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5G信道状态信息信号质量及指纹定位性能分析
程振豪, 李林阳, 郭文卓, 赖路广, 赵冬青
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023119
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2504KB](0)
摘要:
5G信道状态信息(channel state information,CSI)具有丰富的特征信息,是一种理想的指纹定位信号,但信号质量易受环境干扰,对定位性能影响较大. 为了分析不同因素对5G信号质量和定位性能的影响程度,本文首先阐述了5G信号特征和基于支持向量回归(support vector regression,SVR)的定位算法,分析了数据采集时终端的高度、方向、人体遮挡等因素对信号质量的影响,测试了廊厅、小办公室和中型会议室三种场景下的定位性能. 结果表明:5G信号质量受周围环境影响较大,在干扰较小的情况下,基于5G CSI的位置指纹定位算法在三种场景下的定位精度分别为0.93 m、1.46 m和1.94 m,能够满足大多数室内定位应用需求.
不同电离层改正模型的SF-PPP定位精度分析
吴丕团, 覃现, 韦佳, 肖明虹, 黄铭, 杨钊
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023225
[摘要](13) [HTML全文](4) [PDF 3138KB](0)
摘要:
电离层延迟可严重制约单频接收机的定位精度. 基于此,本文介绍了四种单频接收机常用的电离层延迟改正方法,包括广播电离层改正模型(策略1),顾及太阳位置的变化全球电离层格网产品(Global Ionosphere Map,GIM)时间旋转内插(策略2),GIM投影函数改正(策略3)和半合改正模型(策略4). 同时,选择不同太阳活动期,不同纬度的测站验证不同电离层改正方法的单频精密单点定位(single-frequency point positioning,SF-PPP)定位结果偏差. 经过对比分析,得到如下结论:1)总体来说,半合改正模型得到的定位效果最佳,其次是使用GIM产品对电离层延迟进行改正,最后是广播电离层模型;2)在不同太阳活动跃期,不同策略在低纬度测站的定位偏差最大,其次是高纬度测站,中纬度测站的定位偏差最小;3)策略2和策略3在不同太阳活动期不同纬度测站的水平定位平差约0.150 m,三维定位偏差约0.700 m;策略4在不同太阳活动期不同纬度测站的水平定位偏差为0.100 m,三维定位偏差为0.500 m.
联合加权小波和EEMD的GNSS坐标时间序列降噪分析
魏冠军, 张沛, 王立阳
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023096
[摘要](13) [HTML全文](7) [PDF 2986KB](0)
摘要:
针对GNSS坐标时间序列中有用信号与噪声难以准确分离这一问题,本文提出加权小波Z变换(weighted wavelet Z-transform, WWZ)和集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的降噪方法. 通过对西北地区70个陆态网络连续站垂向坐标时间序列的降噪处理,分别采用均方根误差(root mean squared error,RMSE)、信噪比(signal to noise ratio,SNR)、闪烁噪声(flicker noise,FN)振幅及速度不确定度为评价指标,验证了本文方法的降噪效果在一定程度上优于小波降噪和EEMD降噪. 结果显示:WWZ-EEMD相比小波降噪和EEMD降噪,降噪后信号序列RMSE分别降低了0.331 mm、 0.757 mm,SNR分别提高了1.911 dB、3.635 dB;FN振幅及速度不确定度均有明显改善,验证了本文降噪方法的有效性.
卫星导航中电离层误差校正技术现状与发展
韩喜豪, 郑帅勇, 杨建雷, 靳晓伟, 高孟志, 黄智刚, 李琨, 杨鹏
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023105
[摘要](19) [HTML全文](7) [PDF 3807KB](2)
摘要:
电离层误差严重影响着GNSS的定位精度,GPS、BDS、Galileo、GLONASS有不同的电离层误差校正方法. 全文概述了电离层误差校正方法,综述了单频电离层误差校正、双频电离层误差校正及多频电离层误差校正等技术的原理与发展现状. 在单频电离层误差校正技术中总结了增强系统中的电离层误差校正技术、北斗全球电离层延迟修正模型(BeiDou global ionospheric delay correction model, BDGIM)、Klobuchar模型、单频电离层误差校正技术的优化—附加国际参考电离层(international reference ionosphere, IRI)约束模型和NeQuick-G模型;在双频电离层误差校正技术中重点总结了双频消电离层误差、无电离层组合模型及PPP-RTK技术中电离层误差校正方法;在多频电离层误差校正技术中介绍了高阶项改正和地磁场建模对电离层误差校正技术的优化与改进. 最后,对电离层误差校正技术及其改进方法进行了分析,总结了其发展趋势与方向.
高噪声状态下潮汐信号提取
姜英明, 高屹, 黄令勇, 侯晓伟, 刘继州, 杨磊
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023201
[摘要](14) [HTML全文](6) [PDF 2502KB](0)
摘要:
GNSS浮标由于特殊的观测环境,数据质量普遍较差,这导致其坐标时间序列存在较高的噪声,并且存在某些阶跃(或称跳变). 针对该问题,本文提出了一种基于滑动窗的双边累积和(cumulative sum,CUSUM)的阶跃探测和修复方法,该方法在非侵入式负荷监测领域已有广泛应用. 对于GNSS精密单点定位(precise point positioning, PPP)计算所得海面高程(sea surface height, SSH),用该算法探测阶跃并修复后与验潮站参考数据对比,其均方根误差(root mean square error, RMSE)提升了75.5%,相关性提升了7.46%;对于从修复前后的高程时间序列提取的有效波高(significant wave height, SWH),以海洋浮标测量结果作为参考,其RMSE提升了65.22%,相关性提升了208.28%. 研究结果表明:该方法可以有效提高GNSS技术反演海浪参数的精确度和可靠性,为GNSS技术在潮汐信号提取提供有价值的参考,对于提高海洋工程安全性和经济效益具有积极意义.
基于增强注意力门控U-Net的建筑物提取研究
任远锐, 陈朋弟, 高小龙
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023175
[摘要](15) [HTML全文](7) [PDF 5895KB](0)
摘要:
针对经典深度学习语义分割网络对建筑物提取存在精度较低、边界模糊和小目标识别困难的问题,本文提出一种增强注意力门控的U型网络(advanced attention gate U-Net,AA_U-Net)用于改善建筑物提取的效果,该网络改进经典U-Net的结构,使用VGG16作为主干特征提取网络、注意力门控模块参与跳跃连接、双线性插值法代替反卷积进行上采样. 实验采用武汉大学建筑物数据集(WHU building dataset,WHD)对比提出的网络与部分经典语义分割网络的提取效果,并探究网络改进的各个模块对提取效果的影响. 结果显示:该网络对建筑物提取的总精度、交并比、查准率、召回率和F1分数分别为98.78%、89.71%、93.30%、95.89%、94.58%,各项评价指标均优于经典语义分割网络,且改进的各个模块有效提高了提取精度,改善了建筑物轮廓不清晰和小目标建筑物破碎的问题,可用于精准提取高分辨率遥感影像中的建筑物信息,对城市规划、土地利用、生产生活、军事侦察等具有指导意义.
灰色模型在无人机定位中的应用研究
张凤伟, 崔建勇, 张政宇, 张先志, 窦赛
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023190
[摘要](15) [HTML全文](6) [PDF 2393KB](0)
摘要:
针对北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)在无人机定位中由于信号过弱或干扰过强而无法正常运行的问题,提出一种基于灰色理论的无人机预定位方法,以解决数据不完整情况下的轨迹坐标预测问题. 该方法利用灰色模型GM(1,1)灰色微分的连续性,根据无人机的历史离散数据建立了坐标点预测模型,利用实测数据验证了该模型的有效性,并通过仿真实验量化分析了灰色模型在定位预测的精确度,计算了其误差概率. 通过与传统定位方式对比可知,该模型所需要的数据量较少且计算方便,实现复杂度较低.
抗差Vondrak滤波方法在时间频率传递中的应用
张智超, 贾小林, 焦文海, 严祥高, 李佳豪
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023192
[摘要](16) [HTML全文](6) [PDF 2999KB](0)
摘要:
时间频率传递的结果会受到非模型化误差和观测噪声的影响,其噪声常为高频信号,构建低通滤波器可在一定程度上消除观测值序列中的高频噪声信号. 本文对Vondrak滤波函数的本质进行剖析,通过IGG3算法对钟差序列进行定权并采用频率响应法选择适合的滤波因子;对不同的链路分别进行卫星双向时间频率传递(two-way satellite time and frequency transfer, TWSTFT)、基于软件接收机的卫星双向时间传递(two-way satellite time and frequency transfer based on software defined receiver, SDR-TWSTFT)和短基线共视时间频率传递实验,并对钟差结果采用抗差Vondrak滤波进行平滑去噪. 结果表明:滤波后的钟差序列能够很好地反映原始钟差序列的趋势;平滑后的TWSTFT钟差结果,日波动效应得到了有效的抑制,精度有明显提升;对于共视钟差结果,精度有明显提升,与精密单点定位(precise point positioning,PPP)时间传递结果的差值保持在−1.0~1.0 ns范围内.
基于GNSS的2023年8月德州平原县5.5级地震异常环境响应分析
王旭科, 陈良周, 姚伟
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023219
[摘要](18) [HTML全文](7) [PDF 3179KB](1)
摘要:
为了探测2023年8月6日山东德州平原县5.5级地震引起的异常环境响应,本文基于震中东北方向约26 km的GNSS观测数据,提出滑动时变频率方法并引入四分位距(interquartile range,IQR)法对地震引发的异常环境响应进行分析. 结果显示,地震发生后N和E方向坐标速度时间序列在9~10 s处出现显著异常,垂向在16 s时出现轻微异常. 滑动时变频率方法能够在速度时间序列异常跳变发生前5~10 s探测到明显变化,显示了更高的灵敏度. 研究还发现,在地震发生前一天,电离层在震中上空出现了异常扰动,异常值达到4 TECU. 研究表明:GNSS技术能有效探测地震过程中的异常环境响应,为地震监测与预警提供了新的视角和工具.
基于自动增益控制的信号量化损耗分析
王彦, 陈校非, 荆文芳
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023084
[摘要](18) [HTML全文](8) [PDF 3036KB](0)
摘要:
在卫星信号接收的过程中,量化是模数转换的重要环节,信号量化会带来能量损失,对于信号后续的处理产生影响,根据信号特性选取合适的量化位数和系统基准功率可以有效改善这种损失. 本文采用量化前后信号信噪比(signal to noise ratio,SNR)对比的形式来直观表示量化损耗,并给出了一般性分析公式. 说明了自动增益控制(automatic gain control,AGC)模块在信号量化中的作用,结合量化损耗公式,通过确定最佳增益系数给出了一种基准功率的选取方式,使得不同SNR的信号量化损耗明显降低. 仿真结果表明:在低位量化时,该方式对卫星导航信号的量化损耗能改善约1.5 dB. 该分析对于接收机的设计以及工程实现具有一定的参考意义.
基于SGP4模型的空间站轨道精度分析
徐玲玲, 赵航, 宋静, 陈书芃, 潘志兵
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023194
[摘要](29) [HTML全文](9) [PDF 4564KB](7)
摘要:
针对在地面站天线对空间站观测任务中,通常基于卫星工具包(satellite tool kit,STK)软件规划出天线对空间站的方位角和俯仰角,实现天线对空间站的自动跟踪. 为了保证天线跟踪的准确性和可靠性,需要定期计算出准确的空间站轨道和天线的方位俯仰角,并更新规划任务. 因此科学分析与评估空间站两行轨道根数(two line elements,TLE)长期预报精度,对地面站实现空间站的精准跟踪具有重要意义. 本文以中国空间站(China Space Station,CSS)梦天实验舱为例,基于TLE数据,利用STK软件提供的简化常规摄动规模型(simplified general perturbations 4,SGP4)模型计算空间站轨道以及空间站相对于西安地面站的方位角和俯仰角,并分析不同策略下的精度效果. 试验结果表明:在第二天更新空间站的TLE,可以获得较好的轨道结果,从而更好地保障天线的跟踪精度.
融合GNSS、ERA5、大气污染物的PM2.5浓度预测研究
刘严萍, 司甜, 毕慧丽, 张曼琪, 王勇, 许祖豪
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023151
[摘要](26) [HTML全文](10) [PDF 2647KB](2)
摘要:
冬春季节的空气质量预测有助于公众合理安排出行和政府相关部门的交通治理. 细颗粒物(PM2.5)的浓度主要影响因素有大气污染物、水汽等. 为提高PM2.5浓度预测的精度,以京津冀地区为例,利用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)与长短期记忆(long short term memory,LSTM)神经网络方法相结合,考虑GNSS、ERA5水汽、大气污染物等观测要素,构建PM2.5的浓度预测模型,预测研究未来24 h的PM2.5的浓度. 利用GNSS水汽校正区域ERA5水汽,并进行精度评定. 利用FFT取大气污染物、第五代大气再分析产品(ECMWF atmospheric reanalysis 5,ERA5)水汽等观测要素的公共变化周期,获得最佳公共周期为78 h;选取最佳公共周期长度的各类要素作为模型输入,24 h序列的PM2.5浓度作为模型输出. 通过均方根误差(root mean square error,RMSE)评价指标进行模型精度评价. 研究结果表明:基于GNSS的ERA5水汽校正模型在秋冬季节ERA5水汽精度优于2 mm. FFT-LSTM模型预测精度在平原地区、山地地区和高原地区为10.22 μg/m3、8.56 μg/m3 和 9.02 μg/m3,预测时效达到24 h. 可有效预测未来24 h的PM2.5浓度. 该模型可为相关部门大气污染治理提供参考.
不同接收机天线相位中心改正模型对GPS/BDS精密定位的影响
田晓静, 秦世民, 王建文, 李秀明
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2022223
[摘要](30) [HTML全文](10) [PDF 2278KB](2)
摘要:
针对国产不同品牌不同型号的地面接收机天线相位中心(antenna phase center, APC)模型及仪器厂商模型差异,本文分别采用相对定位及精密单点定位(precise single-point positioning, PPP)方法,分析了GPS/BDS高精度定位中基于不同APC改正模型引起的站点估计位置差异,获得了各不同天线APC改正模型对站点估计位置影响的平均差异值. 试验结果表明:不同APC改正模型对站点定位精度的影响相当,对站点估计位置在平面方向影响较小,U方向影响较大;同一种类型的天线在不同实验区域造成的影响具有较好的一致性;同品牌天线对站点估计位置的影响有一定的相似性,尤其是同品牌系列产品其相位中心的影响更为接近.
川藏地区CORS坐标时间序列预处理与软件实现
陆福鑫, 龚晓颖, 孙铭炜, 余章应, 黄丁发
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023177
[摘要](31) [HTML全文](11) [PDF 3635KB](1)
摘要:
本文针对川藏地区连续运行参考站系统(continuously operating reference stations, CORS)基准站站点坐标包含复杂影响因子和丰富且微弱有益的信号的特点,为了解决区域大规模时间序列数据分析处理过程繁琐,且无法大批量处理的问题,设计开发了GNSS坐标时间序列预处理系统,支持大区域多站点批处理解算模式,实现数据产品预处理、下载和可视化,实现了最小二乘拟合、粗差剔除、建模插值和共模误差(common mode error,CME)改正等一体化功能模块的集成. 采用陆态网长期坐标时间序列数据从解算精度与效率两方面对软件进行了性能评估. 结果表明:陆态网各测站N方向和E方向最小二乘拟合的拟合优度R2均约在99%,拟合效果较好;粗差剔除后的时间序列相比于剔除前各方向的WRMS值都有降低;水平方向插值后的结果均方根误差(root mean square error, RMSE)值均优于8 mm. CME剔除后,水平方向和垂直方向均方根(root mean square, RMS)值均有所下降.
基于TDOA辐射源定位系统架构设计
胡安翼, 王登亮, 秦炳坤, 张发祥
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023174
[摘要](60) [HTML全文](34) [PDF 2726KB](5)
摘要:
为了保障GNSS正常应用,需要对GNSS干扰辐射源进行监测和定位,文中进行了辐射源定位系统架构设计. 通过对系统功能、体系架构、网格化监测设备和工作流程进行设计,采用北斗/GPS授时+高稳晶振和广义加权时延估计算法实现高精度时间同步和高可靠时差测量,保障了到达时间差(time difference of arrival, TDOA)的定位精度. 经系统应用试验实现了辐射源的有效定位.
基于水汽垂直指数分布特征的PWV快速层析方法
闫香蓉, 杨维芳, 李得宴, 丁楠, 高枫林
当前状态:  doi: 10.12265/j.gnss.2023164
[摘要](91) [HTML全文](26) [PDF 2794KB](10)
摘要:
GNSS水汽层析技术可以反演对流层水汽三维时空变化情况,但该技术比较复杂、运算量大,需要消耗一定的时间. 故本文提出了一种利用地基GNSS反演的大气可降水量(precipitable water vapor, PWV)结合水汽在垂直方向上的指数分布特性来计算大气水汽三维分布的快速层析方法. 该方法利用香港地区2022年8月的GNSS数据开展试验,与传统GNSS水汽层析方法进行对比. 试验结果表明:两种方法的层析解算结果与探空数据均具有良好的一致性. 虽然快速层析方法的解算结果在底层区域缺少一些水汽变化的细节信息,精度略逊于传统层析方法,但是在中、高层时精度会有所提升,层析解算结果良好. 而且本文提出的快速层析方法无需构建和解算复杂的层析方程组,可以在大量GNSS测站参与水汽层析时减少计算复杂度,提升运算能力,同时可以更快地得到任意高度层的水汽密度,是一种简便、高效的层析方法.
2024 年 1 期目次
2024, 49(1).  
[摘要](44) [HTML全文](26) [PDF 2432KB](12)
摘要:
“北斗在国家关键基础设施领域中的应用技术”专栏
“北斗在国家关键基础设施领域中的应用技术”专栏导读
2024, 49(1): 1-1.   doi: 10.12265/j.gnss.24-01daodu
[摘要](72) [HTML全文](42) [PDF 1596KB](19)
摘要:
“北斗在国家关键基础设施领域中的应用技术”专栏编委会
2024, 49(1): 2-2.   doi: 10.12265/j.gnss.24-01bwh
[摘要](46) [HTML全文](29) [PDF 1456KB](8)
摘要:
电力北斗应用体系设计与应用研究
陈向东, 赵建伟, 傅宁
2024, 49(1): 3-8.   doi: 10.12265/j.gnss.2024005
[摘要](66) [HTML全文](19) [PDF 2683KB](15)
摘要:
随着北斗卫星导航系统(BeiDou Satellite Navigation System, BDS)的成熟,电力北斗应用不断拓展和深入,并构建起较为完整的应用体系. 本文对电力BDS应用体系架构进行了研究设计,重点介绍了电力北斗在规划建设、设施设备管理、营销、调度控制及物资后勤管理等五方面的应用,并对电力北斗应用未来发展趋势进行了分析,提出了相应的发展建议.
北斗全球海上遇险与安全服务体系探究
庞波波
2024, 49(1): 9-18, 44.   doi: 10.12265/j.gnss.2023178
[摘要](77) [HTML全文](15) [PDF 5029KB](5)
摘要:
随着北斗报文服务系统、北斗国际搜救服务通过国际组织认可及北斗短报文在国内船舶的应用成效,初步形成北斗海上遇险与安全服务. 本文提出北斗全球海上遇险与安全服务体系概念,通过引入广义北斗任务控制中心(BeiDou mission control center,BD-MCC)给出体系架构组成,并从北斗特色服务、海事通信业务到系统服务层面分析该体系在亚太与全球服务的功能特征,梳理该体系中北斗报文服务系统、北斗国际搜救系统、北斗应急示位搜救系统、北斗船舶远程识别与跟踪系统(long range identification and tracking,LRIT)、北斗船舶保安报警系统(ship security alert system,SSAS)以及北斗海上安全信息播发系统的业务流程及服务规范;展望该体系的系统化、国际化及定制化应用;研究成果有助于推动北斗通导在全球海上遇险与安全业务领域体系化应用.
地基BDS/GNSS水汽监测在水利领域的研究进展与展望
孙铭涵, 庞治国, 吕娟, 张朋杰, 崔香蕊
2024, 49(1): 19-33.   doi: 10.12265/j.gnss.2023179
[摘要](149) [HTML全文](38) [PDF 3137KB](29)
摘要:
地球上几乎所有的水汽都集中在对流层,水汽含量对全球气温、降水等气象要素都有很大的影响,在一定程度上可以影响地球气候变化,在全球范围内调节热量平衡. 对对流层水汽监测、水资源管理、极端天气预警和气候变化研究等具有十分重要的作用. 在北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)/GNSS技术持续发展和完善的过程中,BDS/GNSS大气可降水量反演(precipitable water vapor,PWV)逐渐成为一种新型的水汽探测技术,相较于传统水汽探测技术可实现对水汽高精度、近实时的监测. 本文对BDS/GNSS PWV反演的发展历程及研究现状进行了系统地综述,阐明其反演原理与方法,主要从高精度水汽监测、降水短临预报、气候变化及旱涝监测方面分析地基BDS/GNSS水汽监测在水利领域中的应用与发展方向.
GNSS-R水位监测研究进展与其在我国水利行业应用展望
张朋杰, 庞治国, 路京选, 江威, 吕娟, 孙铭涵
2024, 49(1): 34-44.   doi: 10.12265/j.gnss.2023180
[摘要](124) [HTML全文](30) [PDF 2390KB](20)
摘要:
水位监测在水文学、水利工程、灾害防治等领域都具有非常重要的意义. 传统的水位监测方法存在成本高、覆盖范围小等缺点,GNSS不仅具有导航、定位及授时的功能,还可以利用其反射信号获取反射面的特性信息并将其称为全球卫星导航系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R). 近年来,GNSS-R技术以低成本、全天候、高时空分辨率等优势为水位监测提供了一种新方法. 本文对GNSS-R水位监测的研究现状、不同方法的影响因素以及当前应用过程中存在的问题进行了总结归纳提出了下一步的发展趋势,最后对其在我国水利行业的应用进行了展望.
基于北斗的PPP-RTK技术在无人机电力巡检中的应用分析
白天阳, 张春光, 陈向东, 王冬华, 冷宏宇
2024, 49(1): 45-53, 101.   doi: 10.12265/j.gnss.2023199
[摘要](127) [HTML全文](33) [PDF 29431KB](28)
摘要:
为解决无公网地区或地形条件复杂地区进行无人机电力巡检得不到高精度定位服务的问题,本文提出使用基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)的精密单点定位-实时动态定位(precise point positioning-real-time kinematic, PPP-RTK)技术,为无人机电力巡检提供高精度定位服务. 文中使用电力北斗精准位置服务网四川省内电力北斗基准站的数据进行了PPP-RTK服务端产品的计算和用户端的仿动态定位试验. 试验结果表明:在使用基于BDS的PPP-RTK服务条件下,用户端使用BDS或BDS+GPS进行PPP-RTK模糊度固定解模式时,在1 min内就可以实现收敛,收敛后水平方向的均方根 (root mean square, RMS) 值小于5 cm,高程方向的RMS小于8 cm,该试验结果可以为构建电力北斗PPP-RTK服务及其在无人机巡检中的应用提供设计参考依据.
北斗在电力杆塔沉降监测系统中的应用
金福铭, 段意, 刘智慧, 张鹏, 栾俊清
2024, 49(1): 54-59.   doi: 10.12265/j.gnss.2023185
[摘要](87) [HTML全文](26) [PDF 2157KB](13)
摘要:
本文研究设计的输电线路钢管杆塔沉降监测系统,依托单杆塔目标灾害预测、区域内杆塔整体风险预测等安全物联网领域核心技术,为电力输电线路钢管杆塔沉降打造安全物联网支撑平台,提供整体解决方案及全生命周期的系统服务. 系统基于北斗卫星导航系统(BeiDou Satellite Navigation System, BDS)及倾斜监测预警技术,以输出BDS的原始数据为核心,包括载波相位观测数据、星历数据等,并通过4G无线网络传到控制中心,控制中心通过监测软件实时解算出各监测点的三维坐标,然后根据对实时位移数据的对比分析,形成不同的监测系统或环境下的实时差异数据,再根据差异补正电力杆塔沉降区域变形情况和详细数据.
基于北斗高精度定位的铁路巡检技术应用
王绍新, 翁艳彬
2024, 49(1): 60-67.   doi: 10.12265/j.gnss.2023203
[摘要](95) [HTML全文](28) [PDF 5178KB](23)
摘要:
铁路巡检工作是铁路安全运营工作的重中之重,但是铁路站场内复杂的环境使得常规的卫星导航定位性能大大降低,无法满足巡检工作和数据运营的要求. 本文分析了铁路股道形成的轨道峡谷模式下定位场景的特点,分别对使用北斗导航定位实时动态(real-time kinematic, RTK)、连续运行参考站(continuously operating reference stations, CORS)、星基增强系统(satellite-based augmentation system, SBAS)等高精度增强模式进行了分析、实测及精度统计,最后使用了集成多种定位模式的手持北斗高精度定位终端,接入千寻CORS数据,在成都公兴站股道上进行了实地使用与巡检模拟测试. 分析结果表明:定位精度有较大提高,高精度定位结果可以满足铁路巡检要求,为下一步开发智能巡检管理系统提供了有益的参考.
运输领域北斗应用方案设计研究
刘小兵, 周钰凯, 王剑
2024, 49(1): 68-74.   doi: 10.12265/j.gnss.2023211
[摘要](62) [HTML全文](13) [PDF 2741KB](11)
摘要:
北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)已经实现了全球组网,并提供覆盖全球的导航和定位服务. 在交通运输领域,BDS被广泛应用于车辆定位监控、智能导航、路径规划和车队管理等方面,为运输产业提供了更高效、安全和可靠的服务,对于我国交通领域的发展和现代化有着积极的推动作用. 在新时期的运输产业规划建设要求下,智能运维体系的建设与发展仍存在着缺乏统一标准、信息不畅、集中调度存在瓶颈、设施重复性建设等问题,在此情况下充分发挥北斗技术在智能运维领域的应用,将助力运输产业高质量发展. 本方案设计旨在系统性研究北斗技术应用方案,完成监测、调度和资源部署一体化设计,实现降本增效,为北斗产业化发展和系统化应用作出贡献. 从总体架构、系统组成、平台建设三个层面进行了具体的研究探讨,实现了运输领域智能运维的顶层应用方案设计,通过BDS规模化的运用来提高运输效率、安全性和管理能力.
综合PNT新技术
一种高精度时频综合及守时方法
戴群雄, 尹继凯
2024, 49(1): 75-81.   doi: 10.12265/j.gnss.2023195
[摘要](93) [HTML全文](21) [PDF 2280KB](21)
摘要:
在现代信息化平台建设中,时频系统为平台提供统一的时频基准,其守时性能是平台各组成部分能否高效联动、稳定工作的关键因素. 通过对频率基准源优选、多钟联合时频综合处理技术的分析和研究,提出了一种高精度时频综合及守时方法,设计了一种高精度时频综合及守时系统. 通过优选铷原子钟作为频率基准源、基于多个铷原子钟的原子时综合和驾驭、同类源实时互比选择出最优主钟和备钟,提升系统守时性能并开展了与传统方法的比对试验,验证了该方法的可行性和有效性.
理论与探讨
联合神经网络和对角加载的GNSS中断定位算法
卢丹, 高鹏桦
2024, 49(1): 82-88.   doi: 10.12265/j.gnss.2023176
[摘要](48) [HTML全文](17) [PDF 3344KB](5)
摘要:
GNSS/INS组合导航系统可以为移动载体提供长时间、高精度的导航信息,然而当载体处于恶劣环境中,无法获得滤波量测向量,导致导航定位结果迅速发散. 为应对这一问题,越来越多的学者利用人工神经网络辅助组合导航系统直接进行信息融合. 但惯性导航系统(inertial navigation system,INS)本身特性使得上一时间训练好的网络模型存在误差,中断时刻INS误差仍不断累积,因此提出了一种GNSS中断时的智能定位算法. 该算法利用反向传播(back propagation,BP)神经网络训练得到滤波量测向量,再通过对角加载重构量测噪声协方差矩阵,对卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)进行更新. 所提方法减弱了神经网络训练误差对组合导航算法的影响,从而可以在GNSS信号长时间中断情况下,导航系统仍拥有较为可靠的导航性能.
GNSS观测值类型对短基线大地高差精度的影响分析
王恒毅, 谭荣杰, 杨瀚融, 陈华
2024, 49(1): 89-93.   doi: 10.12265/j.gnss.2023109
[摘要](74) [HTML全文](24) [PDF 2299KB](16)
摘要:
基于某市C级网的观测数据,分析了采用不同原始观测值和无电离层组合等四种不同基线解算策略对短基线大地高差精度的影响,结果发现,仅通过基线较差分析难以评估不同解算策略的基线处理精度. 为此,联合二等水准测量和似大地水准面模型对基线结果进行了外部检核,发现采用无电离层组合的结果中大地高差存在约2.2 cm的系统差,而使用原始双频观测值的结果精度最高,是短基线处理的最佳策略.
基于PWV差值方法分析沙尘暴期间GNSS PWV与大气颗粒物相关性
谢鹏
2024, 49(1): 94-101.   doi: 10.12265/j.gnss.2023193
[摘要](82) [HTML全文](14) [PDF 3554KB](7)
摘要:
针对2021年3月15日中国北方发生的沙尘暴事件,提出了一种基于大气可降水量差值的方法,旨在探究GNSS站点反演的大气可降水量与大气颗粒物浓度之间的相关性. 选取了位于宁夏中卫(NXZW)、北京房山(BJFS)和吉林长春(CHAN)的3个GNSS站点及附近的大气颗粒物浓度数据进行分析. 结果显示,在非沙尘暴条件下,GNSS解算的大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)精度表现良好,其与ERA5模型的PWV的差值均值和标准差均约在2 mm,证明了解算结果的可靠性. 沙尘暴发生前,各站点PWV与大气颗粒物浓度的相关性均低于20%,表现出较弱的相关性. 在沙尘暴期间,该相关性显著提高,尤其在BJFS和CHAN站点,PWV与大气颗粒物浓度的相关性超过60%. 相位滞后消除后,NXZW站点的相关性更是达到70.25%. 进一步分析还发现,沙尘暴发生时,PWV差值与大气颗粒物浓度的相关性也显著提高,其中BJFS和CHAN站点的相关性超过70%. 综合分析表明,沙尘暴发生时,PWV差值与大气颗粒物浓度的相关性进一步增高,这表明大气颗粒物对PWV差值的贡献比对PWV本身的贡献显著增加,从而说明了PWV差值方法在大气颗粒物浓度监测方面的潜在应用价值. 因此,本研究提供了一种新的研究思路和方法,为大气颗粒物浓度和气象条件之间复杂交互关系的进一步研究奠定了基础.
基于LSTM的北斗三号卫星差分码偏差分析及预测
刘晓文
2024, 49(1): 102-107.   doi: 10.12265/j.gnss.2023216
[摘要](61) [HTML全文](20) [PDF 5412KB](10)
摘要:
当卫星差分码偏差(differential code bias,DCB)约束条件和基准发生变化时,其值会出现比较大的差异,影响导航定位的精度. 本文分析了2021年的北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3) DCB的时序变化,综合太阳辐射通量和地磁指数,利用长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)神经网络对卫星DCB进行预测和精度分析. 实验结果表明,LSTM神经网络模型预测效果优于多项式拟合法的预测结果,其平均绝对误差(mean absolute deviation,MAE)小于0.2 ns,均方根误差(root mean squared error,RMSE)小于0.5 ns;其未来多天的预测结果各项误差也均小于0.2 ns,LSTM神经网络可以有效对卫星DCB进行预报,为缺失的DCB产品提供参考.
技术报告与应用
格网化网络RTK地域性精度解算
李雪晴, 陈明剑
2024, 49(1): 108-113.   doi: 10.12265/j.gnss.2023125
[摘要](64) [HTML全文](14) [PDF 10744KB](11)
摘要:
为提高格网化网络实时动态(real-time kinematic,RTK)差分服务性能、消除地形对定位精度的影响,以格网化网络RTK差分技术为基础,推导了存在地形高差的格网RTK定位误差模型,选用平原、过渡区、山区三个区域进行不同密度划分的格网RTK定位实验,分析确定不同地形的格网划分密度标准. 结果表明:格网密度越大,格网RTK定位精度越高. 而在相同格网密度下,受地形高差影响,平原、过渡区、山区定位精度逐级降低. 在平原、过渡区以及山区分别选用9′×9′、6′×6′、3′×3′格网时能够达到1 cm定位精度,可为设定格网划分准则提供相应的依据.
信号采集回放仪检测全球导航卫星系统接收机RTK性能
洪卫, 何浩鹏, 彭友志, 汪洋舰, 宋潇
2024, 49(1): 114-119.   doi: 10.12265/j.gnss.2023146
[摘要](57) [HTML全文](17) [PDF 2484KB](9)
摘要:
针对GNSS接收机的实时动态(real-time kinematic, RTK)差分性能检测,提出了采用GNSS信号采集回放仪检测GNSS接收机的RTK性能方法,以解决GNSS接收机在检测中易受观测环境影响的问题. 研究信号采集回放仪回放信号的重复性以及与真实导航卫星信号检测GNSS接收机RTK精度的差异. 经分析,利用信号采集回放仪检测GNSS接收机RTK精度的重复性优于1 mm,说明信号采集回放仪回放的卫星导航信号具有高复现性. 由于信号采集回放仪在存储或回放阶段引入噪声,导致信号采集回放仪检测的RTK性能低于真实卫星导航信号检测的RTK性能,但是噪声带来的误差未超出GNSS接收机标称RTK精度的1/3,符合作为测试设备的要求. 因此采用具有高复现性的信号采集回放仪检测接收机RTK性能是可行的,为GNSS接收机提供了稳定的真实卫星导航信号,对解决由于不同的观测环境导致检测的GNSS接收机性能一致性较差,对接收机研发生产和检测具有指导意义.
北斗观测数据质量及动态PPP性能分析
何聪聪, 王中元, 张坦
2024, 49(1): 120-126.   doi: 10.12265/j.gnss.2023183
[摘要](130) [HTML全文](48) [PDF 12562KB](28)
摘要:
为分析北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)在全球范围内的数据质量、动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)性能及不同区域内的性能差异,选取三个不同区域内共9个多GNSS实验 (Multi-GNSS Experiment,MGEX) 连续跟踪站的观测数据,以GPS为参考,从卫星可见性、伪距多路径效应、数据完整率、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)及PPP定位精度五个方面对BDS 的数据测质量以及定位精度进行分析. 结果表明:BDS的卫星可见性具有区域差异,多路径效应及SNR并没有呈现出区域特征,其中北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)的数据质量优于北斗二号(BeiDou-2 Navigation Satellite System,BDS-2)的,且BDS不同频点的数据质量也有明显差异,B1I频点数据质量较差. BDS的动态定位精度略弱于GPS,多系统对提高定位精度具有显著的效果.
“北斗航空应用技术”专栏征文通知
2024, 49(1): 126-126.  
[摘要](62) [HTML全文](36) [PDF 424KB](4)
摘要:
[摘要](2075) [PDF 1536 KB](1267)
摘要:
[摘要](1620) [PDF 1895 KB](334)
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[摘要](863) [PDF 750 KB](188)
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摘要:
[摘要](656) [PDF 678 KB](148)
摘要:
[摘要](547) [PDF 668 KB](156)
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[摘要](934) [PDF 1830 KB](172)
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摘要:
[摘要](879) [PDF 648 KB](215)
摘要:
[摘要](2075) [PDF 1536KB](1267)
摘要:
[摘要](1698) [PDF 62945KB](979)
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[摘要](1474) [PDF 1146KB](972)
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摘要:
[摘要](1529) [PDF 778KB](560)
摘要:
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