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全球定位系统

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导航综合基带的设计与实现
张金涛, 韩双林, 杨丽云, 胡正群
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2021092603
[摘要](13) [HTML全文](0) [PDF 3326KB](58)
摘要:
中国区域导航定位系统(CAPS)是我国一种具有自主知识产权的新型卫星导航系统. 基于卫星转发地面产生的导航信号的工作模式,实现卫星导航功能. 导航综合基带是CAPS主控站的重要终端设备. 利用无线电软件设计思想,设计了导航综合基带总体架构. 采用标准面向仪器系统的PCI扩展(PXI)机箱结构,基于总线设计,可扩展性强. 基带的关键技术包括发射信号的频率补偿技术,高精度接收技术,设备高稳定时延保持技术. 实际测试结果表明:该导航综合基带性能良好,伪码测量精度优于0.20 ns,通道时延稳定度优于0.25 ns,频率补偿精度优于0.8 Hz,满足CAPS的需求.
显示方式:
2022 年 2 期目录
2022, 47(2).  
[摘要](18) [HTML全文](10) [PDF 1921KB](64)
摘要:
《全球定位系统》2022 年“卫星导航与增强”专栏征文
2022, 47(2): 1-2.  
[摘要](15) [HTML全文](11) [PDF 6189KB](70)
摘要:
技术与应用
GNSS载噪比反演船载气象要素传感器距水面高度
仇志金, 胡桐, 邹靖, 李志乾, 王波
2022, 47(2): 1-6.   doi: 10.12265/j.gnss.2021101301
[摘要](8) [HTML全文](0) [PDF 2810KB](56)
摘要:
船载气象要素传感器距水面高度是使用块体参数化方法预测近海面大气折射率廓线的必要参数,对于海面蒸发波导等无线电气象系统监测结果的准确性具有重要意义. 利用全球卫星导航系统(GNSS)载噪比(CNR)时间序列反演船载气象要素传感器距水面高度. 该方法提取船舶GNSS接收机输出的卫星信号CNR,采用Lomb Scargle周期谱分析GNSS直射信号与反射信号相干性,反演天线相位中心距水面高度. 根据GNSS天线与气象要素传感器几何关系换算船载气象要素传感器距水面高度. 利用趸船实验数据对该方法进行验证,统计有效反演次数,分析海况对反演结果的影响以及反演高度时均变化. 结果表明:利用该方法反演船载气象要素传感器距水面高度是可行的.
基于CORS基准站的GNSS滑坡地质灾害监测数据处理策略分析
刘邢巍, 蔡华, 蒲德祥, 王斌
2022, 47(2): 7-12.   doi: 10.12265/j.gnss.2021101302
[摘要](26) [HTML全文](5) [PDF 2075KB](68)
摘要:
为充分发挥连续运行参考站(CORS)基准站在滑坡地质灾害监测领域的资源优势,分析了基于CORS基准站的变形监测数据处理策略,评估了观测值类型、解算时长、基线长度对监测精度的影响,给出了CORS基准站作为监测基准时可覆盖的范围,为推动CORS在变形监测的深度应用提供了重要的数据支撑.
顾及卫星姿态的多系统精密钟差产品综合
毛姝尹, 魏娜, 温强, 闫哲
2022, 47(2): 13-20.   doi: 10.12265/j.gnss.2021111801
[摘要](13) [HTML全文](2) [PDF 2906KB](0)
摘要:
国际GNSS服务(IGS)提供的GPS综合产品被广泛应用于各种高精度科学研究中. 随着各国卫星导航系统的发展,亟需研究针对多系统全球卫星导航系统(GNSS)产品的综合策略. 由于卫星姿态与钟差相互耦合,综合钟差时额外考虑姿态改正将进一步提高综合产品精度,因此研究了一种顾及卫星姿态的GNSS钟差综合策略,改正姿态后GPS综合残差最大可减小80%. 对142个IGS测站进行精密单点定位(PPP)解算发现,综合产品比单个分析中心产品更加稳定,东(E)、北(N)、高(U)方向的动态定位精度最大可提升22.7%、16.7%和18.3%. 相对于未顾及姿态改正的综合产品,顾及姿态改正的综合产品的动态定位精度最大可提升65.3%.
高度约束MHE算法在伪距单点定位中的应用
孙淑光, 杨祥源, 陈万通, 张巨联, 刘庆, 任诗雨
2022, 47(2): 21-26, 89.   doi: 10.12265/j.gnss.2021092601
[摘要](11) [HTML全文](0) [PDF 2802KB](0)
摘要:
针对目前全球卫星导航系统(GNSS)中伪距单点定位(SPP)技术的定位精度已不能满足现代大多数应用场景的需求,提出了一种附加高度约束的滚动时域估计(MHE)算法,以此来改善SPP的定位性能. 附加高度约束的MHE算法是将接收机的位置高度作为非线性约束加入到SPP的估计参数中,并采用近似MHE算法来进一步提高定位精度的优化算法. 结果表明:高度约束的MHE滤波比传统最小二乘(LS)的滤波具有更好的平滑特性,同时随其视窗大小的增加,其定位精度得到了进一步改善. 验证了附加高度约束MHE方案的有效性、可行性,所得结果对SPP的实际应用具有重要的参考意义.
合肥市卫星定位连续运行基准站网融合改造的实践探讨
张伟, 王林
2022, 47(2): 27-31.   doi: 10.12265/j.gnss.2021112402
[摘要](34) [HTML全文](1) [PDF 3323KB](3)
摘要:
为了更好地服务于自然资源和规划,建立合肥市统一的卫星定位连续运行参考站(CORS).针对当前合肥市三套卫星定位CORS独立运行、基准框架和服务标准不统一的问题,从基准站深度融合建设、系统软硬件升级、现有软硬件的兼容性、组网设计和CORS基准框架坐标联测与扩展服务的实践展开探讨. 综合运用了多种共享融合技术,通过外业实测验证方法的正确性和可行性,对城市CORS融合改造具有很好的借鉴意义.
利用GRACE反演昆士兰州地下水储量变化
佴晋, 魏长寿, 滕雷, 赵曰耀
2022, 47(2): 32-37.   doi: 10.12265/j.gnss.2021071602
[摘要](24) [HTML全文](2) [PDF 2430KB](6)
摘要:
昆士兰州作为澳大利亚的第二大州,开展针对该地区地下水储量变化的监测与分析对当地生态环境与用水管理政策制定具有重要现实意义. 利用德克萨斯大学空间研究中心(CSR)发布的重力反演与气候实验卫星(GRACE)时变重力场模型与全球陆地数据同化系统(GLDAS)地表同化模型,对昆士兰州地下水储量时空变化进行监测分析,并与实测水井数据和全球降水气候学项目(GPCP)降雨资料进行验证分析. 研究结果表明:时间上昆士兰州地下水在2003—2015年约以1.3±0.09 cm/a的速率递增,空间上呈现东增西减的显著空间差异;与GPCP降雨资料对比发现,降雨是影响地下水储量变化的主要因素;与水井实测数据对比发现地下反演结果与水井水位变化趋势基本一致.
滑动式广义延拓插值法在GLONASS钟差插值中的应用
化希瑞
2022, 47(2): 38-43.   doi: 10.12265/j.gnss.2021101308
[摘要](8) [HTML全文](0) [PDF 2137KB](0)
摘要:
在对卫星钟差数据进行插值处理时,所采用插值算法的精度,直接影响到卫星钟差插值结果的精度,继而影响了卫星导航定位的精度. 因此在对卫星钟差数据进行插值时,应选择适宜的插值方法. 将Lagrange插值法和切比雪夫多项式拟合法进行滑动,利用这两种传统的插值方法和滑动式广义延拓插值法,分别对历元间隔为5 min的GLONASS卫星钟差数据插值到历元间隔为30 s的钟差数据,再与历元间隔为30 s的精密钟差数据进行对比,分析三种插值方法在GLONASS卫星钟差数据中的应用效果. 结果表明:利用这三种插值方法对GLONASS钟差数据进行插值时,插值精度均能满足要求,且滑动式广义延拓插值法的插值精度最高.
不同轨道类型LEO卫星轨道拟合及预报精度研究
谭理庆, 彭琦, 曹阳, 杨鑫, 唐帅, 刘俊
2022, 47(2): 44-51.   doi: 10.12265/j.gnss.2021083101
[摘要](5) [HTML全文](1) [PDF 6929KB](0)
摘要:
低轨道地球卫星(LEO)的精度直接影响到LEO卫星的应用领域,因此研究合适的模型提高LEO卫星轨道插值/预报精度是一项很有意义且必要的工作. 本文详细研究了滑动切比雪夫多项式、克里金算法在不同类型LEO轨道的拟合、预报精度. 结果表明:采用合适的拟合策略,两种算法均能获得毫米级的插值精度;相较于滑动切比雪夫多项式,克里金算法拟合轨道的空间误差分布更为集中,未随着历元变化出现大幅波动. 克里金算法预报轨道的精度低于滑动切比雪夫多项式;采用克里金算法预报60 s,各颗LEO卫星轨道预报的精度在1~2.5 m;采用滑动切比雪夫多项式预报120 s,各颗LEO卫星可获得优于5 m的轨道精度.
论文
基于RSSI概率分布与贝叶斯估计的加权定位方法
聂大惟, 朱海, 吴飞, 韩学法
2022, 47(2): 52-59.   doi: 10.12265/j/gnss.2021080902
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 3047KB](0)
摘要:
针对传统的基于测距的Wi-Fi定位技术未考虑接收的信号强度指示(RSSI)值的分布特性而造成室内定位效果欠佳的问题,提出了一种基于RSSI概率分布与贝叶斯估计的加权定位方法. 该方法在研究RSSI的平稳性、分布特性的基础上,通过贝叶斯估计将先验的RSSI概率分布引入权重的计算,给异常值较低的权重,降低了环境噪声和外界不确定因素对定位精度的影响,并以权重最大的位置作为定位结果. 实验结果表明:文中方法与三边定位、加权质心定位、权重校正的加权质心算法相比平均定位误差分别降低了45.4%、14.6%、8.2%,累积概率分布在50%内的误差分别降低了66.7%、42.1%、32.4%.
多GNSS监测下中国区域电离层格网模型可用性分析
王华峰, 张艳茹, 蔡红涛, 郭珊
2022, 47(2): 60-65.   doi: 10.12265/j.gnss.2021050602
[摘要](15) [HTML全文](4) [PDF 4118KB](4)
摘要:
多系统全球卫星导航系统(GNSS)的出现为天基增强系统(SBAS)电离层格网模型的性能提升提供了可能,但多系统GNSS测量对电离层格网模型性能提升是有条件的. 为此,利用中国区域GPS观测模拟分析了多系统GNSS测量对中国区域电离层格网模型可用性的影响. 结果表明:多系统GNSS测量可有效提高电离层格网模型的覆盖范围. 中国南方地区存在低纬赤道电离异常(EIA)现象,严重影响SBAS电离层格网模型实现性能,单纯增加GNSS测量不能有效应对低纬电离异常现象影响. 中国北方地区电离层延迟变化平缓,在多系统GNSS测量情况下可以考虑减少地面监测站数量,仍能保持系统原有性能.
基于GNSS的青海玛多M7.4级地震的地表形变分析
李康, 蒋光伟, 高春伟, 王祖顺, 高新妍, 党引群
2022, 47(2): 66-72.   doi: 10.12265/j.gnss.2021081803
[摘要](6) [HTML全文](1) [PDF 3386KB](2)
摘要:
2021年5月22日,青海省玛多县发生M7.4级地震,地震对区域基准站造成了影响. 本文收集了距震中400 km以内的青海省全球卫星导航系统(GNSS)连续运行参考站(CORS)的高频观测数据,以国际GNSS服务 (IGS)站和陆态网为参考基准,分别采用静态模式和动态模式分析了震后地表三维形变. 结果表明:站点位移量级随震中距的加大而呈现衰减趋势,其中距震中约35 km的江多站(JDUO)产生东偏南28.0 cm的永久性位移. 整体来讲,地震对100 km内的震源区的影响表现为走滑型运动,与震源机制相吻合,区域运动特征整体表现为拉张运动,北西-南东(NW-SE)向拉张和北东-南西(NE-SW)向挤压.
基于线性矩阵不等式的智能飞行器航迹规划方法
沈添天, 袁思敏, 吴芳, 陈中祥, 余果
2022, 47(2): 73-81.   doi: 10.12265/j.gnss.2021083103
[摘要](36) [HTML全文](18) [PDF 2619KB](5)
摘要:
智能飞行器在军用和民用领域发挥着越来越重要的作用. 在飞行过程中经常会出现累积的定位误差并且飞行到达应用场景时有定位精度要求,故需要对飞行轨迹进行适当的位置校正. 为此,提出了一种在复杂条件下的智能飞行器航迹规划方法,利用基于线性矩阵不等式(LMI)的优化方法实现最少校正次数和最短飞行距离的双重目标. 根据可用校正点数量以及它们对飞行器位置的不同影响,首先生成一个0~1三角变量矩阵来表示从点A开始的飞行航迹,以面向目标的方式不重复的遍历一系列校正点,并最终到达目标点;然后对航迹相关矩阵的变量项施加强制性的约束条件,将所有的约束作为一个整体转换和施加到之前定义的变量矩阵中,最后利用基于LMI的优化方法实现双重优化. 通过仿真结果验证了所提出的航迹规划方法在计算资源和优化结果方面比线性规划等其他优化方法更优越.
线性化通用EIV平差模型的岭估计解法
翁烨, 邵德盛, 甘淑
2022, 47(2): 82-89.   doi: 10.12265/j.gnss.2021083001
[摘要](6) [HTML全文](0) [PDF 2345KB](0)
摘要:
通用EIV(errors-in-variables)平差模型作为经典平差模型的一般化形式,具有同时顾及多种随机误差的优势. 在通用EIV平差模型加权总体最小二乘(WTLS)的线性化估计基础上,引入正则化准则. 正则化矩阵为单位矩阵时为岭估计,添加目标函数,通过建立拉格朗日目标函数的最小化求解,导出加权通用EIV平差模型对应的岭估计解式,给出了确定岭参数的U曲线法和L曲线法. 计算了通用EIV平差模型的线性化估计、两种岭估计及其对应的方差分量值;验证岭估计对通用EIV模型的线性化估计具有促进性,可减少迭代次数,使得参数方差分量更快趋于平稳,降低参数估计的计算量.
基于ICEEMDAN与环境负载的GNSS坐标时序非线性形变去除
王勇, 曹慧鹏, 李锁, 闫勇, 杨军
2022, 47(2): 90-98.   doi: 10.12265/j.gnss.2021092602
[摘要](17) [HTML全文](1) [PDF 3812KB](2)
摘要:
非线性形变影响全球卫星导航系统(GNSS)坐标时序精度. 采用改进的自适应噪声总体集合经验模态分解(ICEEMDAN)和环境负载改正相结合的方法开展GNSS测站非线性形变去除研究. 首先使用GMIS软件将GNSS坐标时序补充完整并去除粗差,然后使用ICEEMDAN方法对GNSS坐标时序进行分解,使用排列熵算法选取包含噪声和非线性形变的高频分量,最后使用环境负载对高频分量进行去除,利用经验模态分解(EMD)方法和环境负载结合的方法进行去除效果对比. 研究结果表明:非线性形变去除后的GNSS坐标时序均方根(RMS)变化各有区别,垂向(U)方向最为明显,最大值达6.715 mm,东(E)方向次之,北(N)方向最小;ICEEMDAN方法和环境负载改正结合后N方向的非线性形变全部得到了削弱,E方向的非线性形变有75%得到了削弱,U方向的非线性形变有62.5%得到了削弱,其改正效果优于EMD方法和环境负载结合的改正效果.
基于格网化高精度卫星导航定位服务方法的网络RTK精度分析
吴海乐
2022, 47(2): 99-103.   doi: 10.12265/j.gnss.2021102201
[摘要](8) [HTML全文](0) [PDF 2558KB](3)
摘要:
针对一种在虚拟参考站(VRS)技术基础上,进行改进的基于格网化高精度卫星导航定位服务方法,测试并分析了该方法格网划分分辨率不同对网络实时动态定位(RTK)精度的影响,在常规格网划分条件下,选取动态场景的应用数据,分析了该方法的网络RTK动态应用精度. 测试结果表明:随着格网划分距离增加,网络RTK精度随距离增加会降低. 其中,2′×2′和4′×4′格网划分模式下,定位残差序列除个别异常点外,几乎都在厘米以内,且精度统计相当,故可以选择4′×4′作为常规格网划分,满足少量相对固定的虚拟格网点观测量计算,且定位精度维持在厘米级. 常规格网划分条件下,RTK动态跑车定位水平残差序列为厘米级,高程残差序列在分米级,能够达到动态应用精度要求.
北斗专栏
基于BDS的毫米级基坑围墙位移监测及告警系统
潘军道, 蔡浩原, 刘振耀, 吴春秋, 张邦芾, 杨斌, 刘丰敏, 赵晟霖
2022, 47(2): 104-109.   doi: 10.12265/j.gnss.2021110801
[摘要](13) [HTML全文](1) [PDF 2805KB](0)
摘要:
针对建筑基坑围墙及基坑边坡在建筑物施工过程中发生水平位移和沉降造成安全隐患问题,设计了一种基坑围墙位移监测系统,利用测点定时采集北斗卫星导航系统 (BDS)观测数据,在服务器上结合参考站数据顺序对各个监测点位移监测数据进行处理,最后用休哈特均值控制图,当测点位移量超过阈值时系统发出告警,测点每60 min给出一组测量值,准静态实际测试结果表明:系统能够实现基坑围墙测点东(E)方向为5 mm;北(N)方向为4 mm;天顶(U)方向为9 mm的监测水平.
一种北斗卫星钟差短期预报组合方法
赵金霞, 张小宁
2022, 47(2): 110-113, 125.   doi: 10.12265/j.gnss.2021101309
[摘要](9) [HTML全文](0) [PDF 2227KB](1)
摘要:
针对北斗卫星钟差预报研究较少的情况,基于灰色模型与BP神经网络模型,构建一种全新的组合预测模型. 该组合钟差预测模型通过最优权方法有效结合两种单一模型的优点,实现北斗钟差的短期预报. 最后,以北斗三种型号卫星所携带的原子钟数据为例,计算出每种单一模型的权重,通过构建最优权预报模型实现了钟差的短期预报,预报结果优于两种单一模型,证明了该组合预报模型在钟差短期预测方面有效性与适用性.
北斗三号全球卫星导航系统空间信号精度评估
刘东亮, 成芳, 沈朋礼, 李艳红, 李晓婉
2022, 47(2): 114-125.   doi: 10.12265/j.gnss.2021112201
[摘要](26) [HTML全文](6) [PDF 8944KB](5)
摘要:
针对北斗三号 (BDS-3)正式开通后的空间信号精度情况,选取2020-08-01—2021-07-31共 1 a的混合广播星历数据,以德国波茨坦地学研究中心(GFZ)和武汉大学国际GNSS服务(IGS)数据中心(WHU)提供的精密星历为参考分别从轨道精度、钟差精度和空间信号测距误差(SISRE)来进行BDS-3的空间信号精度评估. 结果表明:BDS-3的轨道精度在径向(R)、切向(A)、法向(C)三个方向上分别优于0.100 m、0.405 m、0.547 m,钟差精度优于1.926 ns,仅受轨道影响的SISRE (orb)为0.134 m,SISRE为0.612 m. 地球静止轨道(GEO)卫星的SISRE为1.137 m,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和中圆地球轨道(MEO)卫星的SISRE相比GEO卫星分别减少36.3%、51.3%.
基于北斗地基增强系统的位置服务关键技术研究
杜仲进
2022, 47(2): 126-132.   doi: 10.12265/j.gnss.2021101304
[摘要](8) [HTML全文](6) [PDF 2447KB](1)
摘要:
利用省级北斗地基增强系统资源,结合自然资源行业生产的需求,基于时空信息技术开展“虚拟格网技术”和“大规模并发用户的位置服务响应技术”等关键技术研究,研发福建省北斗地基增强系统位置服务平台,集成了系统运行维护、公共服务、成果展示和数据共享等功能,提升了公共服务的水平和能力,满足了大规模实时位置服务的需求.
研究通讯
顾及测量方式的地球自转参数差异性分析
陈少杰, 高玉平, 时春霖, 尹东山, 王启虹, 陈永涛
2022, 47(2): 133-138.   doi: 10.12265/j.gnss.2021101305
[摘要](6) [HTML全文](0) [PDF 2472KB](2)
摘要:
随着甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、全球卫星导航系统(GNSS)、多里斯系统(DORIS)等多种空间大地测量手段的使用,地球自转参数(ERP)的测量精度不断提高,为航天器导航、深空探测等诸多领域提供了高精度的国际天球参考系(ICRS)和国际地表参考系统(ITRS)之间的转换参数. 以国际地球自转与参考系服务发布的C04序列为基础序列,选取500天ERP序列,分析不同测量手段得到的ERP数据的误差分布情况,为研究利用不同数据之间的一致性进行精度检核的可行性及精度水平提供数据基础,同时也为ERP预报提供更多的数据选择.
[摘要](1191) [PDF 1536 KB](1106)
摘要:
[摘要](473) [PDF 750 KB](123)
摘要:
[摘要](1064) [PDF 1895 KB](243)
摘要:
[摘要](477) [PDF 476 KB](103)
摘要:
[摘要](823) [PDF 93258 KB](197)
摘要:
[摘要](644) [PDF 648 KB](176)
摘要:
[摘要](314) [PDF 678 KB](111)
摘要:
[摘要](628) [PDF 618 KB](71)
摘要:
[摘要](327) [PDF 668 KB](63)
摘要:
[摘要](741) [PDF 2113 KB](120)
摘要:
[摘要](1191) [PDF 1536KB](1106)
摘要:
[摘要](933) [PDF 62945KB](916)
摘要:
[摘要](1009) [PDF 1146KB](889)
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[摘要](935) [PDF 778KB](476)
摘要:
[摘要](919) [PDF 1077KB](471)
摘要:
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