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全球定位系统
中国电波传播研究所
全球定位系统

中国电波传播研究所

朱希夏

双月刊

1008-9268

qqdwxt@126.com

0373-3712412/1

453003

河南新乡138信箱3分箱

全球定位系统/Journal Gnss World of ChinaCSCD北大核心
查看更多>>本刊是目前我国卫星定位应用领域唯一的国内外公开发行的专业科技期刊。
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    Galileo高精度定位服务的空间信号误差及精密单点定位评估

    丁尧方荣新陈国胡冰燕...
    1-9页
    查看更多>>摘要：Galileo高精度定位服务(high accuracy service,HAS)利用E6B信号向全球用户播发免费精密卫星轨道、钟差和码偏差改正信息,在卫星高精度实时应用领域有重要意义.评估其空间信号误差及精密单点定位(precise point positioning,PPP)性能是用好HAS的重要前提.基于2023年12月1日至31日的HAS轨道钟差产品进行评估测试,Galileo卫星轨道产品在径向(R)、切向(A)和法向(C)的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为 3.24 cm、7.40 cm 和 6.85 cm,GPS 分别为 4.52cm、8.19cm 和 6.71 cm;Galileo 钟差产品的标准差(standard deviation,STD)为 0.16ns,GPS为0.26ns.基于欧洲10个测站PPP的实验结果表明:Galileo在E、N、U方向的定位精度分别为 6.44 cm、4.65 cm 和 11.36 cm,GPS 分别为 7.42 cm、5.78 cm 和 12.04 cm,联合定位分别为 4.11 cm、3.10 cm和7.56 cm,HAS可以满足高精度定位需求.

    Galileo高精度定位服务(HAS)可用性分析空间信号误差精密单点定位(PPP)

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    北斗三号PPP-B2b信号精密单点定位服务可用性分析

    许扬胤任夏明锋
    10-19页
    查看更多>>摘要：针对北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)PPP-B2b 信号精密单点定位(precise point positioning,PPP)服务可用性,以改正参数的可用性比例、平均可用卫星数和改正参数匹配性为指标进行了系统分析.结果表明:在中国及周边地区,BDS-3 PPP-B2b信号改正参数的可用性在71％～95％,且在北京地区达到最大,GPS改正参数可用性在68.5％～88.6％,差于BDS-3.中国及周边地区用户缺少PPP-B2b信号改正参数的卫星观测弧段主要集中在低高度角时段,其改正参数的可用性随着截止高度角的增大而增大;BDS-3、GPS和BDS-3/GPS在中国及周边地区的改正数可用平均卫星数分别约为8颗、7颗和15颗,可以确保有效的实时PPP(real time PPP,RT-PPP)服务性能,但平均约有1颗BDS-3卫星和2颗GPS卫星因为缺少PPP-B2b信号改正参数而无法参与RT-PPP服务;对于赤道以南地区,单个系统基本无法提供有效的PPP-B2b服务,其改正参数的平均可用性低于50％,但BDS-3/GPS双系统在部分低纬度地区可提供约7～11颗的可用卫星;由于轨道改正参数和钟差改正参数更新频率不一致,在钟差改正数版本号(IOD Corr)参数更新时,会出现短暂的改正参数不匹配情况.

    北斗三号(BDS-3)PPP-B2b信号改正参数实时精密单点定位(RT-PPP)可用性可用卫星数匹配性

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    改进视觉前端的视觉/惯导融合定位算法

    李志政聂志喜王振杰张远帆...
    20-27页
    查看更多>>摘要：针对移动机器人在GNSS拒止环境下的高精度定位问题,提出了一种自适应通用角点检测(adaptive and generic accelerated segment test,AGAST)算法改进移动机器人视觉/惯导融合定位系统的视觉前端.该算法通过局部直方图均衡化和自适应阈值检测改进视觉里程计(visual odometry,VO)算法,改善特征点提取的质量,提高VO在复杂环境中的定位精度和稳定性;基于因子图优化(factor graph optimization,FGO)算法融合 VO 和惯性导航系统(inertial navigation system,INS),实现移动机器人的高精度定位.分别采用公开室内、室外数据集进行测试,结果表明:改进算法相比VINS-Mono主流算法室内数据集定位精度平均提升22.8％,室外数据集定位精度平均提升59.7％.

    因子图优化(FGO)自适应通用角点检测(AGAST)视觉里程计(VO)视觉/惯导融合

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    面向矿区沉陷监测的GNSS垂向时间序列降噪方法

    郑灿广郑辉谢世成朱明非...
    28-37页
    查看更多>>摘要：GNSS技术作为开采沉陷监测的重要手段,其时间序列中的噪声会对监测结果造成较大影响.本文提出一种混合灰狼粒子群优化算法(improved hybrid grey wolf particle swarm optim-ization,IPSOGWO)和改进自适应噪声完备集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)联合小波阈值(wavelet thresholding,WT)的降噪方法.通过IPSOGWO优化ICEEMDAN算法的超参数,对GNSS时间序列进行分解,提取本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF).利用多尺度排列熵筛选出含有噪声的IMF分量,采用小波阈值对含噪分量进行二次处理,并与剩余IMF分量重构,获得降噪结果.利用仿真信号和某矿区自动化监测站的实测数据进行实验,结果表明:与小波阈值、完备集合经验模态分解(comple-mentary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)和 GWO-ICEEMDAN 相比,本文方法降噪性能更好,降噪后的数据可为后续工作面沉降分析提供支持.

    GNSSICEEMDAN小波阈值矿区监测时间序列降噪

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    基于5G+UWB的室内定位算法研究

    张凯丽涂锐李芳馨许霞云...
    38-44页
    查看更多>>摘要：第五代通信技术(5th-Generation,5G)为室内定位领域带来了新的可能性,超宽带(ultra wide band,UWB)定位技术与5G定位技术都具有带宽大、频率高的特性,但是定位性能却略有差异.针对单一传感器定位的准确性、稳定性差的问题,本文提出了 5G+UWB的融合定位算法,构建了基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)的5G室内定位、基于三边定位算法的UWB室内定位以及基于融合定位算法的5G+UWB室内定位模型.首先验证了通过加权最小二乘(weighted least squares,WLS)算法得到的各单系统的初步定位结果,之后验证了结合Taylor级数展开法得到的改进后定位结果.在此基础上,进一步对通过融合算法将两个单系统定位结果进行融合后的组合定位结果进行实验验证.实验结果表明:UWB单系统定位结果呈现准确性较低、稳定性较高的特点,5G单系统定位结果呈现准确性较高、稳定性较低的特点,二者组合后可得到准确性和稳定性都相对较好的定位结果,组合系统定位精度最高可达0.22 m,最低可达0.73 m,可实现亚米级定位.

    室内定位融合定位加权最小二乘(WLS)到达时间差(TDOA)Taylor级数展开法

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    基于SSA方法的共模误差提取及其对GNSS垂向坐标时间序列的影响分析

    黄留波
    45-50,79页
    查看更多>>摘要：本研究基于德国北部24个GNSS测站8a的数据,引入奇异谱分析方法(singular spectrum analysis,SSA),提出一种顾及不同残差子分量互相关性及子分量贡献率的共模误差(common mode error,CME)识别方法.探讨了 CME对GNSS坐标时间序列噪声和参数估计的影响.通过与主成分分析(principal component analysis,PCA)方法的对比发现,提出的新方法与PCA方法提取的CME结果非常接近,证实了新方法的可行性.GNSS的CME序列主要包含白噪声(white noise,WN)、闪烁噪声(flicker noise,FN)和非整数谱指数幂律噪声(power law noise,PL).在剔除CME后,各测站的WN和有色噪声量级分别平均下降了 30.32％和52.61％,说明CME中有色噪声占主导地位.同时,CME改正后,坐标的周年周期和半年周期振幅均有所减小,参数拟合的均方根误差(root mean squared error,RMSE)降低了 16.7％.综上所述,新方法在提高GNSS坐标时间序列质量方面具有重要实际意义.

    共模误差(CME)GNSS奇异谱分析噪声主成分分析(PCA)

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    Galileo三频非组合PPP相位小数偏差估计与模糊度解算

    熊博文潘林裴根刘宁...
    51-56页
    查看更多>>摘要：欧洲的Galileo目前已经有28颗在轨可用卫星,具备全球精密定位能力,并且所有卫星均能够播发多频信号,多频信号融合有望进一步改善精密单点定位(precise point positioning,PPP)模糊度固定解性能.本文研究了 Galileo三频非组合PPP相位小数偏差(fractional cycle bias,FCB)估计与模糊度解算(ambiguity resolution,AR)方法,并将其结果同双频非组合PPP模糊度固定解与浮点解结果进行了对比分析.结果表明:利用155个全球分布的地面跟踪站数据进行FCB估计,单个频率上的FCB估值序列标准差(standard deviation,STD)优于0.04周;双频PPP浮点解在E、N、U方向收敛时间分别为32.0 min、10.0 min、43.5 min,双频PPP固定解收敛时间分别减少到30.5 min、8.5 min、32.0 min,三频PPP固定解收敛时间分别进一步缩短到16.5 min、8.0 min、32.0 min.

    相位小数偏差(FCB)模糊度解算(AR)精密单点定位(PPP)三频信号Galileo

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    改进MixNet的CSI图像指纹室内定位方法

    龙良王小鹏李岗王江...
    57-64页
    查看更多>>摘要：为了提升信道状态信息(channel state information,CSI)指纹室内定位的性能,提出了一种改进MixNet的CSI图像指纹室内定位方法.在离线阶段,通过选择定位参考点(reference point,RP)处信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)最强的 3 个接入点(access point,AP),提取其CSI数据并转换为图像;然后利用改进的MixNet模型对图像进行训练并保存模型.其中改进的MixNet引入了坐标注意力(coordinate attention,CA)和残差连接.首先,将MixNet-s中的SE(squeeze-and-excitation)注意力替换为CA,以增强网络的信息表示能力并更精确地获取CSI图像指纹特征.其次,根据MixNet-s模型的特点构建残差连接,以增强网络的表示能力并防止过拟合.最后,通过减小网络深度确保所有网络层得到充分训练;在线阶段,采集目标设备的CSI数据并转换为图像,输入已训练好的改进MixNet模型(命名为MixNet-CA);最后利用加权质心算法根据模型输出的概率值估计目标设备的最终位置.提出方法在室内环境中进行了验证,达到了 0.3620m的平均定位误差.

    MixNet坐标注意力Wi-Fi指纹室内定位信道状态信息图像残差连接

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    GNSS基准站信噪比联合卫星系统综合定权的手机RTK定位

    王尔申王珩张益泽程泉润...
    65-72,93页
    查看更多>>摘要：随着智能手机芯片和天线性能的不断提升,基于手机的高精度定位逐渐引起学术界和工业界的广泛关注.相较于单点定位,实时动态(real-time kinematic,RTK)定位通常表现出更高的定位性能.然而,目前对于手机RTK定位的随机模型的研究仍相对较少.因此,文中以小米8为例,重点探讨了智能手机在多系统RTK定位情境下的随机模型.研究结果表明:不同系统的卫星伪距噪声存在显著差异,而相位噪声的差异则较小.基于此,本文提出了一种基站信噪比联合卫星系统间综合定权的随机模型.相对于传统的信噪比模型更准确地考虑了不同系统之间的权重分配.并在开阔和遮挡条件下进行了静态和动态实验.结果表明:相比于传统的信噪比模型,新模型在静态开阔、静态遮挡、动态开阔和动态遮挡下三维方向的RTK定位精度分别提升了 18.7％、18.3％、3.3％和 4.6％.

    智能手机随机模型信噪比RTK定位定位精度

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    GNSS/IMU/LiDAR融合定位研究

    刘傲郭杭熊剑王梦莉...
    73-79页
    查看更多>>摘要：为提升低成本卫星接收机和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)条件下传统组合导航定位的抗干扰性和定位精度,本文通过融合GNSS、IMU、激光雷达(laser radar,LiDAR)来提高定位的鲁棒性及定位精度.在高楼遮挡等复杂环境下由于卫星信号丢失导致卫星定位结果降低,可通过GNSS与IMU的组合来提升导航定位的鲁棒性及其精度.如果卫星信号缺失时间过长,那么低成本条件下的GNSS/IMU组合定位精度仍不理想,本文提出利用LiDAR里程计输出的位置信息与传统组合导航通过扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)进行融合定位.实验得出:在无遮挡的环境下融合定位标准差(standard deviation,STD)精度较之卫星定位提升53.7％,均方根误差(root mean square error,RMSE)精度提升56％,较之GNSS/IMU组合定位STD精度提升37.9％,RMSE精度提升38.6％.在有遮挡的环境下融合定位STD精度较之卫星定位提升59.4％,RMSE精度提升71.3％,较之GNSS/IMU组合定位STD精度提升26.3％,RMSE精度提升33.7％.

    定位GNSS惯性测量单元(IMU)激光雷达(LiDAR)扩展卡尔曼滤波(EKF)

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