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GPS/伪卫星技术在露天矿边坡监测中的应用

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煤炭学报 2010年第5期35卷 755-759页

作者：刘超高井祥王坚刘燕中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

针对露天矿区GPS可视卫星个数和几何图形条件易受到较大坡度的遮挡影响,利用GPS/伪卫星(PLs)组合定位技术,增强卫星的几何强度。同时,为了削弱非建模系统误差的影响,提出通过经验模态分解(EMD)的多尺度分解与重构结构,依据累积标准化模... 详细信息

针对露天矿区GPS可视卫星个数和几何图形条件易受到较大坡度的遮挡影响,利用GPS/伪卫星(PLs)组合定位技术,增强卫星的几何强度。同时,为了削弱非建模系统误差的影响,提出通过经验模态分解(EMD)的多尺度分解与重构结构,依据累积标准化模量的均值随尺幅的变化确定系统误差与噪声分离尺度的选择标准,建立系统趋势分离模型。通过模拟仿真和实验分析表明:选择合适的PLs的设站位置,GPS/PLs组合定位技术可较大程度地改善定位精度因子(DOP);利用EMD方法去除非建模系统误差后,GPS/PLs组合观测值的双差残差序列的系统误差很大程度上得到削弱;可靠性检验指数F-ratio和W-ratio分别达到7.79和91.83,整周模糊度固定解的可靠性明显增强;基线向量解的精度也得到明显提高,X、Y、Z坐标分量的标准差为0.1、0.1、0.3mm。

关键词： GPS/伪卫星组合定位露天矿区边坡变形经验模态分解

基于抗差EKF的GNSS/INS紧组合算法研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2011年第5期36卷 596-600页

作者：王坚刘超高井祥许长辉中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室徐州市南三环221116 中国矿业大学环境与测绘学院徐州市南三环221116

提出了GNSS/INS紧组合导航的抗差EKF算法,采用21状态GNSS/INS紧组合状态方程,根据多余观测分量及预测残差统计构造抗差等价增益矩阵,建立抗差EKF算法,通过迭代给出GNSS/INS组合导航的抗差解,并开发GNSS/INS紧组合导航模拟平台,通过对观... 详细信息

提出了GNSS/INS紧组合导航的抗差EKF算法,采用21状态GNSS/INS紧组合状态方程,根据多余观测分量及预测残差统计构造抗差等价增益矩阵,建立抗差EKF算法,通过迭代给出GNSS/INS组合导航的抗差解,并开发GNSS/INS紧组合导航模拟平台,通过对观测值加入单粗差、多粗差及缓慢增长三类误差,测试本文算法对不同粗差的抑制能力。分析表明,抗差EKF可以将三类粗差抑制在相应观测值的残差中,达到削弱其对状态参数估计的影响。本文算例证明,抗差EKF算法可将导航解的误差精度从dm级提高为cm级甚至mm级,导航精度及可靠性得到明显提高。

关键词： GNSS/INS 导航抗差估计扩展卡尔曼滤波

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动态变形监测多路径实时修正模型研究

武汉大学学报（信息科学版） 2010年第4期35卷 481-485,490页

作者：刘超王坚胡洪高井祥中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室徐州市三环南路221008 中国矿业大学环境与测绘学院徐州市三环南路221008

多路径效应是GPS高精度实时动态变形监测中的主要误差源,通过经验模态分解方法对三维坐标序列进行多尺度分解和重构,提取作为趋势项的多路径模型;并利用多路径效应的周日强相关性特点,对第二天动态坐标进行多路径效应去除,得到削弱多路... 详细信息

多路径效应是GPS高精度实时动态变形监测中的主要误差源,通过经验模态分解方法对三维坐标序列进行多尺度分解和重构,提取作为趋势项的多路径模型;并利用多路径效应的周日强相关性特点,对第二天动态坐标进行多路径效应去除,得到削弱多路径效应后的坐标序列。研究结果表明,多路径效应削弱后的坐标序列稳定性明显增强,坐标的精度明显提高。

关键词：经验模态分解多路径效应动态变形监测

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精密单点定位的可靠性研究

武汉大学学报（信息科学版） 2012年第6期37卷 709-713页

作者：许长辉高井祥周锋王坚中国矿业大学环境与测绘学院徐州市三环南路221116

从传统最小二乘的可靠性理论出发,推导了卡尔曼滤波观测方程和预计状态向量的可靠性理论,并与传统多余观测分量的可靠性进行比较。结果表明,两种方案的观测方程的内部可靠性不仅与观测值的精度有关,还与卫星几何结构和卫星高度角有关。... 详细信息

从传统最小二乘的可靠性理论出发,推导了卡尔曼滤波观测方程和预计状态向量的可靠性理论,并与传统多余观测分量的可靠性进行比较。结果表明,两种方案的观测方程的内部可靠性不仅与观测值的精度有关,还与卫星几何结构和卫星高度角有关。卡尔曼滤波的预计状态向量的内部可靠性比观测方程的内部可靠性更易受卫星几何结构的影响。虽然两种方案的外部可靠性在收敛之后都在mm级,但伪距的收敛速度要快于载波相位。

关键词：精密单点定位可靠性多余观测数残差

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构筑物变形短期预警与完备性监测算法研究

武汉大学学报（信息科学版） 2011年第6期36卷 660-664页

作者：王坚刘超高井祥彭祥国中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室徐州市三环南路221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室徐州市三环南路221116 中国矿业大学环境与测绘学院徐州市三环南路221116

在分析累积和检验统计量的前提下,构建了短期预警模型。定义了预警模型的可得性、误警率及漏警率,提出了短期预警完备性监测算法;针对μ0=0、σ=2的模拟变形信号,计算了不同给定误警率情况下的预警阈值。研究表明,在加入陡坡变形或缓慢... 详细信息

在分析累积和检验统计量的前提下,构建了短期预警模型。定义了预警模型的可得性、误警率及漏警率,提出了短期预警完备性监测算法;针对μ0=0、σ=2的模拟变形信号,计算了不同给定误警率情况下的预警阈值。研究表明,在加入陡坡变形或缓慢增长变形时,模型均能有效预警,但缓慢预警时间延迟量(即漏警率)较长,分析同时表明预警延迟仅与ARL有关。

关键词：灾害变形短期预警完备性

精密单点定位在GPS/INS组合导航中的应用

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武汉大学学报（信息科学版） 2013年第1期38卷 48-51页

作者：李增科王坚高井祥中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室徐州市三环南路221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室徐州市三环南路221116

分析了精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术,提出了PPP/INS组合导航模型,并阐述了两者组合的技术路线及数据处理流程。实测数据采集于新南威尔士大学校园内,分别选用采样率为1s和2s的PPP数据与频率为100Hz的INS数据进行融... 详细信息

分析了精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术,提出了PPP/INS组合导航模型,并阐述了两者组合的技术路线及数据处理流程。实测数据采集于新南威尔士大学校园内,分别选用采样率为1s和2s的PPP数据与频率为100Hz的INS数据进行融合实验。将RTK定位解作为参考值,分别用PPP定位解和PPP/INS组合计算的位置与其比较,分析误差分布情况。结果表明,PPP/INS导航解要优于PPP导航解。

关键词：精密单点定位惯性导航系统 PPP INS组合导航模型

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基于捷联惯性测量的井下车辆高精度导航系统

中国矿业大学学报 2013年第3期42卷 483-488页

作者：李增科高井祥王坚中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221008

根据井下车辆具有匀速运动特点,对捷联惯性导航系统(INS)观测的加速度和角速度分别建立模型.小波变化提取加速度观测值和改正数的趋势项,研究两者的相关性,构建带有消噪因子的消噪模型以适应不同路况.分析角速度改正数,对其建立分段线... 详细信息

根据井下车辆具有匀速运动特点,对捷联惯性导航系统(INS)观测的加速度和角速度分别建立模型.小波变化提取加速度观测值和改正数的趋势项,研究两者的相关性,构建带有消噪因子的消噪模型以适应不同路况.分析角速度改正数,对其建立分段线性模型.综合惯性导航系统力学编排算法,提出了井下车辆高精度导航系统.模拟山西平朔矿区斜井煤矿车辆行驶轨迹,人为加入各项误差模拟导航级别惯性测量单元,将加入常数漂移的传统消噪方法作为对比项.实验表明:提出的模型明显优于传统消噪方法,对提高井下INS导航精度有很好效果.利用INS实测数据做进一步验证,实验结果和模拟数据结果相同.

关键词：惯性导航系统小波变换相关性消噪因子

GPS/伪卫星相对定位中伪卫星优化布设模型研究

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中国矿业大学学报 2012年第1期41卷 120-126页

作者：刘超高井祥于子晏王坚中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

分别阐述了GPS绝对定位精度因子(PDOP,HDOP,VDOP)与相对定位精度因子(PRDOP,HRDOP,VRDOP)的相关理论,并进行了相应的公式推导,系统比较了两种定位因子的异同点,说明了采用相对定位因子作为相对定位中伪卫星布设依据的必要性;在此基础上... 详细信息

分别阐述了GPS绝对定位精度因子(PDOP,HDOP,VDOP)与相对定位精度因子(PRDOP,HRDOP,VRDOP)的相关理论,并进行了相应的公式推导,系统比较了两种定位因子的异同点,说明了采用相对定位因子作为相对定位中伪卫星布设依据的必要性;在此基础上,建立了以高度角、方位角和观测时间为自变量,双差相对精度因子为因变量的四维模型,论述了运用该模型进行伪卫星优化布设的具体步骤.并分别以PDOP和PRDOP为例,通过实测数据对模型进行测试和分析.结果表明:PDOP与PRDOP具有相似的变化趋势,但其局部不一致;建立的四维模型为PRDOP的变化趋势进行了全时空显示,为高效的伪卫星选址工作提供了可靠的依据,实现了伪卫星的最优化布设.

关键词： GPS/伪卫星组合技术绝对定位精度因子相对定位精度因子优化布设

GPS/Galileo系统间偏差的随机模型对三频动态PPP的影响

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中国矿业大学学报 2019年第6期48卷 1383-1390页

作者：吕伟才高井祥安徽理工大学测绘学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山采动灾害空天地协同监测与预警安徽普通高校重点实验室安徽淮南232001 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

针对传统全球导航卫星系统(GNSS)多频多系统精密单点定位(PPP)解算中系统间偏差(ISB)参数的随机模型多采用常数估计的局限性,提出以随机游走模型、白噪声模型和固定常数模型对其进行估计.基于不同分析中心所提供的精密产品,采用连续7 d... 详细信息

针对传统全球导航卫星系统(GNSS)多频多系统精密单点定位(PPP)解算中系统间偏差(ISB)参数的随机模型多采用常数估计的局限性,提出以随机游走模型、白噪声模型和固定常数模型对其进行估计.基于不同分析中心所提供的精密产品,采用连续7 d 15个多全球导航卫星系统实验(MGEX)跟踪站的实测数据,系统地分析了不同ISB随机模型对全球定位系统/伽利略卫星导航系统(GPS/Galileo)三频非差非组合动态PPP定位精度与收敛时间的影响.结果表明:对于使用法国国家太空研究中心(CNES)与欧洲定轨中心(CODE)精密产品的多系统PPP,3种估计策略的定位精度与收敛时间基本相同;对于使用德国地学中心(GFZ)精密产品的多系统PPP,采用常数估计策略对定位误差的影响可高达约0.12 m.综合多天多测站统计结果,与常数估计相比较,将ISB作为高斯白噪声或者随机游走进行估计,三频动态PPP在东方向定位精度的改善显著,提高比率分别约为25%和15%.

关键词：多系统PPP 系统间偏差三频PPP 非差非组合PPP