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基于TDCP历元间位置变化量的GNSS地质灾害快速变形识别

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大地测量与地球动力学 2024年第10期44卷 1034-1039,1058页

作者：文锐刘万科吴明魁邓文昊王昊武汉大学测绘学院武汉430079 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 自然资源部地质灾害智能监测与风险预警工程技术创新中心北京100081

提出一种基于GNSS载波相位历元间差分(TDCP)位置变化量的地质灾害监测快速变形识别方法。通过TDCP解算历元间坐标变化量,识别监测体历元间显著位移,据此对卡尔曼滤波的过程噪声进行实时调节,使相对定位滤波结果能及时准确地反映监测体... 详细信息

提出一种基于GNSS载波相位历元间差分(TDCP)位置变化量的地质灾害监测快速变形识别方法。通过TDCP解算历元间坐标变化量,识别监测体历元间显著位移,据此对卡尔曼滤波的过程噪声进行实时调节,使相对定位滤波结果能及时准确地反映监测体的快速变形。模拟实验结果表明,该方法既可以及时准确地反映监测体历元间大于1 cm的快速变形,同时又能保持mm级监测精度。

关键词： GNSS 地质灾害监测快速变形识别载波相位历元间差分卡尔曼滤波

改进D^(*)算法的未知场景机器人运动规划

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导航定位学报 2024年第3期12卷 145-153页

作者：鞠慕涵刘万科胡捷谷宇鹏武汉大学测绘学院湖北武汉430079

随着机器人技术不断发展,自主移动机器人的应用已拓展到复杂未知环境中。针对传统运动规划算法在复杂未知环境中存在搜索盲目、计算效率低、难获得安全轨迹等问题,本文提出了一种基于改进D^(*)算法的运动规划方法。其中,前端路径规划使... 详细信息

随着机器人技术不断发展,自主移动机器人的应用已拓展到复杂未知环境中。针对传统运动规划算法在复杂未知环境中存在搜索盲目、计算效率低、难获得安全轨迹等问题,本文提出了一种基于改进D^(*)算法的运动规划方法。其中,前端路径规划使用融合跳跃点搜索(JPS)思想的D^(*)算法,后端轨迹优化基于B样条构建二次规划问题。利用矩阵实验室(Matlab)与机器人操作系统(ROS)的仿真平台进行实验,结果表明,改进D^(*)算法在30×30的栅格地图中,相比传统D^(*)算法、FocussedD^(*)、有向D^(*)算法搜索耗时减少0.297、0.269、0.191s;动态障碍物存在时,可使移动机器人快速、安全运动至目标点。

关键词：移动机器人运动规划 D^(*)算法 JPS算法三次B样条

复杂环境GNSS实时亚厘米级监测算法设计及性能分析

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导航定位学报 2024年第2期12卷 23-31页

作者：邓文昊张小红吴明魁刘万科文锐王昊武汉大学测绘学院武汉430079 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430074 自然资源部地质灾害智能监测与风险预警工程技术创新中心北京100081

针对复杂监测场景下,由于卫星信号遮挡严重、多路径效应强、粗差和周跳频繁而造成观测数据质量差,严重影响全球卫星导航系统(GNSS)实时监测的精度、可靠性和可用性的问题,提出一种复杂环境下的GNSS实时亚厘米级监测算法:综合利用监测体... 详细信息

针对复杂监测场景下,由于卫星信号遮挡严重、多路径效应强、粗差和周跳频繁而造成观测数据质量差,严重影响全球卫星导航系统(GNSS)实时监测的精度、可靠性和可用性的问题,提出一种复杂环境下的GNSS实时亚厘米级监测算法:综合利用监测体的变化特征,从观测数据质量控制、滤波过程噪声自适应调节、GNSS解算短时中断后快速恢复等方面着手,设计一套适用于复杂环境的GNSS地质灾害实时高精度监测数据处理算法;并采用实测与仿真短基线数据评估算法性能。结果表明,在复杂观测场景下,提出的复杂环境GNSS监测算法能够实现实时亚厘米级定位精度,有效解决GNSS解算短时中断后的快速恢复问题,并能准确识别监测体的快速形变。

关键词：全球导航卫星系统(GNSS)地质灾害监测实时动态(RTK)定位复杂环境卡尔曼滤波模糊度固定

城市动态场景GNSS信号特征及其对NLOS自主识别影响分析

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测绘地理信息 2024年

作者：别秭锟王鑫宇刘万科武汉大学测绘学院

在城市复杂环境中，GNSS信号易发生折射、衍射、遮挡等现象，产生严重的多路径效应和非视距（none line of sight,NLOS）误差；特别是NLOS信号可能会导致数十、上百米的伪距和载波相位误差，严重影响复杂环境下的GNSS定位精度和稳定性... 详细信息

在城市复杂环境中，GNSS信号易发生折射、衍射、遮挡等现象，产生严重的多路径效应和非视距（none line of sight,NLOS）误差；特别是NLOS信号可能会导致数十、上百米的伪距和载波相位误差，严重影响复杂环境下的GNSS定位精度和稳定性。本文重点分析了城市动态场景下GNSS NLOS信号在高度角、信噪比、伪距一致性、相位一致性、双差伪距残差和双差相位残差等6个方面的特征，并使用随机森林（random forests,RF）就信号特征对NLOS自主识别的影响加以初步分析。结果表明：80%以上的NLOS信号的高度角低于60度、信噪比低于45dB-Hz;NLOS信号的伪距一致性和相位一致性会出现明显的离群现象，双差伪距残差和双差相位残差存在明显的大幅度波动。实时动态场景下的NLOS自主识别结果表明，高度角和信噪比对NLOS识别准确度的影响最大，伪距一致性和相位一致性次之；而双伪距残差和双差相位残差则是离线进行NLOS自主识别时的两个重要特征，仅使用高度角、信噪比、双差伪距残差、双差相位残差四个特征就能使基于随机森林的NLOS识别准确度达到80%左右。

关键词：全球卫星导航系统复杂场景非视距信号信号特征随机森林

BeiDou B2/Galileo E5b短基线紧组合相对定位模型及性能评估

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测绘学报 2016年第S2期45卷 1-11页

作者：张小红吴明魁刘万科武汉大学测绘学院湖北武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心湖北武汉430079 武汉大学测绘学院导航定位技术研究中心湖北武汉430079

随着GPS和GLONASS系统的现代化以及Galileo和BeiDou卫星导航系统的建设,GNSS正朝多频多系统的方向发展。本文对BeiDou B2/Galileo E5b短基线紧组合相对定位的模型与算法进行了研究,详细推导了BeiDou B2/Galileo E5b短基线紧组合相对定... 详细信息

随着GPS和GLONASS系统的现代化以及Galileo和BeiDou卫星导航系统的建设,GNSS正朝多频多系统的方向发展。本文对BeiDou B2/Galileo E5b短基线紧组合相对定位的模型与算法进行了研究,详细推导了BeiDou B2/Galileo E5b短基线紧组合相对定位的模型与算法,并对其定位性能进行了分析。重点分析了BeiDou B2与Galileo E5b频点的接收机间差分系统间偏差的长期稳定性,结果表明:基线两端的接收机类型(包括固件版本)相同时,差分系统间偏差接近于0;基线两端的接收机类型不同时,差分系统间偏差较大,但具有长期稳定性,因此能够事先标定并作为改正数用于后续的定位中。最后基于BeiDou B2/Galileo E5b单频单历元相对定位试验对系统间紧组合模型的定位效果进行了比较验证。结果表明,相对于传统的松组合模型,使用改正系统间偏差的紧组合模型能够显著提高模糊度固定的成功率,尤其是在遮挡比较严重、单系统可观测到的卫星数较少的情况下,模糊度固定成功率可以提高10%~25%。

关键词：北斗伽利略紧组合差分系统间偏差相对定位

导航卫星自主定轨星座旋转误差分析与控制方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2009年第11期34卷 1280-1284页

作者：侯芬刘万科方荣新武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉市珞喻路129号430079 武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

基于星间距离测量的自主定轨对应于不可观测性问题,如果引入一个基准,虽然可保持卫星之间的相对位置关系,但是容易出现星座旋转误差。星座旋转的根本原因在于星间观测(测距和测速)无法反映轨道升交点赤经的系统误差。本文对卫星自主定... 详细信息

基于星间距离测量的自主定轨对应于不可观测性问题,如果引入一个基准,虽然可保持卫星之间的相对位置关系,但是容易出现星座旋转误差。星座旋转的根本原因在于星间观测(测距和测速)无法反映轨道升交点赤经的系统误差。本文对卫星自主定轨的旋转误差以及控制方法进行了讨论和分析。

关键词：自主定轨时空基准星座旋转

误差与先验信息对导航卫星自主定轨的影响研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2011年第7期36卷 797-801,834页

作者：李征航龚晓颖刘万科武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

介绍了利用星间距离观测值和由预报星历提供的先验信息采用最小二乘配置法进行导航卫星自主定轨的方法、模型及软件;采用自编软件进行了一系列的模拟计算,分别探讨了观测值随机噪声、残余系统误差和先验信息的好坏对自主定轨精度的影响... 详细信息

介绍了利用星间距离观测值和由预报星历提供的先验信息采用最小二乘配置法进行导航卫星自主定轨的方法、模型及软件;采用自编软件进行了一系列的模拟计算,分别探讨了观测值随机噪声、残余系统误差和先验信息的好坏对自主定轨精度的影响。结果表明,随机噪声对自主定轨精度的影响不明显,而系统误差和先验信息的影响则较为重要,值得关注。

关键词：自主定轨星间距离观测值观测噪声系统误差先验信息

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配置法在卫星轨道积分中的应用

武汉大学学报（信息科学版） 2010年第3期35卷 253-256页

作者：李征航龚晓颖刘万科武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

介绍了配置法的基本原理和计算方法,探讨了其在卫星轨道积分中的应用。分析了不同的积分步长与方法阶数对积分精度的影响,并确定了适宜的积分步长与方法阶数(与Bernese软件的缺省值一致)。此外,通过与用传统数值积分方法设计的联合积分... 详细信息

介绍了配置法的基本原理和计算方法,探讨了其在卫星轨道积分中的应用。分析了不同的积分步长与方法阶数对积分精度的影响,并确定了适宜的积分步长与方法阶数(与Bernese软件的缺省值一致)。此外,通过与用传统数值积分方法设计的联合积分器计算结果进行比较,得出了配置法的一些优点:可以取较大的积分步长;配置法直接给出的是各个积分区间的多项式系数,用户无需进行内插和拟合即可方便地得到任意时刻的卫星位置和速度。

关键词：配置法轨道积分积分步长

顾及非线性变化的地球参考框架建立与维持的思考

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武汉大学学报（信息科学版） 2010年第6期35卷 665-669页

作者：姜卫平李昭刘万科周晓慧武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉市珞喻路129号430079 武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

介绍了全球及区域参考框架(ITRF)的发展现状,探讨了国际地球参考框架(ITRF)的不足,给出了使用顾及非线性变化的速度模型建立和维持参考框架的思路,并分析了解决不同类型非线性变化的处理方法。在此基础上,探讨了区域参考框架建立与维持... 详细信息

介绍了全球及区域参考框架(ITRF)的发展现状,探讨了国际地球参考框架(ITRF)的不足,给出了使用顾及非线性变化的速度模型建立和维持参考框架的思路,并分析了解决不同类型非线性变化的处理方法。在此基础上,探讨了区域参考框架建立与维持的方法。最后展望了全球大地观测系统背景下的未来ITRF发展趋势。

关键词：地球参考框架地球物理负载季节性及非线性变化全球大地观测系统