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低成本GNSS接收机机载单点动态定位精度评估

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导航定位学报 2022年第1期10卷 97-102页

作者：黄申芹管庆林樊春明陈崇成闽江学院海洋学院福州350108 福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心福州350108

针对采用信号模拟器进行全球卫星导航系统(GNSS)接收机动态定位测试与性能评估时,硬件成本高昂、未使用实际GNSS信号等问题,设计了以小型无人机(UAV)为载体的低成本GNSS接收机动态定位实验,在无人机爬升、直飞、转弯和降落四种飞行状态... 详细信息

针对采用信号模拟器进行全球卫星导航系统(GNSS)接收机动态定位测试与性能评估时,硬件成本高昂、未使用实际GNSS信号等问题,设计了以小型无人机(UAV)为载体的低成本GNSS接收机动态定位实验,在无人机爬升、直飞、转弯和降落四种飞行状态下,对其单点定位(SPP)精度进行评定和分析。实验结果表明:全球定位系统(GPS)与北斗卫星导航系统(BDS)组合定位时,低成本单频接收机的单点动态定位精度优于5m,小型无人机爬升、直飞、转弯和降落阶段,其水平定位精度分别为2.807,2.296,2.522和2.720 m;垂直定位精度分别为3.778,2.713,2.779和3.258 m。无人机四种飞行状态下,低成本接收机单点定位精度为:直飞状态下的精度优于转弯状态;转弯状态下精度优于爬升和降落状态。研究结果可为GNSS接收机动态性能测试和小型无人机机载应用GNSS接收机选型提供有益参考。

关键词：全球卫星导航系统低成本接收机小型无人机单点动态定位定位精度

低成本单频接收机静态相对定位测试与精度评估

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闽江学院学报 2022年第5期43卷 49-55页

作者：张弘管庆林樊春明闽江学院地理与海洋学院福建福州350108 闽江学院卫星导航与空间信息工程研究院福建福州350108

标准检定场测定全球卫星导航系统(GNSS)接收机相对定位精度存在测试数据获取不便、测试成本高等问题。为方便对研发过程中低成本GNSS接收机静态相对定位精度进行测试与评估,设计了GNSS接收机静态相对定位精度测试实验,对超短基线和短基... 详细信息

标准检定场测定全球卫星导航系统(GNSS)接收机相对定位精度存在测试数据获取不便、测试成本高等问题。为方便对研发过程中低成本GNSS接收机静态相对定位精度进行测试与评估,设计了GNSS接收机静态相对定位精度测试实验,对超短基线和短基线情况下低成本接收机的相对定位精度进行了测试和评估。测试结果表明:5 m基线情况下,低成本GNSS接收机全球定位系统(GPS)与北斗卫星导航系统(BDS)组合的单频相对定位水平和垂直精度分别为2.1、4.1 mm;4600 m基线情况下,相应的水平和垂直精度分别为5.2、6.5 mm。即在小范围内,基于低成本GNSS接收机的静态相对定位精度可达毫米级。

关键词： GNSS GPS/BDS 低成本接收机相对定位精度评估

基于低成本GNSS接收机的多天线RTK定位研究

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地理空间信息 2022年第1期20卷 94-97,I0004页

作者：黄会宝高强国电大渡河公司库坝管理中心四川成都614900

通过选取基准站模块、移动站模块和无线通信模块,设计了低成本GNSS接收机。针对单个接收机偶尔存在信号失锁无法得到固定解的情况,提出了多天线拟合圆的RTK定位方法。实际测试表明,低成本GNSS接收机能满足一般工程测量任务的精度需求,... 详细信息

通过选取基准站模块、移动站模块和无线通信模块,设计了低成本GNSS接收机。针对单个接收机偶尔存在信号失锁无法得到固定解的情况,提出了多天线拟合圆的RTK定位方法。实际测试表明,低成本GNSS接收机能满足一般工程测量任务的精度需求,多天线RTK定位技术能有效提高解算结果的固定率。

关键词： GNSS 低成本接收机多天线RTK

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基于低成本接收机的双天线测姿算法

计算机应用 2019年第8期39卷 2381-2385页

作者：王守华李云柯孙希延纪元法广西精密导航技术与应用重点实验室(桂林电子科技大学) 广西桂林541004 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心广西桂林541004

针对低成本接收机双天线测姿系统利用直接法解算精度较低且存在系统粗差的问题,提出一种基于载波和伪距双差实时动态定位(RTK)卡尔曼滤波算法。首先,引入基线长度作为观测量,并将事先测量得到的精确基线长度作为观测量误差;然后,根据从... 详细信息

针对低成本接收机双天线测姿系统利用直接法解算精度较低且存在系统粗差的问题,提出一种基于载波和伪距双差实时动态定位(RTK)卡尔曼滤波算法。首先,引入基线长度作为观测量,并将事先测量得到的精确基线长度作为观测量误差;然后,根据从天线接收机的历元时间间隔对主天线位置进行实时矫正,而周整模糊度采用改进LABMDA算法求解。在静态和动态情况下进行了测试,结果表明,在基线长度为1.1m、采用GPS和北斗双系统进行观测的情况下,所提算法解算出的航向角精度在1°左右,俯仰角精度在2°~3°。相比传统的双天线直接法测姿,该算法在系统抗差性能和精度上都较优。

关键词：双天线测姿低成本接收机卡尔曼滤波基线约束实时动态定位

利用低成本单频接收机和SBAS改正数实现车道级定位

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利用低成本单频接收机和SBAS改正数实现车道级定位

第十一届中国卫星导航年会

作者：吴继忠吴玮南京工业大学测绘科学与技术学院

近年来,低成本接收机由于易于使用和价格低廉而迅速普及,在智能交通系统(ITS)中广泛的应用前景。当前,大多数低成本接收机都是单频,无法通过无电离层的组合来消除电离层延迟。星基增强系统(SBAS)通过静止轨道卫星(GEO)发送轨道、钟和电... 详细信息

近年来,低成本接收机由于易于使用和价格低廉而迅速普及,在智能交通系统(ITS)中广泛的应用前景。当前,大多数低成本接收机都是单频,无法通过无电离层的组合来消除电离层延迟。星基增强系统(SBAS)通过静止轨道卫星(GEO)发送轨道、钟和电离层延迟的实时改正数,有望在未来几年内扩展覆盖范围并支持更多星座。目前低成本接收机能够支持SBAS甚至多个全球导航卫星系统(GNSS)星座,因此可以将SBAS改正数

关键词：低成本接收机星基增强系统车道级定位电离层延迟智能交通系统

来源： cnki会议评论

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北斗分布式形变监测系统研制

北斗分布式形变监测系统研制

作者：王浩桂林电子科技大学

学位级别：硕士

纵观世界,每年因地质灾害所造成的损失巨大,尤其山体滑坡、桥梁大坝坍塌、泥石流等自然灾害对人民的生命和财产安全产生了严重的威胁。目前在形变监测领域主要运用的是载波相位差分技术,此技术衍生的相关设备还在其它领域得到的广泛的... 详细信息

纵观世界,每年因地质灾害所造成的损失巨大,尤其山体滑坡、桥梁大坝坍塌、泥石流等自然灾害对人民的生命和财产安全产生了严重的威胁。目前在形变监测领域主要运用的是载波相位差分技术,此技术衍生的相关设备还在其它领域得到的广泛的应用。针对相关差分设备在实际形变监测使用过程中产生的监测模式固定、定位方式单一、灵活性较差等问题,本文研制了一种北斗分布式形变监测系统,主要研究成果及创新点如下:（1）对全球卫星导航系统的发展和组成进行了介绍,分析了GNSS的工作原理,其中包括了伪距观测方程和载波相位观测方程,根据观测方程中存在的误差讨论了在定位过程中所有误差的分类。由单差和双差两种观测模型介绍了形变监测领域常用的RTK差分技术,为后文的系统设计提供了理论基础。（2）从分布式概念出发提出了本文创新型形变监测方法,包括分布式主辅定位方法和主辅差分定位算法。分布式主辅定位方法主要是在微面区域布设主监测站并在周围衍生出若干辅监测站构成微面监测子系统,通过对主、辅监测站之间基线长度的解算实现对微面区域整体形变的监测。主辅差分定位算法是利用主、辅监测站之间的伪距和载波相位进行双差处理来达到消除误差的目的,实验结果证明精度可达到监测需求。（3）设计了分布式形变监测系统,包括硬件设计、通信传输设计和相关软件设计。硬件设计方面,基于STM32F767核心芯片和UBLOX卫星接收芯片自主设计了低成本接收机,通过添加多接口转接等电路实现对多模块的集成,增强了接收机的功能性。通信传输方面,根据实际监测环境的不同设计了不同的数据通信传输方式,提高了系统的普适性。软件设计方面,系统设计了数据解算软件,可对主、辅监测站监测数据进行实时解算。另外,基于Qt设计了形变曲线显示软件,实现了对形变曲线的可视化处理。最后是系统验证,对RTK点监测两组不同长度基线解算结果和主辅监测三组不同长度基线解算结果进行数据分析,得出两组RTK基线解算的均方根误差和三组主辅监测基线解算的均方根误差分别为3.43mm、3.39mm和5.29mm、5.49mm、5.61mm。结果表明,分布式形变监测系统实现了微面区域‘点’到‘面’的监测效果,主辅差分定位满足了系统监测需求。

关键词：形变监测分布式主辅差分低成本接收机形变曲线

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低成本BDS双频单点定位方差分量估计方法

导航定位学报 2021年第4期9卷 19-23,39页

作者：徐天扬章浙涛何秀凤陈广鄂河海大学地球科学与工程学院南京211100 同济大学测绘与地理信息学院上海200092

为了进一步提高北斗卫星导航系统(BDS)的定位精度,提出一种低成本BDS双频单点定位的方法:对于双频定位采用非组合的方式,利用赫尔默特(Helmert)方差分量估计通过多余观测值优化定位结果,确定不同观测值之间的合理权比;然后采用低成本接... 详细信息

为了进一步提高北斗卫星导航系统(BDS)的定位精度,提出一种低成本BDS双频单点定位的方法:对于双频定位采用非组合的方式,利用赫尔默特(Helmert)方差分量估计通过多余观测值优化定位结果,确定不同观测值之间的合理权比;然后采用低成本接收机Ublox数据进行单点定位实验,并比较分析不同模型的定位精度。结果表明,在多余观测值较少的情况下,相比于仅采用卫星高度角定权的双频非组合定位,以Helmert方差分量确定随机模型双频非组合的定位结果在东、北、天顶3个方向的内符合精度分别提高11%、26%和29%,在外符合精度上分别提高44%、81%和33%。

关键词：低成本接收机伪距测量双频定位随机模型方差分量估计

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城市环境低成本精密单点定位研究

城市环境低成本精密单点定位研究

作者：董鑫媛华东师范大学

学位级别：硕士

全球导航卫星系统（GNSS）是实现城市精准位置服务的关键手段。精密单点定位技术（Pecise Point Positioning,简称PPP）由于其不受基站限制,在高精度定位中受到越来越多的关注。传统PPP定位多基于测量型GNSS接收机实现,未来低成本设备将... 详细信息

全球导航卫星系统（GNSS）是实现城市精准位置服务的关键手段。精密单点定位技术（Pecise Point Positioning,简称PPP）由于其不受基站限制,在高精度定位中受到越来越多的关注。传统PPP定位多基于测量型GNSS接收机实现,未来低成本设备将在GNSS市场占绝对优势,同时低成本设备的不断革新也为低成本PPP定位的实现提供了可能,因此,研究低成本PPP定位对提升位置服务质量、助力智慧城市建设具有重要意义。低成本设备的应用场景多处于城市环境,而城市环境由于存在大范围的高密度区域,对GNSS卫星信号的传播造成了严重的干扰,由此造成的多路径误差严重影响了PPP定位精度。因此,本文在对PPP技术的基本原理与算法深入研究的基础上,使用未来在GNSS市场占主导的低成本接收机设备,围绕如何解决城市区域高精度定位中的多路径问题展开研究。主要工作如下:（1）将基于多路径空间重复性的多路径半天球模型（Multipath Hemispherical Map,MHM）由短基线共时钟模式扩展至PPP模式下,设计了基于MHM模型的PPP多路径修正算法流程,并基于城市环境分别使用Trimble BD982和u-blox两种类型的接收机对可行性进行了验证。实验结果表明该方法在测量型和低成本接收机中均适用,分别实现了E、N、U三个方向上（5.964%,25.933%,5.370%）及（42.383%,13.910%,26.137%）的改进效果;此外在收敛速度方面,MHM改正后的定位结果较原始方法收敛速度加快。（2）将基于新息向量的抗差卡尔曼滤波用于低成本PPP的多路径误差抑制中,并实现了城市环境下的应用。实验过程中,首先对随机模型进行选优,采用高度角模型与载噪比和高度角耦合模型进行对比实验,实验结果表明:高度角随机模型在城市环境下的低成本PPP中表现略优。随后在高度角随机模型的实验基础上加入基于新息向量的抗差卡尔曼滤波方法,分别设计了基于城市环境的静态和动态实验。实验结果表明:静态模式下,抗差模型在E、N、U方向上的RMS较原始结果分别减少19.325%、36.766%、44.110%,而收敛速度方面也有一定的提升;动态模式下,抗差模型在遮挡区域时可以削弱观测环境异常造成的影响,从而得到更准确稳定的位置信息。

关键词：精密单点定位低成本接收机城市环境多路径误差

基于低成本GNSS及气压计的高架桥环境定位与判别方法研究

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基于低成本GNSS及气压计的高架桥环境定位与判别方法研究

作者：李博华东师范大学

学位级别：硕士

近年来,城市导航的需求激增推动了低成本全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）接收机的大规模普及,受限于硬件设备的性能,低成本GNSS接收机的观测精度容易受到城市环境的影响,尤其在高架桥环境下,很难保证导航... 详细信息

近年来,城市导航的需求激增推动了低成本全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）接收机的大规模普及,受限于硬件设备的性能,低成本GNSS接收机的观测精度容易受到城市环境的影响,尤其在高架桥环境下,很难保证导航的可靠性。本文针对低成本GNSS接收机,围绕定位算法与高架桥环境判别进行了以下几个方面的工作:1、研究了低成本接收机双模多观测量组合定位:建立了全球定位系统（Global Positioning System,GPS）和北斗导航卫星系统（Bei Dou Navigation Satellite System,BDS）双模（GPS/BDS）载波平滑伪距、多普勒辅助伪距及多普勒测速的载波平滑伪距三种组合定位模型,并比较了不同模型的定位效果。结果表明,多普勒测速的载波平滑伪距相对于其他两种定位模型总体表现更佳,动态实验中多普勒测速的载波平滑伪距定位的精度相对于伪距定位在东北天方向上分别提升了34.21%、43.60%、8.90%。2、探讨了城市高架桥环境下的GNSS定位策略:评估了接收机自主正值性检测（receiver autonomous integrity monitoring,RAIM）技术在高架桥环境定位中应用的可行性;研究并对比了等权、高度角、信噪比、综合加权、验后定权多种GPS/BDS加权方案;从序贯最小二乘残差平方和增量的定义出发,推导出了Kalman滤波中用于粗差探测的卡方增量的一般表达式,并以此建立了基于卡方增量的抗差Kalman滤波;最终形成了融合多观测量的GPS/BDS双模验后加权抗差Kalman滤波模型,其高架桥环境定位解精度较传统Kalman滤波结果在东北天方向上分别提升了59.97%、3.57%、44.97%。3、研究了高架桥环境判别方法:基于所提出的定位模型的计算结果构建了高架桥先验判决概率因子,建立了综合高程精度因子、卫星遮挡率、多普勒频移历元差、高架桥先验判决概率、卫星信号功率均值及标准差的特征向量;设计并实现了基于支持向量机的高架桥环境判别模型。实验结果表明,嘉闵高架桥和中环高架桥的判别准确率分别达到82.205%和96.978%。在此基础上,进一步引入气压计观测,将高架桥环境判别准确率提升至99.177%和97.734%。

关键词： GNSS定位载波平滑伪距多普勒频移高架桥判别低成本接收机