BDSGNSS实时精密单点定位算法研究与实现
基于M ATLAB 的BDS单点定位程序设计及精度分析
基于M ATLAB 的BDS单点定位程序设计及精度分析作者：王皓来源：《科技创新与生产力》 2018年第11期摘要：本文系统地研究了北斗卫星导航系统（BDS）伪距单点定位的相关理论与方法，利用误差改正后的观测方程进行伪距单点定位，并对电离层误差、对流层误差、多径效应误差、卫星星历误差等进行改正。
利用MATLAB软件编写数据处理程序，得到xls和txt格式的坐标、残差数据、残差图以及卫星的PDOP图、GDOP图、HDOP图和VDOP图。
使用上海佘山国际GPS服务（IGS）观测站的数据进行精度实验，对相关数据进行了计算，得到了有关差值数据的相关统计，并结合中误差以及残差情况分析计算结果。
计算结果表明，该数据处理程序在X方向上的定位精度在15 m以内，在Y方向和Z方向上的定位精度都在10 m以内。
关键词：北斗卫星导航系统；BDS；伪距单点定位；定位误差；误差改正；MATLAB中图分类号：P228.4；O241.1 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.11.075全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）可以为陆地和海上用户提供全球、全天候、高精度的测距、定速和定时服务，并已成为人类获取位置和时间信息的重要手段。
GNSS在军事、社会与经济发展中都发挥着重要的作用，各大国都争先恐后发展独立自主的导航卫星系统[1]。
中国也紧跟美国、俄罗斯和欧盟的步伐，正在建设中国自己的卫星导航系统——北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite System，BDS）。
长期以来，GNSS的导航与定位主要依赖于全球定位系统（Global Positioning System，GPS），有研究指出其定位精度可以实现静态厘米级、动态分米级。
BDS的建立将打破GPS在我国的统治地位[2]，基于BDS的测量试验有待于更深层次的开展，区域系统的单点定位应用的相应技术指标还没有得到全面、系统性的论证。
GNSS高精度实时定位的研究与实现的开题报告
GNSS高精度实时定位的研究与实现的开题报告一、选题背景全球导航卫星系统(GNSS)是一种用于全球定位的技术，该技术在地理信息、航海、车辆导航、气象预报和军事等领域得到了广泛的应用。
GNSS的应用越来越广泛，对定位精度的要求也越来越高，尤其是在无人驾驶、航空航天等领域中，需要高精度的实时定位技术。
传统的GPS定位精度较低，只能达到数米的水平精度，无法满足高精度定位的需求。
为了满足高精度定位的需求，人们提出了多种方法和技术，如采用高精度GPS接收机、使用多个接收机差分定位、使用地基增强技术(DGPS)等，这些方法和技术虽然能够提高定位精度，但在应用中存在一些问题，如成本高、设备大型化、无法满足实时定位要求等。
因此，GNSS高精度实时定位技术成为了当前研究的热点和难点。
二、选题内容本课题旨在研究和实现GNSS高精度实时定位技术，具体内容包括：1. 研究GNSS高精度实时定位的算法和方法，包括GNSS接收机的硬件和软件设计、GNSS信号处理、多传感器数据融合、误差分析和校准等。
2. 实现GNSS高精度实时定位系统，包括硬件设计和软件实现。
系统应该具有实时性、高精度、可靠性和可扩展性等特点。
同时，系统应该支持多种GNSS信号和数据，如GPS、GLONASS、北斗等。
3. 设计实验验证方案，评估系统在不同场景和环境中的定位性能和准确度，如城市峡谷、森林、高速公路等。
三、研究意义该课题的研究成果将具有以下意义：1. 提高GNSS定位精度和实时性，满足无人驾驶、航空航天、海洋等领域的高精度定位需求。
2. 降低GNSS定位成本和设备规模，提高系统的可扩展性。
3. 对GNSS中误差的研究和校准方法提供研究方法和思路，能够在GNSS精度提高的同时提高整个行业的研究水平。
四、研究方法本课题采用以下研究方法：1. 文献综述：对GNSS定位的相关文献和算法进行综合和排查。
2. 硬件设计：设计高精度GNSS接收机，并与其他传感器进行数据融合。
全球导航卫星系统中的精密定位算法研究与实现
全球导航卫星系统中的精密定位算法研究与实现摘要：随着科技的发展，全球导航卫星系统（GNSS）在许多领域中变得越来越重要。
而精密定位算法则是GNSS系统中至关重要的一部分。
本文将介绍全球导航卫星系统中的精密定位算法的研究和实现，并探讨其在实际应用中的意义。
1. 引言全球导航卫星系统（GNSS）是一种基于卫星测量和定位技术的系统，用于提供全球范围内的精准定位和时间参考。
目前，最为广泛使用的GNSS是美国的GPS（全球定位系统）。
而精密定位算法是GNSS系统中的核心技术之一，其通过对卫星信号的接收和处理，能够提供高精度的位置、速度和时间信息。
2. GNSS中的精密定位算法2.1 信号接收与处理精密定位算法首先需要接收卫星发射的信号，通常是通过GNSS接收机来实现。
接收机负责对接收到的信号进行解调、解码和滤波处理。
接收到的信号中包含了卫星的位置、速度和时钟等信息，精密定位算法需要根据这些信息来计算用户的位置。
2.2 定位计算在接收信号的基础上，精密定位算法通过估计用户和卫星之间的距离来计算用户的位置。
常用的定位算法有最小二乘法、扩展卡尔曼滤波（EKF）等。
这些算法通过数学模型和卫星测量数据之间的关系来求解用户的位置。
2.3 多路径干扰抑制在定位过程中，由于信号在传播过程中会发生多路径效应，即信号会产生反射和绕射导致多个到达路径。
这会导致定位误差增大。
精密定位算法需要通过抑制多路径干扰来提高定位精度。
常用的方法包括多普勒滤波、空间关联技术等。
3. 精密定位算法的实现3.1 硬件实现精密定位算法的实现需要借助先进的GNSS接收机硬件。
这种硬件通常具有高灵敏度、高动态范围和低功耗等特点，能够接收和处理较弱的卫星信号，并输出高精度的定位结果。
3.2 软件实现精密定位算法的实现也需要依赖软件。
其中，定位计算算法是关键的部分。
这种算法通常使用高性能的处理器来实现，以提高计算效率和精度。
同时，还需要考虑算法的稳定性、可扩展性和实时性。
BDS_GPS组合精密单点定位系统间偏差分析
BDS/GPS组合精密单点定位系统间偏差分析发布时间：2022-10-31T06:55:39.238Z 来源：《中国建设信息化》2022年第12期第6月作者：钟赟强[导读] 随着全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）的快速发展，卫星星座和导航信号逐渐钟赟强（重庆交通大学智慧城市学院，重庆 400060）摘要：随着全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）的快速发展，卫星星座和导航信号逐渐增加，多系统精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）实验条件日趋成熟。
在多系统条件下，可用观测量更多、卫星空间几何分布更合理，并且PPP收敛时间更短。
多系统PPP数据处理方法相较于单系统PPP，由于不同系统的卫星型号、系统的时间基准、坐标框架存在差异，多系统PPP受到系统性偏差的影响，此类偏差的特性是目前多系统数据融合处理中需要解决的问题。
本文围统BDS/GPS组合PPP中的系统间偏差进行研究。
关键次：BDS/GPS，精密单点定位，系统间偏差，预测模型一.引言进入21世纪以来，全球卫星导航系统迎来迅速发展，美国的GPS、欧盟的Galileo、俄罗斯的GLONASS以及中国的北斗卫星导航系统（BDS）均达到了定位服务覆盖全球的能力，日本的QZSS为GPS的辅助系统。
我国的BDS于2020年6月23号发射第35颗卫星，标志着北斗卫星系统的正式建成[1]。
对于利用单GPS系统进行PPP处理时，这种硬件延迟误差会被吸收到接收机钟差项中进行改正，但是利用多系统进行PPP处理时，硬件延迟是一种依托于系统的参数，不同的系统之间有不同的硬件延迟和时间基准。
目前针对这个问题的解决方法是引入一个系统间偏差（inter-system biases，ISB）参数作为GNSS系统时间基准和硬件延迟的偏差参数。
GNSS精密单点定位算法研究与精度分析
GNSS精密单点定位算法研究与精度分析
GNSS精密单点定位技术不需要借助于基准站即可实现高精度的定位和导航,由于其导航定位的灵活性在各个应用领域有着广阔的市场和前景。
论文围绕GPS+GLONASS+BDS三系统精密单点定位组合模型展开研究,涵盖精密单点定位数学模型和参数估计方法、非差观测数据周跳探测与修复、抗差Kalman滤波模型、多系统精密单点定位融合和精度分析等方面。
主要内容和结果如下:(1)针对非差观测数据周跳探测成功率较低的问题,尤其是低采样率数据和电离层活跃条件下,基于斜路径电离层延迟预报模型修正无几何相位组合观测值,研究针对GNSS双频非差载波观测数据的周跳探测与修复算法。
结果表明,该算法能够充分利用已有观测数据,有效提高了周跳探测和修复成功率。
(2)针对精密单点定位载波和伪距两类观测值粗差对定位结果的影响,本文基于验后残差向量引入了抗差因子和观测权矩阵,构建了GNSS抗差Kalman滤波模型。
结果表明,该算法能够有效克服载波和伪距粗差对定位结果的影响。
(3)分别从定位精度和收敛速度两方面入手,研究不同系统组合和可见卫星数对定位结果的影响。
结果表明,在单GPS系统卫星数较多的条件下,引入其他系统数据可以较明显地提高双系统和三系统组合定位的收敛速度,但对收敛后的定位精度提高不大;当单GPS系统卫星数较少的条件下,引入其他系统数据可以明显地提高双系统和三系统组合的收敛速度,同时对定位精度也有明显的改善。
BDSGPS组合精密单点定位关键技术研究
BDS/GPS组合精密单点定位关键技术研究全球导航卫星系统深刻地改变了人们的生活方式,极大地促进了社会进步,在民用和军事领域都发挥着至关重要的作用。
精密单点定位技术仅需单台接收机便可以完成定位任务,具有机动灵活、不受作业距离限制、使用成本低等特点。
PPP技术最早用于高精度坐标参考框架的维持,此后扩展至大地测量和地球动力学等诸多领域,在气象研究、形变监测、地震预警、低轨卫星定轨等方面得到了广泛使用,具有重要的应用价值。
随着GNSS的快速发展,卫星星座和导航信号越来越丰富,精密产品的精度也越来越高,多系统PPP实验条件日趋成熟。
在多系统条件下,可用观测量更多、卫星几何构型更强、平差系统冗余程度更高,多系统PPP可以提高定位的精确性、可用性和可靠性,并有效缩短初始化时间,是当前GNSS领域的研究热点。
多系统PPP数据处理方法与单系统PPP相比,既存在相似之处,也有自身特点。
由于不同系统的卫星类型、系统参考时间和硬件延迟存在差异,多系统PPP 受到更多系统性偏差的影响,此类偏差的稳定性分析和处理方法是目前亟待解决的问题,多系统PPP数据融合处理方法还有待进一步研究。
论文围绕BDS/GPS组合PPP关键技术,主要从系统间偏差、硬件延迟偏差、电离层延迟误差和多系统融合4个方面开展研究,主要工作和创新点如下:(1)利用长期数据分析了ISB单天和一周稳定性,探讨了使用不同精密产品和不同类型接收机所得ISB的特性。
试验结果表明:ISB单天稳定性较好,单天标准差约为0.5ns,而不同年份数据ISB周平均值和周标准差的差异较大;同一测站使用不同精密产品计算得到的ISB周平均值之间存在系统性偏差,且不同测站的该系统性偏差大小基本相同;ISB周平均值与接收机类型有关。
(2)针对传统ISB预报方法忽略了拟合数据权重不同的问题,提出一种改进的ISB建模和预报方法。
该方法采用Kalman滤波估计ISB模型参数,并根据ISB拟合数据距离预报时刻的远近调整其方差,充分利用拟合数据的时空相关性,从而提高了ISB预报精度。
导航卫星实时精密钟差确定及实时精密单点定位理论方法研究
导航卫星实时精密钟差确定及实时精密单点定位理论方法研究导航卫星实时精密钟差确定及实时精密单点定位理论方法研究摘要：本文针对导航卫星系统中的实时精密钟差确定和实时精密单点定位问题进行研究。
基于导航系统中的时钟误差对定位精度的影响，采用实时精密钟差确定方法和实时精密单点定位方法来提高导航系统定位精度。
通过对GPS导航卫星系统的钟差和定位原理的分析，整理总结了实时精密钟差确定和实时精密单点定位的理论方法及研究成果。
实验结果表明，本文提出的方法能够有效提高导航系统的定位精度，并具有实用价值。
1. 引言导航卫星系统是一种利用卫星定位技术来确定目标在地球上位置的系统，其定位精度直接受到卫星时钟误差的影响。
在传统的导航系统中，由于卫星时钟误差无法实时准确确定，导致定位精度存在一定的误差。
因此，本文通过对导航系统中的时钟误差进行研究，提出了实时精密钟差确定方法和实时精密单点定位方法，来提高导航系统的定位精度。
2. 实时精密钟差确定方法2.1 导航卫星系统钟差影响分析导航卫星的时钟误差是由多种因素引起的，包括卫星运动引起的相对论效应、卫星天线非球面引起的钟差、大气湿度引起的钟差等。
这些因素的累积作用导致导航系统的定位误差。
2.2 实时精密钟差确定理论方法针对导航系统中的实时精密钟差确定问题，本文提出了基于最小二乘法的实时精密钟差确定方法。
该方法通过对接收到的卫星信号进行多频率和多历元观测数据处理，使用多参数拟合器估计卫星时钟误差，进而实时确定精密钟差。
3. 实时精密单点定位方法3.1 导航卫星系统定位原理分析导航卫星系统定位原理是通过接收多个卫星信号，利用卫星位置信息和卫星到接收机的距离计算得出接收机的位置。
然而，由于导航卫星系统中的时钟误差，导致定位精度存在误差。
3.2 实时精密单点定位理论方法为了提高导航系统的定位精度，本文提出了基于精密钟差的实时精密单点定位方法。
该方法利用实时精密钟差确定的结果，对接收到的卫星信号进行修正，提高了定位精度。
GNSS精密单点定位基本原理及应用
GNSS精密单点定位基本原理及应用【摘要】文中详细介绍了GN SS精密单点定位技术的基本原理及在各领域中的应用前景，供国土测绘界同行参考。
【关键词】GN SS；精密单点定位；大地测量1.前言精密单点定位是指利用全球若干地面跟踪站的GNSS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，对单台GNSS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算，利用这种预报的GNSS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GNSS定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GNSS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度，进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位，精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术，也是GNSS 定位方面的前沿研究方向。
2.精密单点定位基本原理单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法，其优点是一台接收机单独定位，观测组织和实施方便，数据处理简单。
缺点是精度主要受系统性偏差（卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等）的影响，定位精度低。
应用领域：低精度导航、资源普查、军事等。
对于单点定位的几何描述，保持GNSS卫星钟同GNSS接收机钟同步；GNSS卫星和接收机同时产生相同的信号；采用相关技术获得信号传播时间；GNSS卫星钟和GNSS接收机钟难以保持严格同步，用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。
单点定位虽然是只需要一台接收机即可，但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。
精密单点定位为技术针对单点定位中的影响，采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术，如用户利用单台GNSS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内，点位平面位置精度可达1- 3cm，高程精度可达2- 4cm，实时定位的精度可达分米级。
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BDS/GNSS实时精密单点定位算法研究与实现随着GNSS定位技术的不断发展,以及多导航定位系统并存时代的到来,多系统融合精密单点定位逐渐成为研究的重要问题。
实时精密单点定位技术具有定位精度高、定位方便、不受基准站限制等优点,将成为未来高精度导航定位的重要手段。
多系统提供了更多的可见卫星数量及更优的卫星几何结构,有利于提高实时精密单点定位的定位的精度、可靠性及收敛时间。
因此,本文通过对实时多系统精密单点定位的理论和方法进行研究,基于实时的轨道和钟差数据流,以及实时的多系统观测数据流,实现了支持GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的实时单频和双频精密单点定位。
本文的主要研究内容如下:(1)本文对伪距粗差的探测、钟跳的探测与修复方法、以及周跳探测的方法进行了详细的分析。
首先对利用不同伪距间的差值进行伪距粗差探测的有效性进行了分析;然后根据不同的钟跳类型,对基于单个历元观测值的钟跳探测和修复方法进行了分析;最后,根据三频组合观测值的理论,优选了GPS和BDS三频无几何距离周跳探测组合,并根据实例,分析了利用优选的两组BDS线性组合系数进行无几何距离周跳探测的有效性。
(2)本文对不同系统和不同测站系统偏差值的特性进行了分析。
结果表明:系统偏差收敛后的值在一天内保持相对稳定,且系统偏差值的大小表现出与测站相关的特性。
(3)本文利用德国联邦测绘局提供的实时SSR改正数,分析了三系统实时恢复的轨道和钟差的精度。
同时分析了数据龄期和改正数中断对实时精密单点定位的影响,并给出相应的解决方案。
(4)根据实时多系统精密单点定位的理论,基于C++平台,编程实现了支持GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的实时单频和双频精密单点定位。
并进行了双频静态模拟动态、单频静态模拟动态、车载动态试验,分析了软件的定位性能。