果。结果表明,若流动站与基准站距离较短,多基站与单基站定位精度均能得到厘米级定位结果;在流动站与基准站距离较长时,GPS／BDS双频多基站RTK的定位精度能达到厘米级定位结果,可用性强。

倾斜地球同步轨道卫星对北斗三频单历元基线解算的影响分析

徐梅, 严超, 乔方, 苏迪

2017, 42(6): 48-54. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.008

[摘要](403) [PDF 1763KB](57)

摘要:
针对倾斜地球同步轨道（IGSO）是特殊的地球同步圆轨道,轨道稳定性较好,可以覆盖高纬度地区的特点,研究了北斗三频单历元基线解算中IGSO卫星对其精度的影响。采用内蒙古地区和安徽地区的两条短基线,在GEO和MEO卫星的基础上,按可见性增加一颗IGSO卫星参与解算。实验结果表明:增加1~3颗可见性较好的IGSO卫星时,模糊度解算成功率最高,且定位精度最佳;增加4~5颗IGSO卫星时,模糊度解算成功率和定位精度相对于1~3颗均有所下降。

采用调零天线阵测向解GNSS姿态仪的整周模糊度

石荣, 刘畅, 张伟

2017, 42(6): 55-60. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.009

[摘要](391) [PDF 1744KB](101)

摘要:
由多个单元天线组成的GNSS调零天线阵通常用于在大功率干扰信号来波方向上形成天线波束方向图零点,以此来抗压制性干扰。采用此调零天线阵所自然形成的二维短基线,按照电子侦察中多基线干涉仪测向原理,通过短基线的相位差测量值来解GNSS姿态仪长基线的相位差模糊,从而实现了GNSS姿态仪的整周模糊度的实时解算。该方法通过GNSS姿态仪与调零天线阵的组合应用,不仅提高了解模糊的性能,而且增强了整个系统抗干扰反欺骗的能力,从而为GNSS姿态仪和调零天线的拓展应用提供了重要参考。

天文大气折射改正模型比较分析

陈少杰, 郑勇, 詹银虎, 蒲俊宇, 李崇辉

2017, 42(6): 61-65. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.010

[摘要](428) [PDF 1377KB](70)

摘要:
天文大气折射一直是影响天文测量精度的主要因素之一,针对光学天文测量中大气折射的问题,主要介绍、归纳了几种在处理天文大气折射改正中常用的模型,并比较分析了标准大气条件下不同模型的改正效果,为天文大气折射模型改正的进一步研究提供基础。结果表明:在天顶距不大于60°的情况下,不同方法之间差异性很小,但随着天顶距的增大,不同方法的差异增大。对于高精度天文测量,需要寻求一种精度高、实用性强的处理方法对天文大气折射的影响进行改正和计算。

零基线约束的参考站间模糊度固定方法研究

丁乐乐, 王珍, 潘宇明, 李蕾

2017, 42(6): 66-71. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.011

[摘要](265) [PDF 1668KB](81)

摘要:
论文提出一种GNSS零基线约束的参考站间模糊度快速固定方法,该方法基于“一天线+双接收机”设计进行参考站间模糊度固定。首先,利用两个参考站四台接收机观测值形成四对参考站间无电离层组合双差观测值。其次,结合无电离层组合观测值模糊度和宽巷整周模糊度进行卡尔曼滤波和N1模糊度实数解计算。然后在模糊度域内进行线性变换,单历元固定零基线模糊度;利用零基线模糊度约束解算四组参考站间模糊度中的一组模糊度。最后,利用固定的模糊度还原所有原始双差整周模糊度。实验证明:与传统参考站间模糊度固定方法比,充分利用了零基线模糊度固定的约束条件进行参考站间模糊度固定,加快了模糊度收敛速度,极大地提高了模糊度固定的速度和成功率。

一种面向GNSS应用的数据共享平台实现方法

周帮, 周维, 黄文德, 庞浩, 金星, 刘伟

2017, 42(6): 72-78. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.012

[摘要](252) [PDF 2251KB](60)

摘要:
为了实现GNSS应用的数据共享,让更多用户充分地使用已有数据资源,突破数据匮乏的制约,减少资料收集等重复性劳动和相应费用并面向用户提供“一站式”、“可视化”的数据共享服务,需要设计一种面向多用户的数据共享平台。本文在分析了用户对数据共享平台互操作的需求后, 基于SSM框架设计了B／S(浏览器／服务器)模型的GNSS应用的数据共享平台,面向GNSS应用用户提供了静态数据和动态数据下载。该数据共享平台的体系架构由数据采集层、数据存储层、数据分析与处理层、数据共享层构成。平台采用松耦合机制的各个分层功能明确,并且具有良好的扩展性。

ITRF框架与CGCS2000坐标转换的研究

张杰, 范玉磊, 董海政, 卢群

2017, 42(6): 79-83. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.013

[摘要](663) [PDF 1211KB](118)

摘要:
本文推导计算了ITRF2005与ITRF97的框架转换参数,对框架转换和历元归算进行了深入研究。利用国内4个IGS站的数据,对先历元后框架和先框架后历元的两种转换方法进行实例验证,分析了转换结果的精度,并对坐标转换方法的使用提出了一些建议。

基于双天线测向的航向对准数据处理方法研究

白玉栋, 李景岩

2017, 42(6): 84-87. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.014

[摘要](375) [PDF 1169KB](121)

摘要:

本文研究了在动态条件下利用双天线测向方法对舰船航向的对准检查,分析了天线架设位置及舰船姿态对航向测量误差影响,提出了数据处理方法,在舰船导航系统试验中进行了应用,结果表明该方法可提高试验精度。

GPS高程转换方法研究及精度分析

唐丽娟

2017, 42(6): 88-91. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.015

[摘要](155) [PDF 1121KB](117)

摘要:
以安徽省谢桥矿2111(3)工作面倾向线测区为例,分别采用平面拟合、曲面拟合、多面函数、BP神经网络的方法实现了对区域内GPS／水准联测点的高程转换。结果表明,多面函数与BP神经网络高程拟合精度最高,平面拟合精度最低,多面函数拟合法外符合精度可达1.36 cm左右,RMS在1.9 cm左右，检核点残差值在1～3.5 cm之间，BP神经网络外符合精度可达1.92 cm之间，RMS在1.37 cm左右,说明利用GPS测量结合水准测量的数据来拟合高程异常值,从而计算出各GPS点的正常高是一种行之有效的方法,能够满足一般工程建设的需要。

单基站CORS在矿山测量中的精度分析及应用

石长伟, 何晴晴, 陈长坤, 肖明, 苏迪

2017, 42(6): 92-96. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.06.016

[摘要](351) [PDF 1271KB](70)

摘要:
简述了CORS系统的原理和单基站CORS系统的组成部分及建造步骤,结合朱集东矿单基站CORS系统的实际测量情况,对单基站CORS系统在矿山测量中应用的精度进行分析,通过对系统的精度分析,说明单基站CORS系统具有可在地表移动监测中和矿山测量中应用的优势。