不同系统组合的精密单点定位性能分析

在分析研究星间单差精密单点定位算法和抗差Kalman滤波解算模型基础上,利用全球定位系统、全球导航卫星系统、北斗卫星导航系统数据,对单、双、三系统精密单点定位精度和收敛时间进行了分析,得出了以下结论:三系统精密单点定位技术无论定位精度还是收敛速度均最优,多系统组合导航定位有利于提高导航定位精度。     

卫星差分码偏差对北斗三号双频精密单点定位的影响

为探讨北斗三号系统不同频点组合卫星差分码偏差(differential code bias, DCB)对精密单点定位(precise point positioning, PPP)的影响,推导北斗三号系统不同频点无电离层组合卫星端DCB改正模型,并基于MGEX跟踪站连续7天4站的观测数据按7种不同双频组合进行DCB改正实验。结果表明,DCB改正对PPP精度在最初的历元有明显提升,有助于滤波的收敛及提高单天解的均方根,但对于最终定位精度无明显提升。B2a/B3I及B2b/B3I组合定位精度及收敛速度明显低于其他组合,DCB改正后有所提升。其他5种组合改正后定位精度及收敛时间相当：静态PPP单天解均方根在E、N和U方向约为5.50 cm、2.50 cm和6.25 cm,较未改正前提升20%～65%;平均收敛时间为38 min,提升约6%;动态PPP平均收敛时间为59 min,提升约20%;最终定位精度水平方向优于5 cm,高程方向优于7 cm。     

应急辅助定位及精度评估方法研究

在可视导航卫星数少于四颗、无法进行传统导航解算的恶劣环境下,导航接收机可利用外部高程气压计提供的高程或者内部守时模块的钟差等信息进行应急辅助定位。在该应急辅助定位工作模式的误差分析中,传统导航定位误差传递模型无法适用。针对此问题,本文在研究三星结合高程、三星结合钟差、双星结合高程钟差等几种应急辅助定位原理的基础上,给出了新的应急辅助定位误差传递的分析模型,利用仿真算例验证了该模型的正确性。通过对定位精度的分析,说明根据卫星分布特点可以按照本文方法量化得到伪距测量与辅助信息的精度的最优数量级关系,可以用最小代价实现定位精度的提升。该结论可指导接收机外部辅助器件的选择。     

GNSS应急辅助定位及精度评估方法研究

在可视卫星数少于4颗、无法进行传统导航解算的恶劣环境下,导航接收机可利用外部高程气压计提供的高程或者内部守时模块的钟差等信息进行应急辅助定位。在该应急辅助定位工作模式的误差分析中,传统导航定位误差传递模型无法适用。针对此问题,本文在研究三星结合高程、三星结合钟差、双星结合高程钟差等几种应急辅助定位原理的基础上,给出了新的应急辅助定位误差传递的分析模型,利用仿真算例验证了该模型的正确性。最后通过对定位精度的分析,说明根据卫星分布特点可以按照本文方法量化得到伪距测量与辅助信息的精度的最优数量级关系,可以用最小代价实现定位精度的提升。该结论可指导接收机外部辅助器件的选择。     

两种伪距单点定位模型最小二乘解的等价性证明

针对伪距单点定位解算中存在的两种定位模型的最小二乘解,给出了它们关于位置估计和定位精度等价性的推证过程。描述了伪距单点定位所采用的基本定位模型和单差定位模型,依据伪距观测值精度和单差基准分三种情况分别证明了两种模型的位置最小二乘解和定位精度是等价的,通过实测数据的定位解算验证了两种模型的等价性,并比较了两种模型的最小二乘算法的效率。     

加权模糊C均值聚类算法实现BDS三频组合观测值优选

在对BDS三频载波相位组合观测值进行误差分析的基础上，确定了优选载波相位线性组合系数的筛选标准。针对传统聚类算法在高维多频混合数据集分类中存在的不足，采用一种基于加权的模糊C均值聚类算法，通过对同一维度在不同簇上赋予不同的权重值，对传统遍历搜索法所获得的部分BDS三频载波相位组合观测值进行了优化分类选取，有效解决了传统全球导航卫星系统载波相位观测值选取方法效率低的问题，同时为多系统多频数据组合观测值系数的优化选取提供了一种新的思路。对分类结果进行分析，确定了各类组合观测量的适用范围，并结合实测数据，利用无几何层叠模糊度解算方法对优选组合进行了整周模糊度的解算，结果验证了该方法的可行性。     

针对高空探测火箭的实时高精度定位算法

随着高空探测火箭探测高度的提升,GPS导航系统无法满足其在3 000 km以上的定位需求,且通常应用于卫星精密定轨的传统统计定轨理论也难以实现。从高空探测火箭快速实时定位解算需求出发,针对地基导航、箭上自主解算实时定位方式,结合导航系统误差模型和轨道动力学特性,提出了一种实时高精度定位解算的方法。采用试验数据和误差辨识,完善地基导航系统误差模型,建立动力学卡尔曼滤波算法方程对定位数据进行滤波,实现快速实时高精度定轨。该方法省去了轨道积分过程,提高定位精度和解算效率。     

BDS/INS紧组合三频动对动模糊度解算方法

针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution, TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差几何距离值,并用其分别代替无几何和几何模式下的双差伪距观测值,显著降低了伪距双差观测噪声水平,有效提高了三频整周模糊度解算成功率。仿真实验结果表明,BDS/INS紧组合输出的高精度位置坐标使得伪距观测精度提高了60%以上,在短基线条件下,当伪距观测噪声达到2 m时,无几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为0.73%,几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为31.25%,而BDS/INS紧组合的TCAR算法在两种模式下的模糊度解算成功率达到99%以上,并且获得了厘米级的相对定位精度。     

一种基于双差观测的BDS周跳探测与修复方法

针对接收机捕捉卫星信号时出现中断(失锁)现象,提出了一种基于双差观测值高次差法的周跳探测和基于最小二乘多项式法的周跳修复方法。研究了周跳探测和修复过程,改进了高次差法和多项式法,构建了新型周跳处理模型。结合实例和通过仿真运算分析,表明双差观测值法能有效弥补普通高次差法对小周跳探测的不足,最小二乘多项式推估法能有效修复小周跳。     

基于接收机钟差约束的地基伪卫星导航改进方法

采用地基伪卫星对飞行器进行导航时,由于布站场地有限不可避免地会出现定位构型差的情况,当仅用伪距和伪距变率进行定位定速时,若采用典型的单历元卫星定位定速算法,那么对飞行器的定位定速精度就会比较差。通过分析发现,地基伪卫星导航系统用户接收机钟差和钟差变率的求取不准确很大程度上影响了定位定速精度。针对这种情况,提出了通过提高地基伪卫星接收机钟差和钟差变率的求解精度来提高定位定速精度的方法。首先根据接收机钟差和钟差变率的模型得到它们的观测方程,然后将其加入到单历元定位定速方程组中参与定位定速解算,仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

复杂干扰环境下的卫星授时接收机加固技术

对目前导航卫星授时接收机面临的干扰模型和应对措施进行了归纳总结。结合授时接收机工作原理和特点,给出了授时接收机加固的通用框架。在此基础上,对授时接收机加固技术的发展趋势进行了分析,提出了基于钟差辅助和网络辅助的两种干扰检测方法。前者充分利用了多系统多卫星钟差数据的冗余性和本地时钟的特性,后者则利用了授时接收机网络具备数据通信和广域覆盖的特点。通过干扰检测结果给出完好性评估并引导授时接收机的工作模式,可以提升复杂干扰环境下卫星授时的可靠性和完好性。     

机房漏水检测与精确定位装置研究

机房漏水是危及精密信息设备长期稳定可靠运行的重大安全隐患。为了解决传统定位装置难以实现漏水点精确定位的问题,从传感电缆的检漏原理出发,利用分压补偿原理,通过STEP7软件编程,设计了一个结合自检、漏水检测和漏水定位3种功能的机房漏水检测与定位装置。在此基础上搭建了实验系统,经测试实验,结果表明短距离定位精度可以达到1．70％,从而证实了该装置检测的有效性和定位的精确性。     

基于增强型MAD单特征量地磁匹配导航算法

为了提高基于MAD(mean absolute differences,平均绝对差)算法的单特征量地磁匹配导航系统的定位精度,研究分析了影响MAD算法的地磁匹配定位精度的主要因素,引入RANSAC(random sample consensus,随机抽样一致)鲁棒算法与粗精匹配结合的分层搜索策略来提高匹配精度及缩短匹配时间.仿真试验结果表明,该算法能够在一定程度上提高单特征量的地磁匹配的精度与稳定性,并大大缩短匹配时间.     

分布式麦克风阵列的声源定位

声定位探测技术的无源被动特性,使其在定位技术研究领域内独树一帜,时延估计和定位算法是支持这一技术的核心。DUET时延估计算法简单,通过对接收到的信息分段帧移加窗处理,能够有效识别有用语音信息,时延估计精度较高,在高噪声的环境中非常适用;球面定位算法是基于时延估计提出的,对麦克风的排列形式不固定,适用于任意排布的麦克风阵列,并且在时延估计精度较高的情况下,能够很准确地对声源目标进行定位。     

基于伪卫星的北斗双星导航系统DOP值

在分析北斗导航定位系统原理的基础上,探讨了利用伪卫星来提高其定位精度的方法.采用2颗～4颗伪卫星辅助北斗定位系统对用户进行导航定位.仿真结果表明,伪卫星辅助的导航定位系统能改善卫星几何布局,减小DOP值.增加伪卫星的数目能提高定位精度;合理布局现有伪卫星能进一步提高定位精度.     

无源时差定位布站形式对定位精度的影响

用时差法对空中机动目标进行定位,地面至少需要四个基站工作,而地面基站的布站形式对定位精度有很大的影响.通过计算机对时差定位的三种基本布站形式进行分析和仿真,得出了目标定位精度与布站方式的关系,即在相同的测量条件下达到最优的测量结果.通过建立时差定位模型,分析影响定位精度的各因素,得出了不同布站情况下的几何精度因子图,为无源时差定位系统的布站提供理论指导.     

罗兰C双台链交叉定位算法研究

在推导罗兰C双台链交叉定位算法基础上,根据试验得到的时差测量结果进行了单台链双曲线定位、非时基交叉圆定位以及双台链交叉定位算法比较.结果表明:测量点几何因子GDOP较好时,单台链双曲线定位与交叉圆定位方法的定位结果基本相同,而GDOP较差时,交叉圆定位方法的定位结果明显优于单台链双曲线定位算法的定位结果,但两种情况下的...     

结合实时数据产品与北斗短报文的厘米级海洋精密相对定位

针对远海精密定位的广泛需求和传统精密定位服务费用昂贵的问题,提出利用北斗短报文设备传输导航观测数据,结合实时服务数据产品,以实现海洋的低成本厘米级精密相对定位。为了克服短报文传输频率低的缺点,采用融合空间相对定位和精密单点定位两种技术来加密分钟间隔以外的坐标,避免了传统时间基线法加密坐标存在的误差累积现象。分别基于静态和动态海洋观测数据进行仿真实验,结果表明,新方法无论在水平方向还是垂直方向上,都可以实现厘米级定位,且对时间间隔不敏感。     

基于等值线约束的地磁匹配定位技术

地磁匹配定位是利用地磁图进行定位的方法,位置输出可用于限制惯导系统的误差积累.介绍了地磁辅助导航的原理和发展现状,并重点研究了地磁匹配定位技术.提出了一种基于等值线约束的改进的相关匹配算法,能有效消除导航系统的初始位置误差并能限制匹配过程中惯导系统的积累误差.仿真实验证明该算法能有效地提高相关匹配的实时性,并能把定位精度控制在地磁数据网格间距以内.算法对航向误差具有一定的适应性.