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一种附加钟速约束的gnss TDCP测速改进方法

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测绘地理信息 2024年第1期49卷 56-61页

作者：陈爽刘万科王颖喆陶贤露武汉大学测绘学院湖北武汉430079

gnss(global navigation satellite system)载波相位历元间差分(time-differenced carrier phase,TDCP)测速方法因其高精度、无收敛等优势而被广泛应用于动态导航定位中,但受限于观测环境引起的多维粗差与数据异常,TDCP的实际测速精度... 详细信息

gnss(global navigation satellite system)载波相位历元间差分(time-differenced carrier phase,TDCP)测速方法因其高精度、无收敛等优势而被广泛应用于动态导航定位中,但受限于观测环境引起的多维粗差与数据异常,TDCP的实际测速精度和稳定性通常难以保证。本文提出了一种附加钟速约束的TDCP测速改进方法,利用gnss接收机钟速低频变化的特性,通过多项式拟合进行接收机钟速参数的短期预测,当钟速估计值偏离预测时,将拟合值作为约束条件回代到观测模型中重新进行速度估计,从而克服粗差的影响,提升TDCP测速的精度与稳定性。通过Ublox-F9P接收机和Huawei Mate40手机在城市复杂环境下的车载实测数据进行了算法验证,结果表明:附加钟速约束后,Ublox-F9P和Huawei Mate40的E、N、U方向测速精度RMS分别为0.11 m/s、0.10 m/s、0.14 m/s和0.20 m/s、0.19 m/s、0.18m/s,水平测速精度分别提升了84%和45%,高程测速精度分别提升了33%和10%。

关键词： GNSS测速载波相位历元间差分钟速约束多项式拟合粗差

GNSS测速与酒驾检测的汽车驾驶监控系统设计

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GNSS测速与酒驾检测的汽车驾驶监控系统设计

作者：姜波兰州交通大学

学位级别：硕士

统计数据显示,在驾驶员各种违法行为导致的死亡事故中,过半数都涉及酒后驾驶与超速行驶。因驾驶员酒驾与超速行车造成交通事故的情况也是屡见不鲜。随着汽车工艺的不断升级,目前市面上的汽车动力越来越强,从而给汽车超速行驶带来便利条... 详细信息

统计数据显示,在驾驶员各种违法行为导致的死亡事故中,过半数都涉及酒后驾驶与超速行驶。因驾驶员酒驾与超速行车造成交通事故的情况也是屡见不鲜。随着汽车工艺的不断升级,目前市面上的汽车动力越来越强,从而给汽车超速行驶带来便利条件。此外,由于司机抱有侥幸心理,酒后驾驶这一现象时有发生,在我国显得尤其严重。为减少此类事故的发生率,及时对司机酒驾与超速行车进行监测就显得尤为重要。于是设计了基于全球导航卫星系统gnss（Global Navigation Satellite System）测速与酒驾检测的汽车驾驶监控系统。该监控系统一旦发现酒驾与超速行车问题,就自动进行报警,预防交通事故的发生。本文结合汽车驾驶时的实际情况,设计并实现了一种酒驾与超速监测的报警系统。当司机进入车内后,首先需要进行酒精检测,检测通过后才允许汽车打火;当汽车处于行驶状态中,该系统采用基于全球导航卫星系统gnss的定位测速功能,通过GNSS测速与定位模块实时监测汽车车速。同时,通过液晶屏显示汽车的实际车速和系统设置的安全速度,当发现汽车速度超过系统设置的最高值时,蜂鸣器开始报警,警告灯不断闪烁,提醒驾驶员减速。系统还可以通过gnss进行汽车定位,再通过全球移动通信系统GSM（Global System for Mobile Communication）传输报警位置。此时监管人员可以通过人为干预,加强对驾驶员的监督与管理,严防安全事故的发生。本设计具有酒驾与超速监控功能,满足智能化和网络化的要求,同时具有成本低、可靠性高、简单实用、便于进行维护等诸多优点。

关键词：酒驾及超速监测 GNSS测速 gnss定位 GSM传输

gnss多模多频载波相位差分测速方法研究及精度评估

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GNSS多模多频载波相位差分测速方法研究及精度评估

作者：丁志辉武汉大学

学位级别：硕士

GNSS测速在航空航天、地震预警、水文测量等领域都有着重要的理论意义和实用价值。目前对GNSS测速研究大多是基于单系统或双系统,多gnss组合测速以及gnss不同频点的测速精度分析等方面研究较少。随着我国BDS系统的全面建成,Galileo、GLO... 详细信息

GNSS测速在航空航天、地震预警、水文测量等领域都有着重要的理论意义和实用价值。目前对GNSS测速研究大多是基于单系统或双系统,多gnss组合测速以及gnss不同频点的测速精度分析等方面研究较少。随着我国BDS系统的全面建成,Galileo、GLONASS、GPS等系统不断完善,卫星导航已经进入多系统并存的时代,多系统多频为GNSS测速精度、可靠性等提供了新的方法和技术。有必要进一步对如今飞速发展的多频多GNSS测速精度进行全面评估。论文针对以上问题,围绕多频多gnss载波相位差分测速方法进行研究,利用静态和动态数据对比分析了四种经典测速方法的测速性能,并总结各种测速方法的适用性,然后基于载波相位差分测速方法对gnss多频多模测速精度进行评估,最后研究了载波相位差分测速的长期测速精度,主要内容和成果如下:1)gnss多种测速方法:介绍了四种经典GNSS测速方法,对各测速方法原理进行了比较,重点分析各误差源对载波相位差分测速方法的影响,并利用静态数据和动态数据对四种测速方法的测速性能进行分析比较,总结了每种测速方法的适用性。2)gnss多频测速精度:单系统载波相位差分测速方法推导到多频多gnss载波相位测速方法,分析了gnss各频点测速精度。结果表明:不同频点的测速精度有所差异,BDS系统BII、B1C、B3I、B2a频点和Galileo系统E1、E5a、E6、E5b、E5频点的测速精度相当,水平方向和高程方向分别优于1.5 mm/s和3mm/s。BDS系统B2I和GPS系统L1、L2、L5频点的测速精度相当,水平方向为1.5-2 mm/s,高程方向为3-4 mm/s。GLONASS系统G1、G2频点测速精度最差,水平方向为3-4 mm/s,高程方向为5-5.5 mm/s。此外,双频无电离层组合会放大观测值噪声,高采样观测下的测速精度反而比单频低。3)gnss多模测速精度:对比分析了单系统和多系统组合测速性能。多gnss组合增加了可见卫星数,降低了PDOP值,能够显著提高测速精度。相对于单GPS系统,GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合测速精度在水平方向提高40%,高程方向提高46%;在截止高度角40°时,水平方向速度优于1 cm/s、高程方向优于2 cm/s下的测速可用率由48%提高到98%。4)gnss长期测速精度:分析了载波相位差分测速方法在一个太阳周期内的测速精度,结果发现测速精度与太阳活动剧烈程度有关,太阳活动越剧烈,测速精度越差。太阳活动高峰年与太阳活动低峰年的测速精度相差可达4 mm/s。并对比分析了GPS系统L1频点和L2频点在一个太阳周期内的测速精度。在太阳活动低峰年,L1和L2频点测速精度差异不明显,小于0.5 mm/s。而在太阳活动高峰年,L1和L2频点测速精度之差达到1 mm/s。

关键词： GNSS测速载波相位历元间差分伪距差分多普勒

一种提高GNSS测速精度的自适应Kalman滤波算法

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遥测遥控 2011年第6期32卷 33-38页

作者：金玲赵晓峰艾伦北京遥测技术研究所北京100076

在卫星导航系统动态定位中,采用基于瞬时多普勒观测量的最小二乘法确定速度,当载体高机动时,多普勒误差迅速增大,从而导致测速精度大幅度降低。针对该问题,提出一种同时实现动态模型自适应修正和观测模型自适应更新的Kalman滤波算法。... 详细信息

在卫星导航系统动态定位中,采用基于瞬时多普勒观测量的最小二乘法确定速度,当载体高机动时,多普勒误差迅速增大,从而导致测速精度大幅度降低。针对该问题,提出一种同时实现动态模型自适应修正和观测模型自适应更新的Kalman滤波算法。算法采用"滑动窗"方式来建立实时更新的动态模型参数,使"当前"统计模型自适应地跟踪载体的动态特性。此外,算法提出观测模型的自适应更新方法,通过设置载体状态判决门限,高、中机动时仅进行受动态应力影响小的伪距更新,低机动下添加精度较高的伪距率更新。通过Sprient GSS8000模拟器产生的动态场景验证表明,相对于最小二乘法和常规Kalman滤波算法,提出的自适应Kalman滤波算法能够全面提高载体在多种运动状态下的测速精度。

关键词： GNSS测速自适应Kalman滤波 “当前”统计模型

顾及速度约束的城市环境下低成本接收机RTK算法研究

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顾及速度约束的城市环境下低成本接收机RTK算法研究

作者：李飞翔南京信息工程大学

学位级别：硕士

全球卫星导航系统(gnss)已广泛应用于灾害监测、自动驾驶等领域,在开阔环境下能够满足用户的定位需求。但在城市环境中,由于建筑、树木等遮挡环境的影响,gnss的测距信号会发生衰减、反射和折射从而导致定位精度下降。此外,大众应用以低... 详细信息

全球卫星导航系统(gnss)已广泛应用于灾害监测、自动驾驶等领域,在开阔环境下能够满足用户的定位需求。但在城市环境中,由于建筑、树木等遮挡环境的影响,gnss的测距信号会发生衰减、反射和折射从而导致定位精度下降。此外,大众应用以低成本gnss接收机为主,其存在信号质量差、抗多路径误差能力弱的特点,使得城市复杂环境下的gnss定位精度进一步下降。基于此,本文采用低成本接收机进行复杂环境下静态和动态观测数据采集,分别采用伪距单点定位(SPP)和实时动态差分定位(RTK)进行解算,分析影响定位精度的关键因素,并提出优化模型。本文的主要工作内容如下:(1)针对城市环境下低成本接收机多路径信号、非直射信号增多,伪距定位结果差的特点。本文采用SPP评估了Kmeans++、迭代自组织数据分析法(ISODATA)和基于密度的聚类法(DBSCAN)的分类精度,结果表明Kmeans++算法分类精度最优。相较于未采用Kmeans++算法东、北、天三方向精度提升了57.86%、47.64%、60.98%。将Kmeans++算法与信噪比、高度角阈值算法进行精度对比,发现Kmeans++相较于其他两种算法平面和三维定位精度分别提高了24.87%、39.07%和41.36%、59.91%。(2)针对复杂环境下SPP和RTK定位粗差多的问题,研究不同测速方法的精度并基于测速结果对RTK定位结果进行约束。选择了开阔环境、树木遮挡环境和城市峡谷环境,采用位置差分、多普勒、载波差分和伪距差分算法进行速度估计。结果表明:当载体机动较少时载波相位差分精度最高,东、北方向为1-4 mm/s,天方向为3-9 mm/s,但精度受环境影响较大其粗差率最大可达8.62%;多普勒测速的精度仅次于载波差分测速,东、北方向为15-30 mm/s,天方向为35-50 mm/s,但粗差率控制较好最高仅为4.6%;位置差分和伪距差分测速精度表现较差,精度为分米级。对载波差分和多普勒测速进行车载实验发现,当载体机动较多时两种测速方法均会出现较多粗差,测速精度无明显差别。通过静态实验和动态实验对速度约束算法进行精度评估发现:静态情况下,速度约束算法相较于传统RTK算法浮点解精度有着明显提升,但固定率提高不明显仅提升1%;动态情况下速度约束算法较传统方法固定率提高了20%,固定率提高有限。(3)针对速度约束对RTK固定率改善有限的问题,进一步提出了综合速度辅助粗差探测、部分模糊度固定和验后残差检验的稳健RTK算法,并验证其精度。结果表明:动态实验和静态实验下稳健RTK算法的固定率和精度相较于其他两种算法均有较大提升。

关键词：非监督分类非直射信号 GNSS测速 RTK定位

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gnss速度测量若干数学模型研究

海洋测绘 2021年第4期41卷 15-19,27页

作者：王志林王沛文刘爽魏子婷天津市地质事务中心天津300040 星际空间(天津)科技发展有限公司天津300384 天津师范大学地理与环境科学学院天津300382 武汉大学资源与环境科学学院地理信息与地图科学系湖北武汉430079

为解决gnss伪距变率双差测速和高斯投影、墨卡托投影坐标系中的速度投影计算问题,以大地坐标速度为未知数,推导gnss伪距变率双差测速解法,基于高斯投影、墨卡托投影公式,推导其速度投影算法。建立了以大地坐标速度为未知数的gnss伪距变... 详细信息

为解决gnss伪距变率双差测速和高斯投影、墨卡托投影坐标系中的速度投影计算问题,以大地坐标速度为未知数,推导gnss伪距变率双差测速解法,基于高斯投影、墨卡托投影公式,推导其速度投影算法。建立了以大地坐标速度为未知数的gnss伪距变率双差测速数学模型,建立了高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影计算方法,给出了应用试验和算例。结果表明,gnss伪距变率双差测速大地坐标分量精度达到毫米/秒级,高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影算法正确。提出的gnss伪距变率双差测速解法具有重要的应用价值。提出的高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影数学模型,可以满足低、中、高速应用需要。

关键词： GNSS测速伪距变率伪距变率双差高斯投影速度墨卡托投影速度