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《导航定位学报》2014——2015年论文综述

已有 408 次阅读 2017-7-15 04:44 |个人分类:资料汇编|系统分类:论文交流|关键词:导航 定位 论文

《导航定位学报》2014——2015年论文综述

       

籍利平(撰稿时为《导航定位学报》编辑部工作在人员)

一、《导航定位学报》简介

《导航定位学报》创刊于20133月,季刊,中国标准连续出版物号为CN10-1096/PISSN 2095-4999,国内外公开发行。该刊由国家测绘地理信息局主管,中国测绘科学研究院、中国测绘地理信息学会及中国卫星导航定位协会主办,主编为中国测绘科学研究院副院长王权研究员(2015年调任国家测绘局测绘卫星应用中心)。

中国科学院院士陈俊勇教授为创刊号撰写《创刊辞》;题词的有时任国家测绘地理信息局局长徐德明、副局长李朋德。题词的中国科学院院士为:孙家栋、陈俊勇、杨元喜;题词的中国工程院院士为:宁津生、魏子卿、刘先林、李建成。

    《导航定位学报》办刊宗旨:紧密围绕我国导航定位科技进步需要,报道导航定位及相关科技领域前沿理论和先进技术,推动科技成果转化应用,培养优秀科技人才,促进我国导航科学技术发展;主要栏目:院士之声、名家论坛、北斗系统研究、基础研究、研究进展、应用技术等;主要刊登:导航定位理论最新研究成果、位置服务工程应用成果、国内外导航定位领域的最新进展等。

    《导航定位学报》主要阅读对象为国内、外导航学领域科研机构的研究人员、大专院校师生,相关单位的研发、管理和技术人员等。

 

二、论文发表情况

     2013年刊载了79篇论文,作者总数为253人次,其中中国科学院院士1人、中国工程院院士1人;79名第一作者中,拥有高级职称或者博士学位的34人,占第一作者总数的43%,拥有中级职称的15人,硕士或者在读硕士29人。

2014年刊载了84篇论文,作者总数为289人次;84名第一作者中,拥有高级职称或者博士学位的29人,拥有中级职称的22人,硕士或者在读硕士34人。

2015年刊载了94篇论文,其作者总数为333人次;94名第一作者中,中国科学院院士1人、拥有高级职称或者博士学位的37人,拥有中级职称的25人,硕士或者在读硕士38人。2014年至2015年,苗族、瑶族和蒙古族作者各1名,还有3名英国作者、2名波兰作者和1名澳大利亚作者。

20142015年各栏目论文刊载情况见表1

                   表1     各栏目论文刊载数量统计

年度

院士之声

名家论坛

基础研究

研究进展

应用技术

北斗系统研究

讲坛论道

2014

 

 

40

22

21

 

1

2015

1

1

34

17

22

19

 

 

    

 

三、分栏目综述

   (一)院士之声

中国科学院院士、杨元喜教授在2015年第3期撰文《导航与定位若干注记》,指出:尽管导航与定位已经深入到人们的日常生活,但是导航与定位的含义经常被混淆,而且绝大多数教科书和文献也没有刻意区分这两个既有联系又有区别的概念。论文分别给出导航与定位的定义与内涵,讨论导航与定位的联系与区别,描述导航定位分类,简述导航与定位的交叉发展史。试图从学科发展、应用领域的发展讨论导航定位涉及的研究内容,侧重讨论导航与定位未来的重要研究方向。需要强调的是,论文只讨论一般意义的导航与定位,尽管卫星导航定位是重点描述内容,但不特指目前快速发展的卫星导航定位。

《导航定位学报》2015年第3期集中刊发了27篇论文,为“祝贺欧吉坤教授七十寿辰专辑”,杨元喜院士撰写了卷首语,称赞欧吉坤研究员治学严谨、学术成就辉煌与待人宽容豁达、处世乐观向上和淡泊名利的态度。

 

 

   (二)名家论坛

    中国空间技术研究院国家千人特聘专家、中国航天集团钱学森实验室首席科学家、山东大学国家特聘教授许国昌,以第一作者在2015年第3期发表《高斯无奇点卫星运动方程的数学推导——谨以此文恭贺师兄欧吉坤教授七十寿辰》,给出了高斯无奇点运动方程的严格数学推导。该方程的无奇点特性使轨道力学中的奇点问题获得了完全的解决。同时,高斯——许方程被以严格的数学方法获得再次推导。

   (三)北斗系统研究

 2014年第2期为“北斗系统专辑”,刊载论文23篇。

 李克昭等研究了北斗系统的特色、机遇与挑战,认为北斗系统是我国自主建设的卫星导航系统,已经具备了亚太大部分地区的区域服务能力。在对北斗系统的基本性能、发展步骤、系统组成等进行简介的基础上,主要阐述了北斗系统的特色,即独特的混合星座、导航定位与通信集成、导航定位与广域差分增强的融合等。重点分析了全球背景下我国北斗系统面临的机遇与挑战。

张飞舟等对北斗系统的物联网应用进行了评述,认为物联网是信息技术领域又一个重要发展,它使传统网络从人与人的联系扩展到物与物、物与人的联系,已经成为我国七大战略性新兴产业之一。随着我国北斗卫星导航系统卫星组网日趋完善以及物联网应用领域不断深入,使得城市运行管理更加智慧化成为了可能。从物联网体系结构与应用模式出发,分析北斗卫星导航系统在物联网中应用的可行性,以建立我国北斗卫星导航系统在社会中的认可度和置信度,更好地服务于城市建设和管理,这对北斗卫星导航系统顺利投入我国全方位、多维度应用具有重要意义。

杨东凯等探讨了北斗系统在海风海浪探测中的应用问题,利用导航卫星的反射信号进行对地观测是一个新型的应用方向,北斗卫星导航系统的同步轨道、中轨道和倾斜轨道所构成的混合星座构成,使其在对地观测领域具有独特的优势,海风海浪观测是其重要应用之一。首先分析了国内外利用全球卫星导航系统反射信号进行海风海浪探测的情况,然后介绍北斗卫星反射信号接收机的设计及北斗应用软件系统设计。使用所设计的北斗反射信号海风海浪探测系统,在广东省深圳市进行了近3个月的台风探测实验,验证了北斗反射信号进行海风海浪探测的可行性。

米红等综述了我国独立建设和维护的时间频率系统——北斗星载时间频率系统的发展,去,认为北斗星载时频系统是北斗时频系统的重要组成部分。论文以北斗星载时间频率系统的发展建设为主线,综合各类国内外文献、网站发布的技术管理信息,梳理了北斗星载时频系统的发展历程,描述了当前以星载时频系统为主的北斗时频系统的现状,并在分析归纳当前系统状态的基础上,提出了未来北斗星载时频系统的发展趋势。

翟勇对北斗系统伪距多径特征及对其定位精度影响进行了分析。随着全球卫星导航系统现代化程度提高,电离层延迟、对流层延迟、轨道误差等各项误差得到了有效消除或减弱,但是不同用户端的多路径效应误差是不相关的,不能通过差分修正,使得多径误差成为影响用户定位精度的主要误差源。针对北斗系统多星座伪距多径分析需求,首先给出了基于相干超前-滞后延迟锁定环的码跟踪多径误差模型,生成了不同带宽、不同相关间距条件下的多径误差包络线;其次,利用信号源模拟北斗信号及其一路多径信号,定量分析了多径对北斗伪距观测值的影响,研究了不同厂家北斗接收机的抗多径性能;最后,利用北斗接收机实测数据,设计了短基线差分方法,分析了实测环境下伪距多径大小及其对单双频定位性能的影响。结果表明:北斗系统B1频点伪距多径大于B3频点,地球静止轨道卫星伪距多径大于倾斜地球同步轨道和中圆地球轨道卫星;静态条件下,B1频点多径误差均方根最大值为2.53 mB3频点多径误差均方根最大值为0.73 m

李成钢等研究了北斗系统双模网络实时动态差分法组合定位的性能,提出采用数据实时分流和Ntrip并行服务设计进行北斗系统多模连续运行参考站系统更新升级的新方法,可用于北斗系统兼容连续运行参考站系统建设,提供多种北斗系统多模组合网络实时动态差分法服务。利用惠州市卫星定位连续运行参考站系统进行北斗系统双模连续运行参考站更新升级试验,实现了包括全球定位系统、北斗系统、北斗系统/全球定位系统双模三种网络实时动态差分法组合定位服务的区域覆盖。开展野外网络实时动态差分法定位试验,以全球定位系统为参考目标,对北斗系统双模网络实时动态差分法组合定位性进行定量比对分析,通过11个测试样本对网络实时动态差分法定位精度和初始化时间等指标进行定量评估。结果表明,与全球定位系统相比,北斗系统及北斗系统/全球定位系统双模网络连续运行参考站定位初始化时间可减少50%以上,定位精度水平也达到3~4 cm水平,卫星观测条件和环境适应性更好,北斗系统双模网络连续运行参考站已具备很好的应用性能,适合推广应用。

荆昊与三位英国专家合作撰文,研究采用无线信号测距加权的室内协同定位。众多学者提出过无线信号定位算法,然而无线信号具有不稳定性,且需要事先建立信号特征指纹数据库,这给定位带来了误差和繁琐性。随着基于位置服务应用的普及,室内外无缝定位已成为下一代定位系统的核心,但是精确的室内定位至今仍是难点问题。论文通过对室内环境中超宽带信号测距结果分析以及对快速生成无线信号数据库方法的探讨,提出一种基于多用户测距约束的融合多传感器信息的协同室内定位算法。该算法利用粒子滤波集成了航向推算数据、WiFi数据、用户间测距以及室内地图等信息。测距约束能够剔除由于信号不稳定或数据库没有及时更新造成的误差。通过集成室内采集的数据,验证了该算法能够有效提高室内定位精度及稳定性。结果表明该算法比航向推算或WiFi定位结果提高了40%以上。

李志斌等对比分析了北斗系统测速方法,分析了基于北斗卫星导航系统中三种导航型卫星的位置求解的异同,阐述了多普勒测速法和位置差分测速法的基本原理。为了分析这两种方法各自的优劣性,做了三组实验,并对其速度结果进行了对比和分析。

马大喜等进行了北斗系统对亚太地区导航性能的改善研究。北斗卫星导航系统正式投入运营,使中国成为继美国和俄罗斯之后第三个正式运营全球卫星导航系统的国家。以北斗系统当前所覆盖的亚太地区为研究对象,分别在亚太地区选取五个城市乌鲁木齐、东京、昆明、马尼拉、悉尼,计算全球定位系统、全球定位系统及格洛纳斯卫星导航系统组合、全球定位系统及北斗系统组合在上述五个城市的可见卫星、几何精度衰减因子值和导航精度,以及整个亚太地区平均几何精度衰减因子值和平均导航精度,通过对计算结果的分析来研究我国的北斗系统给当前亚太地区导航用户带来的性能提升效果。

潘国富等研究了国产北斗接收机质量分析与发展现状。北斗卫星导航系统的建成和完善加速了国产多模多频接收机的研制,促进了卫星导航产业链的升级,创造出巨大的商业机遇。介绍了美国全球卫星定位系统及我国北斗卫星导航系统的数据质量分析指标及计算方法,利用自主研发的分析软件对比了国产和进口北斗接收机的数据质量,总结了国产接收机的制造水平和技术难点。

高猛等进行了双导航定位系统伪距单点定位数据处理方法与精度分析。介绍了北斗卫星导航系统、全球定位系统及其组合系统伪距单点定位的数学模型和定位处理方法,分别进行了单系统及组合系统伪距单点定位的数据处理实验。实验结果表明,目前的北斗系统伪距单点定位的精度稍逊于全球定位系统,北斗系统及全球定位系统构成组合系统伪距单点定位的精度高于北斗系统的精度,低于全球定位系统。北斗系统伪距单点定位在XYZ方向的精度分别1.60 m4.15 m6.45 m,全球定位系统伪距单点定位在XYZ方向的精度分别为1.28 m2.50 m3.6 5 m,北斗系统/全球定位系统组合系统伪距单点定位在XYZ方向的精度分别为1.45 m3.15 m4.90 m

王博等进行了北斗接收机动态定位精度测试与分析。随着北斗卫星导航系统建设和导航定位服务能力的发展,北斗卫星导航系统的多模芯片、天线、板块等关键技术已取得突破,掌握了自主知识产权,实现了产品化,国内目前已有北斗二代接收机研制成功。以差分GPS定位数据为真值,运用"跑车"测试法获取北斗接收机动态定位数据,通过与真值数据进行比对,获取北斗接收机动态定位误差数据,解算出动态定位精度,通过分析定位误差数据,可以为下一步提高接收机动态精度提供参考和依据。

 

孟博等提出基于反加窗和重叠选择的窄带干扰抑制方法。基于北斗接收机的频域窄带干扰抑制原理,首先分析了北斗导航信号加窗造成的信噪比损失。然后详细阐述了反加窗算法和重叠组合算法(重叠组合分为重叠选择和重叠相加两种方法),并给出了基于反加窗和重叠组合算法的窄带干扰抑制原理。理论分析表明,重叠选择比重叠相加算法的计算量小,同时,反加窗算法不限制窗函数类型和重叠组合方式,即在对北斗导航信号反加窗后,窗函数组合方式无论是重叠选择或是重叠相加,都能够快速的恢复原导航信号。因此,相比重叠相加与反加窗的组合方式,最后提出了使用计算量较小的重叠选择与反加窗的组合方式抑制窄带干扰。

胡晓粉等进行了北斗系统卫星可见性和精度因子分析。北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航定位系统,建成后将为全球用户提供高精度、高可靠的卫星定位、测速和授时服务。采用卫星工具包软件对北斗卫星导航系统在单点和全球范围内的可见卫星数和精度衰减因子值进行仿真分析。结果表明:北斗卫星导航系统在全球范围内的可见性和精度衰减因子值基本上达到预定的要求,特别是在亚太地区性能更优越。

王俊杰等针对接收机钟跳会造成周跳误探、降低数据处理的精度和效率的问题,从钟跳的特性出发,结合M-W组合法与电离层残差法,提出一种顾及接收机钟跳的组合周跳探测方法,利用此方法以印尼巴东地区的实测北斗系统数据进行了实验研究,结果表明,无论周跳发生在普通历元还是钟跳历元,所提方法均能成功探测周跳。

张小红等针对我国正在建设的北斗系统,给出并讨论了北斗系统及全球定位系统组合相对定位模型和动态基线解方法,采用卡尔曼滤波进行动态基线解算的参数估计,利用最小二乘降相关分解法固定双差模糊度,获得动态基线固定解。通过两个实际的动态定位实验,比较单卫星导航系统和双卫星导航系统动态短基线解算结果,分析了基线结果的精度和可靠性。结果表明,北斗系统及全球定位系统组合动态基线解算的精度和可靠性较单系统都有显著提高。

张冲等对北斗系统B1频点信号可靠捕获方法进行了研究。北斗系统B1频点信号中,非同步轨道卫星发射的卫星导航信号调制有二次编码,使得导航数据内存在比特翻转现象,采用传统的卫星信号捕获方法导致捕获灵敏度下降。本文分析了比特翻转影响信号捕获灵敏度的原因,研究了不同导航信号数据段出现比特翻转的概率,提出了一种改进的北斗系统B1信号可靠捕获方法。实测信号捕获结果证明了该方法的有效性。

马宏阳等针对基于伪距、伪距率的北斗/捷联惯导组合导航系统开展了前期的理论研究,介绍了卫星/惯导组合导航系统中松组合、紧组合和超紧组合的基本原理,并建立了以伪距、伪距率为观测量的北斗/捷联惯导组合导航系统的状态方程和量测方程,设计了卡尔曼滤波参数,仿真验证了基于伪距、伪距率的组合导航系统能够有效的抑制捷联惯导系统的位置和速度误差随时间发散的特性,取得了良好的效果。仿真结果显示,北斗/捷联惯导组合导航系统失准角误差优于0.03°,东方向和北方向的位置误差和速度误差分别优于10 m1 m/s

栗衍报等应用联合法探测修复北斗系统测量数据周跳。准确探测周跳并进行修复是提高北斗系统导航定位精度的核心问题之一,针对电离层残差法可以高效地探测小周跳但却无法修复周跳与无法正常探测出某些特定组合的周跳,以及多普勒积分法并不完全适用于北斗系统高轨卫星的周跳探测与修复等缺陷,提出了基于电离层残差法和多普勒积分联合探测修复周跳的方法,并应用实测数据进行了算例验证。

王锴华等进行了单站单频伪距实时动态差分定位精度及其可用性分析。虽然基于伪距的常规实时动态差分定位精度稍差,但观测成本低、效率高。对于不同精度需求的用户,若其定位精度能达到分米级,将有很大的应用空间。利用长江流域某连续运行参考站系统的7个基准站,分别进行了基于单基站的常规实时动态差分定位的精度和空间可用性测试,得到了利用单频接收机的常规实时动态定位精度可以达到分米级的结论,为其在内河船舶导航等方面的应用提供了理论和实践依据。

史小雨等在论文中报道了基于虚拟参考站技术的组合差分信息生成研究与实现。虚拟参考站技术由于具有通用性强、操作简单、性能可靠等优点日益成为网络实时差分定位领域最成功、应用最广泛的解决方案。常规连续运行参考站系统都是基于全球定位系统的,随着我国北斗系统的日益完善和俄罗斯格拉纳斯系统的恢复,基于多系统组合定位的需求也越来越多。着重研究了基于虚拟参考站技术的全球定位系统、格拉纳斯系统及北斗系统的组合定位,主要是中长基线整周模糊度的在线固定和虚拟参考站网络差分信息的生成与发布,并编制服务器软件ZNetVRS,结合中海达公司实际工程项目对软件的精度和稳定性进行了验证。

崔先强等完成了北斗系统简约历书的初步设计分析。简要介绍了全球定位系统的简约历书参数,分析了简约历书与中等精度历书参数的不同之处;初步设计出了我国北斗系统的简约历书参数,给出了相应的轨道长半轴参考值和常量参数取值。导出了卫星位置对简约历书参数的偏导数,分析了常量参数的变化对简约历书参数拟合精度的影响。计算结果表明:(1)轨道长半轴的较小偏差不会影响简约历书参数的精度;(2)升交点赤经变化率的较小波动对简约历书参数的精度影响不大;(3)轨道面倾角的微小变化将会引起较大的简约历书参数拟合误差;(4)北斗系统的简约历书参数精度与全球定位系统简约历书参数基本相当,这也说明了所设计的北斗系统简约历书参数是合理的。

贾超广等针对电网信息采集的同步问题,设计了一种基于北斗系统授时的时钟解耦控制电网信息同步采集系统。通过对比目前常用的时间同步方法及常用时钟源,提出了一种双时钟源融合及无缝转换算法,给出了系统的硬件结构和软件设计。通过实验表明,该系统同步精度高,性价比优良。

 

2015年,《导航定位学报》增设了北斗系统研究栏目,对北斗卫星导航系统的相关研究成果进行了重点报道。该栏目刊发了19篇论文。

 

吴海玲等针对当前我国北斗卫星导航系统建设及应用推广与产业化发展形势及需求,阐述了北斗系统的发展规划,总体分析了北斗系统建设和应用推广方面的最新进展,并给出了近期计划。北斗系统将于2015年开始新一代导航卫星发射工作,启动全球组网建设。北斗系统正式提供区域服务以来,已经在各领域得到广泛应用,并取得显著成效。北斗系统的建设应用,对提升我国卫星导航应用水平、确保国家信息安全具有重要意义。该文对北斗系统应用推广与产业化发展工作有一定的参考意义。

闫金金等针对已有的公交到站时间预测模型,大多受到实时交通状况变化等因素的制约,预测结果不准确的问题。为了提高其预测的准确性,提出了基于卫星导航定位系统的智能公交到站时间预测模型。该模型将动态路段行程时间分析、浮动车数据和公交特有的交通延误相结合,得到的预测时间能够真实反应交通状况。以武汉市401路公交车为例进行验证,结果表明该模型的时间预测准确度较高,交通拥堵所带来的干扰较小。对提高城市公共交通、改善管理水平和服务水平具有参考意义。

周立等为了利用北斗导航卫星系统特有的通信功能,解决海上智能交通安全系统无线通信问题,首先探析了北斗系统通信功能对于海洋导航定位突出特点。提出了基于北斗导航卫星系统的海上智能交通安全系统技术体系。论述了将北斗系统多模接收机芯片与船舶交通管理系统雷达、船载自动识别系统基站、航标和水文气象传感网等集成,构建基于北斗位系统和物联网等技术的海上智能交通系统安全模型。该系统可以确保港口海上交通安全信息的准确性和可靠性。

张清华等针对北斗系统广播电离层参数精度的评估问题,采用国内陆态网观测数据对CODE格网模型进行精化,并利用精化后的CODE格网模型进行评估。算例采用20131月到10月中国陆态网的观测数据,对北斗系统的电离层参数精度进行了日间和夜间的分别评估。结果显示,改正参数在日间的精度平均值为80.5%,在夜间为76.7%,全天平均精度为78.6%,这可为iGMAS监测评估提供一定的参考。

王博等针对目前北斗接收机测试标准尚未统一、测试体系尚不完善的问题,提出了基于北斗卫星导航信号模拟系统的仿真测试和传统的实星测试相结合的北斗接收机指标测试方法,并对北斗接收机首次定位时间、定位精度和抗干扰性能等指标进行了分析。仿真测试是利用卫星导航信号模拟器仿真实际卫星信号,通过软件设置不同的测试场景和参数对接收机进行测试。仿真测试和实星测试相结合的测试法测试指标准确度高,可重复性强,成本低,可以全面检测接收机工作性能,并为研制厂家在研发北斗接收机时提供标准和依据。

赵存洁等针对我国正在实施的自主发展、独立运行的北斗系统与国外已在运行的著名导航系统(美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统)在亚太低纬地区定位精度差异问题,提出了对这三个系统单点定位结果相互进行比对分析的研究思路。利用自主研发的单点定位程序,对三系统在泰国春武里地区实测数据,进行了全天实时可观测卫星数、单系统定位精度、组合系统定位精度以及不同权重对组合系统定位精度影响等研究。结果表明,北斗系统的定位内符合精度稍优于全球定位系统,外符合精度不如全球定位系统,北斗系统与全球定位系统的内外定位精度都明显优于格洛纳斯导航系统;相对于单系统,组合系统在定位稳定性方面有一定提高,但组合定位精度是否改善与单系统的卫星信号数目有关;不同权重的选择对组合定位精度有一定影响。论文的研究结果对促进北斗系统的海外应用具有一定的参考价值。

 徐天河等针对我国自主确定地球自转参数时,需要回答其精度和可靠性问题,提出利用区域网GPS/BDS数据确定极移、日长变化等地球自转参数估计方法,详细推导了地球自转参数偏导数的计算公式。利用20136月我国陆态网27个分布均匀的GPS基准站数据获得了地球自转参数的估计结果,并利用MGEXBDS数据进行了地球自转参数确定的初步试验。计算表明,由我国陆态网数据可获得极移XY分量的精度约0.294 mas0.398 mas,日长变化精度约0.112 ms/d。由MGEXBDS数据自主确定的极移XY分量精度约0.923 mas1.017 mas,低于陆态网GPS数据的解算结果,日长变化精度约0.055 ms,优于陆态网GPS数据的解算结果。利用区域网GPS/BDS确定的极移参数存在明显的系统性偏差,而日长变化的系统性偏差较小。研究成果为我国自主确定地球自转参数提供了有益的参考和借鉴。

 赵春梅等研究了星载GPSBDS的低轨卫星联合定轨问题,以资源三号卫星为例,仿真了星载GPSBDS观测数据,基于非差动力学定轨原理和法方程叠加方法进行了单独定轨和联合定轨试验。试验结果表明,在仅考虑观测噪声情况下,采用星载GPSBDS数据解算得到的轨道位置精度分别为0.9 cm5.1 cm,联合定轨精度可以达到0.9 cm,精度与单独利用GPS数据解算的精度相当;当采用截止高度角方式人为减少参与解算的星载GPS数据量进行定轨解算时,定轨精度降低为3.9 cm,此时再进行联合定轨解算,在合理分配权值的情况下,定轨精度可以达到3.4 cm,精度有所提高。

汪晓龙等针对传统的GPS测速方法的不足,借鉴时间基线模型的思想,采用时间基线法对BDSGPS测速进行研究,分别采用了BDSGPS观测数据进行测试。结果表明,BDSGPS速度解算结果精度相当,三个方向的测速精度均在亚厘米级,两者数据的融合解算能提高精度;采用广播星历的时间基线法求解的GPS速度与PPP解算的结果差别不大。由于该方法能够同时探测并修复周跳,所以不受周跳影响。

杨玲等针对BDS不同于GPS卫星星座的特点,论述了不同BDS卫星对系统导航定位性能的贡献及影响程度,结合GPSBDS卫星的特点分析了星座分布对定位精度、系统可靠性及对故障的抗差能力强弱的影响。通过仿真实验分析对比了中国境内某点处GPSBDS以及两者的组合系统的导航精度、系统可靠性及对故障的可区分能力的强弱,侧重分析了组合系统相较于单系统而言在抗差性及对故障的可区分性方面的改进效果。

 燕兴元等针对BDS轨道机动问题,给出了一种基于广播星历的BDS轨道机动探测方法,该方法的基本思路为利用广播星历任意一个参考历元恢复的卫星轨道弧段与其余参考历元恢复的卫星轨道弧段在对应时刻互差的均方根值构建精度判别矩阵,利用判别矩阵元素值与设定阈值进行比较从而判断卫星是否存在机动。数值算例中利用此方法分别对2014年第312313314天和2015年第008009010天的BDS合成的三天广播星历进行轨道机动探测,探测结果表明此方法可以较好地探测出卫星轨道机动时刻。

汪晓龙针对BDS三频数据的放大噪声、多路径、电离层延迟误差以及多频组合选取繁琐的缺点,提出了采用非组合观测值进行周跳探测与修复的新方法。采用BDS实测数据通过添加模拟周跳对该方法进行了测试,分析了该方法的可靠性。结果表明,该方法能成功实现BDS三频数据周跳的探测与修复。

曾安敏等针对卫星导航系统所使用坐标框架的建设问题,讨论了美国GPS和我国BDS卫星导航系统所使用的坐标框架建设与更新现状,对我国BDS监测站坐标框架的建设提出了一些建议。介绍了GPS系统所使用的WGS84的定义及参考椭球常数的演化,系统讨论了WGS84坐标框架的5次精化实现,分析了我国卫星导航系统采用的坐标系统现状——试验系统使用参心坐标系统——54坐标系统、区域系统规定使用CGCS2000系统,并对区域系统的监测站坐标的初次实现进行了详细阐述,指出其实现并不严格属于CGCS2000系统,最后对BDS的基准站建设、联测、数据处理等问题探讨,并提出了一些建议。

李琳等针对BDS用户设备与其邻频系统的电磁兼容问题,提出BDS用户设备电磁敏感度优化和BDS业务保护相结合的解决途径。针对内部诱因要素——BDS用户设备电磁敏感,设计合理可行的电磁敏感度优化方案,尽可能优化BDS用户设备电磁敏感度;针对外部诱因要素——邻频系统电磁辐射,制定贴切直观的BDS业务保护要求,给予BDS用户设备具备规范性效力的基本保护。BDS用户设备电磁敏感度的显著优化以及BDS业务保护要求的付诸实施,可较彻底解决BDS用户设备的电磁兼容问题。

任晖等针对北斗系统广域差分服务性能测试评估难题,提出基于高精度BDS用户机构建的评估平台,对单频伪距、单频伪距差分、双频伪距和双频伪距差分等多种定位模式的数据进行采集、分析,进而得出相关结论。结果表明,北斗系统提供的广域差分服务进一步提升了系统服务性能。北京地区测试评估结果显示,单频差分服务精度优于5 m,比普通单点定位精度提升了近30%,双频差分服务精度优于3 m,比普通双频定位精度提升了近40%

 刁彦华等针对BDS RNSS B3频点信号的工作带宽、调制方式、伪码速率等信号格式的特性,采用基于FFT并行码相位捕获方法实现对BDS B3频点信号捕获的设计研究。通过详细的理论推导分析相干积分时间、非相干积分次数、门限设定等关键参数对信号捕获性能的影响,利用MATLAB软件对B3频点信号的捕获方案进行仿真分析,给出不同参数下捕获性能的仿真结果。设计方案的理论研究与仿真结果的高度一致,对推广BDS应用具一定的参考意义。

张静云等针对GNSS的完备性监测,提出了实时用户保护水平。为了分析BDS下不同区域的实时用户保护水平的差异,利用水平保护水平和垂直保护水平模型;结合四个区域的监测站的实时监测结果,对BDS的实时用户保护水平结果进行了计算分析,并验证了该算法的稳定性。

许江涛针对此类产品的检定,提出了建立BDS导航定位产品检测中心,开展BDS导航定位产品检定方法研究,对各类BDS导航定位产品的测量精度、定位精度和各项计量性能等做出定量、有效、精确的评估和校正。文章介绍了BDS接收机检测方案,着重介绍了BDS接收机室内检定研究先期取得的一些成果和存在的不足,提出了攻克方向。通过实验验证,利用BDS接收机室内检定系统进行BDS接收机检定,理论和方法可行。

 

   (四)研究进展

    庄春华等简要介绍了全球卫星导航系统常用的室内外定位技术,包括全球卫星导航系统定位技术、基于射频信号的定位技术、基于自包含传感器的定位技术,总结了无缝定位算法、技术及系统的研究成果和无缝定位服务与应用模式,探讨了无缝定位技术存在的问题、无缝定位算法研究重点及今后发展的趋势。

毕京学等考察了水下无线传感器网络定位技术研究进展。水下无线传感器网络和浮标网络定位技术是当今海洋测绘领域的新技术。浮标网络定位技术结合了全球定位系统和水声测量定位技术,可有效地为水下目标进行定位和导航。水下无线传感器网络由大量廉价微型传感器节点组成,可用于实时监测海洋环境的变化、节点定位、水下目标定位和导航等。详细分析了浮标网络定位技术的不足,介绍了水下无线传感器网络,深入剖析了水下无线传感器网络定位技术的发展现状,指出了需要解决的技术难题,为水下无线传感器网络的后续研究提供参考。

张清华等对全球定位系统BLOCKF星载原子钟性能进行了评估。作为全球定位系统在轨卫星上极为重要的载荷,星载原子钟的性能会对整个导航系统的性能产生重要的影响。针对全球定位系统最新发射的三颗BLOCKF卫星的星载原子钟,不仅从三个常规性能指标即准确度、漂移率和稳定性,还从预报性能共四个方面进行了评估。除此之外,提出了通过统计相关分析来探索三个常规指标和预报性能之间的关系,以寻求影响钟差预报精度的本质原因。利用三颗卫星正常运行时间段的钟差数据,通过估计得到它们的性能指标:准确度为10-12量级,漂移率为10-15 s/d量级,稳定度在10-14 s/d量级,短期(1 d)预报精度优于1 ns,长期预报精度分别优于30 ns(1~30d)90 ns(1~100 d);通过相关分析发现,短期预报精度与准确度显著相关,长期预报(1~30 d)精度与漂移率和稳定性显著相关,而在1~100 d的尺度上,预报精度只与稳定性显著相关。

鲍志雄等研究了实时动态载波测量系统智能技术与发展现状。“智能化”的浪潮扑面而来,如智能手机、智能汽车、智能电视、智能家居等。"智能化"正深刻改变了众多传统领域。智能化指利用现代通讯技术、网络技术、微处理器技术、传感器技术扩展原有产品的涵盖面,使用更加方便、更加智能、交互性更加友好。描述了智能化技术应用在实时动态差分法测量系统的几个方面,结合当前国内外实时动态差分法测量系统智能化发展现状,特别是安卓系统的出现,对未来智能化实时动态差分法测量系统发展做出展望。

杜锋等首先基于测距原理对各类无线局域网络定位技术进行综述,指出它们各自的原理和应用场景,比较不同定位方法的优缺点。然后基于无线局域网络定位技术的难点,结合最新文献介绍了研究者们针对于不同定位方法提出的解决方案。在定位算法方面,概率性方法能借助于概率与统计的知识将信号信息进行最优化整合,并且定位算法灵活、精度较好,因而越来越多地受到研究者的青睐。此外,还简要介绍了基于其他算法和系统的最新定位技术,包括判别适应性神经网络算法、异构网协同定位技术和Mote Track室内定位系统等最新成果。最后从四个方面展望了无线局域网络定位技术的未来发展方向。

刘源等研究了特大型城市室内定位信息系统及应用。针对特大型城市室内高精度定位的迫切需求,围绕室内高精度定位技术及在特大型城市应用,讨论了室内无线保真、蓝牙等定位关键技术,研发了城市室内定位数据云计算解算中心,构建了特大城市室内外定位服务能力开放及运营支撑平台系统。

毕京学等研究了室内定位无线接收信号强度测距模型。接收信号强度测距法易受室内复杂环境的影响,在许多研究和实际应用中,通常将路径损耗因子作为固定不变常量,增加了系统误差。分析了室内无线信号的传播特性,介绍了对接收信号强度测距模型,推导了最优拟合当前室内环境对数路径损耗模型参数的计算公式,将自主建模的思想引入到基于接收信号强度的测量中进行了可行性探究。

 

刘春等给出了一种在手机端用于主动交通安全的道路数据的组织表达方法。这种方法可以解决移动地图在数据粒度、数据精度、道路逻辑达标情况下的地图发布问题,同时可以满足不同用户和交通安全模型分析的需要。以一般的城市道路数据为例,给出了基本的道路数据框架和数据优化发布策略,通过ArcGIS Server实现并向Web端和移动端发布相应的地图服务。移动终端可以根据用户所处位置,自动切换地图,在事故多发、交通情况复杂的路口区域,提供路口车道级别的道路服务。最后,将此无缝道路数据发布结果应用于上海市浦东新区,并在主动交通安全模型的预警方面有良好的效果。

 张俪文等为了快速读取和显示室内地图,将瓦片金字塔技术引入室内地图服务。在原有瓦片金字塔分层模型的基础上,用线性分辨率变化函数取代瓦片金字塔的指数分辨率变化函数;在优化模型的基础上,综合分析瓦片规格对文件删除率以及文件读取时间大小和稳定性方面的影响。实验结果表明:线性的分辨率变化函数更适合室内地图,在放大、缩小的过程中能够更好的降低文件的删除率;选取瓦片规格时需要综合考虑分块大小以及文件读取时间大小和稳定性,能够使得地图加载的时间更短,而且时间上更稳定,让用户能够得到更好的体验。

 

杨洲等进行了超宽带室内高精度定位技术研究。以超宽带这种利用纳秒级非正弦波脉冲来传输数据的无线载波通信技术为室内定位技术注入了新的活力,超宽带定位技术具有时间和空间分辨率高、保密性好、穿透能力强、定位精度高等优点,为高精度室内定位提供了很好的解决方案。介绍了超宽带技术概念和定位原理,针对超宽带室内定位精度展开试验,实验结果显示在室内环境下可以达到厘米级的精度,最后讨论超宽带定位技术的应用领域和前景。

张昀超等对不同卫星定位信息传输协议进行了全面分析和比较,针对室内定位传输信息的特点,对比了信息压缩对电文传输效率的影响,提出了室内信息传输电文格式构想。

许强等提出了一种利用移动终端传感器进行的多模获取室内地理信息特征点,并绘制室内地图的系统。系统通过加速度传感器,陀螺仪的读数特征识别电梯、楼梯、转弯、室内静止点等点,利用无线路由器信号读数变化特征,获取读数峰值,利用用来获取室内走廊以及房间形状,进而绘制出较为精准的室内地图。

 

 

 

    2015年刊发了两篇探讨标准建设的论文。

许冬彦等认为开展北斗卫星导航系统应用产品的合格评定有利于提高市场主体的守法意识;建立公平竞争的市场秩序,确保在市场流通的商品和各类服务的质量与安全、保护消费者权益、引导市场规范有序发展;建议对应用产品统一协调、归口管理、加快实施;配套专项应用产业化推广、政策扶持;坚持标准先行、统筹兼顾。

周玉霞等通过分析当前互联网传输卫星导航增强信息的通信协议现状,选择以广泛应用的Ntrip协议作为重点研究对象,描述了卫星导航增强信息数据互联网播发的网络架构,提出了GNSS互联网播发的4个网络实体,并详细论述了网络实体之间采用的超文本传输通讯协议HTTP、实时流传输协议RTSP、简单实时传输协议RTP的三种通用接口协议。

    2015年还刊发了

陈兵等利用导航型接收机对北斗卫星导航系统性能进行长期监测,对4种模式的定位性能进行了统计评估。结果表明,系统运行情况良好;在北京地区,可用卫星数最少为8颗;按照95%置信度统计,位置精度衰减因子值绝大部分天数优于3,单频水平定位精度优于7m,高程定位精度优于10m

童凯翔等阐述了超宽带技术的发展历程,结合大量最新的工作总结了技术发展轨迹,探讨基于超宽带技术的无线网络中的定位技术、算法;结合一些最新的研究成果,讨论基于超宽带的无线定位技术仍存在的问题与发展方向。

韦延忠等从载波相位差分定位原理出发,详细地解析了常规实时动态差分、常规实时动态分法任意基准站的工作原理;还介绍了网络实时动态差分的工作原理,并比较、分析了常规与网络实时动态差分工作原理的异同之处与相互联系。从应用的角度考虑,给出了常规实时动态差分、常规实时动态差分任意基准站以及网络实时动态差分的作业流程,比较分析了各种方法的作业流程异同点,并通过实例数据说明了各种作业流程的正确性。

费保俊等为了讨论脉冲星导航的相对论定位法(该文篇幅较长,分两次刊登),介绍了近年来国际上兴起的相对论定位系统;指出该系统相对于以导航星座时空坐标为基准的定位方法,在一定前提下具有较大优越性。现行X射线脉冲星导航方法中存在两种固有误差,源于推算太阳系质心在当前时刻接收脉冲的相位以及将航天器固有时转换成太阳系质心坐标时。针对这一情况,文章根据相对论定位系统的基本思想和后牛顿引力理论,导出了X射线脉冲星导航的4维观测方程。相对于现行的3维观测方程,新方法只需根据航天器测量脉冲轮廓的相位即可完成航天器定位,不必考虑太阳系质心处的光子到达时间因而不必推算该处观测者在当前时刻的脉冲轮廓相位;也不必进行航天器固有时与质心坐标时的转换,因而不必预先估计航天器的运动状态。

杨卓鹏等针对系统级完好性监测过程中,监测网、监测站及监测设备运行状态相互耦合,监测网中断对系统级完好性监测可用性影响尚不清晰的问题,提出综合利用马尔科夫链和贝叶斯网的集成算法,开展系统级完好性监测的可用性建模与分析;指出在区域布设的系统中,监测站可用性高低在重要度确定过程中占主导作用。该算法借助马尔科夫链确定监测设备可用性,采用中断分析确定监测网逻辑关系,利用贝叶斯网开展系统级完好性监测可用性建模与分析。仿真分析结果验证了本方法的正确性和可行性。

严恭敏等针对传统的纯数学模型SINS惯性器件模拟器仿真效果不够逼真的问题,提出了一种基于已有的真实导航系统飞行记录数据的惯性器件模拟器方法。该方法利用高精度载波相位差分GNSS与中等精度IMU融合的组合导航算法,结合Kalman滤波的部分反馈修正和三次样条拟合方法,生成平滑的轨迹参数;再通过推导SINS反演算法实现了惯性器件的模拟采样仿真,反演算法中充分考虑了姿态圆锥误差和速度划船误差的补偿。通过机载飞行实验数据验证,结果表明所提惯性器件模拟器具有极高的精度性能和良好的频率特性,满足高精度SINS对数据源仿真精度和频率复杂性的要求。

辛洁等针对“现代局域战争形势越来越复杂的局面,未来战争将是高技术条件下多兵种联合、一体化的信息战,在很大程度上依赖于卫星导航系统”和“未来几年,四大全球卫星导航系统(GPSGLONASSGalileoBDS)将完成全系统建设或现代化进程;两大区域卫星导航系统(QZSSIRNSS)将完成星座部署,独立自主地提供局域导航定位服务,并向全球导航定位服务迈进”这些现实,从国家扶持政策、星座部署、导航信号以及星间链路技术等方面,介绍了四大全球卫星导航系统和两大区域卫星导航系统的发展及更新计划,分析了各国导航技术在军事应用方面的局限及相应的优化策略。同时针对优化策略进行了深入研究,主要优化方法包括卫星性能提升、自主导航能力探索、多频段星间链路技术、民用信号和导航服务种类增加等方面。随着卫星导航系统的飞速发展,已经实现多系统的组合应用。然而,20144月的一则布告表明美国政府停止与俄罗斯在除国际空间站运营外的一切空间项目合作;俄罗斯政府也以关闭其境内的GPS监测站作为回应。分析表明,美俄之间的决裂更加强烈地预示着开发独立自主基础上兼容导航系统的重要性。

苏敏等针对复杂环境下全球卫星导航系统无法定位的问题,提出了一种基于公共调频广播信号的定位方法。该方法利用范围广、信号稳定、抗干扰能力强等优点、结合指纹定位技术进行定位。在室外复杂环境,研究区域级别定位;在室内环境,除了区域级别定位,还研究精确定位。文中除了阐述方法的原理,还应用了几种不同的定位算法并比较其结果。结果表明,室外的区域判别准确率可达90.81%,室内的区域判别准确率可达100%,室内精确定位的精度可达11.16 m

高端阳等针对偏近点角、真近点角和平近点角之间数值变换十分困难的问题,为实现近点角间的直接变换,借助计算机代数系统提出了一种幂级数法,推导出它们之间变换的级数展开式,并将式中系数统一表示为轨道偏心率的幂级数形式,且扩展至偏心率的8次方。论文通过算例分析验证,结果表明对于偏心率小于0.05的卫星轨道,该方法导出的公式计算精度优于10-5″,可供实际使用。

李林阳等针对大数据具有的“海量、快速、多样、精确及价值”特性,分析了GNSS在数据管理和处理上面临的挑战,从分布式存储、计算的角度给出了解决问题的有效策略和可行性方案,提出了而基于分布式存储于计算技术的GNSS数据管理与处理平台架构,投票了传统集中式存储与计算的限制,结果表明该方法能够实现GNSS数据的高效管理好而处理。

室内定位研究

应申等的论文指出,当前室内地图的研究主要侧重于定位、导航等位置服务,却很少关注其自身的建模和表达。而室内地图是室内位置服务的信息载体和计算基础,其建模与表达会在很大程度上影响地图信息的传输。目前的室内地图大多从建筑设计的角度出发,仅表示出建筑要素,其传达出的信息相对于复杂的室内空间是十分有限的,并且由于其缺乏空间认知的支持以及适当的地图要素表达方式,会给用图者带来困难和误解。论文从空间认知的角度和人们对空间定位、边界的首要需求出发,将室内环境中的空间分为封闭空间、半封闭空间以及开放空间,并特别关注空间边界的半高情形。据此进行室内要素的建模选择与表达,使室内地图更符合我们人类的空间认知,并且可以满足室内地图的导航、应用等需求。

 

 刘泽辉等针对传统接收机在室内等微弱信号环境下无法捕获卫星信号、难以获得定位结果的问题,利用A-GNSS接收机在微弱信号环境下捕获的伪码相位值,提出了采用五状态粗时段导航方程进行快速定位的方法。该方法能够应用于浓密森林、城市峡谷、室内等微弱信号领域导航。论文系统总结了粗时段导航技术,推导了其解算流程,并设计仿真实验验证了该算法在微弱信号环境下定位的可行性。结果表明,五状态粗时段导航算法能够提供精度较高的定位结果。

何帆等针对由于国际全球定位系统服务网站提供的星历和钟差产品精度、采样率不同,导致最终定位结果存在差异的问题,提出了基于不同星历和钟差产品组合的精密单点定位方法,改方法利用不同产品提供的卫星坐标和钟差,分别进行静态精密单点定位结算,比较分析最终定位结果的稳定性和收敛速度等。研究结果表明,最终星历和最终钟差产品得到的定位精度最高,13.25 min的定位精度能够收敛到10 cm1 d定位精度高于1 cm;快速精密产品的定位精度相对较低,42.86 min定位精度达到10 cm,在NEU方向精度分别降低50.5%55.9%92.8%;超快速预报产品的收敛速度最慢,定位精度最低;钟差产品的采样率和精度对收敛速度和稳定度影响较大,星历产品精度影响最终定位误差。

 籍利平等针对导航定位领域的重要期刊、活跃作者和研究机构的研究文献数量不足的问题,利用中国知网数据,统计分析了2010年至2014年刊发导航定位主题论文较多的期刊、重要作者和机构及其地域分布;分析了导航和()定位主题的年均被引频次较高的论文40篇,分析了10种期刊的年均高被引论文20篇。结果有助于编辑把握导航定位发展趋势,正确选择组稿目的地、机构和作者,提高期刊的核心竞争力。

 

   (五)基础研究

 

张云涛等研究了应用GAMIT软件处理卫星定位数据大气水汽的方法。随着地基GPS技术日益完善以及GPS气象学研究的迅速发展,地基GPS探测技术已经成为一种有效的大气水汽探测手段。和传统的手段相比,地基GPS探测技术具有精度高、覆盖范围广、可全天候连续观测、时间分辨率高、成本低等优点,因此受到了国内气象部门的极大重视。利用GPS进行大气探测正逐步向业务化过渡。但目前还没有完全达到应用阶段,还有很多的技术问题有待进一步解决。以广东省GPS气象监测网建设项目为基础,对地基GPS大气水汽探测的原理、方法进行了探讨。

雷雨等研究了数据预处理对最小二乘支持向量机预报钟差的影响,分析在基于最小二乘支持向量机的卫星钟差预报中样本数据预处理的必要性,列举了归一化、标准化和相邻历元一次差3种数据预处理方法。然后结合实例,对比分析不同数据预处理方法对基于最小二乘支持向量机的钟差预报精度的影响,得出不同方法对钟差预报精度的影响不同,其中,基于一次差方法的预报精度最高。最后,将基于一次差方法的最小二乘支持向量机预报模型与常用的二次多项式模型和灰色系统模型进行比较,结果表明,最小二乘支持向量机模型的预报效果明显优于两种常规模型。

任小伟等进行了载波相位差分相对定位的模糊度求解。鉴于整周模糊度的求解是载波相位差分相对定位中的技术难点。详细介绍了载波相位差分相对定位的原理和整周模糊度的求解步骤,采用LAMBDA方法对一组静态短基线进行求解,并比较了模糊度浮点解和固定解以及基线的浮点解和固定解。实例证明,载波相位差分定位能够达到厘米级的定位精度。

    祝会忠等提出一种利用非差单点定位的卫星定位基线解算新方法。在测站较多的卫星定位大网解算时,一般采用非差单点定位的数据处理模式,利用测站单点定位结果得到基线,其网解的精度取决于单点定位的精度。为了快速、准确地得到高精度的网解定位结果,提出了一种卫星定位单点定位数据处理中测站间基线的解算方法。首先,形成测站非差定位的法方程,对选定基线的各非差法方程进行变换。然后,再将各基线对应测站的法方程进行组合,得到站间坐标差和模糊度的法方程。利用分步搜索的最小二乘降相关分解法进行整周模糊度固定,进而解算测站间的基线。通过实验数据验证,该方法可在非差单点定位数据处理中进行测站间基线的快速准确解算。

    张德成等用单频GPS数据实现低轨卫星动力学法定轨研究,采用星载GPS双频观测数据,低轨卫星定轨的精度可以达到厘米级。采用GRACE A卫星的星载GPS观测数据,分别基于单频数据(C/AL1)的半合组合观测量和双频数据的消电离层组合观测量,采用动力学低轨卫星定轨方法,解算了7 dGRACE A卫星轨道,解算结果与德国地学中心发布的快速科学轨道进行对比分析,并通过卫星激光测距观测数据进行检核。结果表明,通过半合组合观测量定轨得到的结果,在径向R、切向T、法向N方向的均方根误差平均值分别为197.5px502.50000000000005px137.5px,三维定轨精度平均为570px,利用卫星激光测距数据进行检核,残差平均值为-45px,均方根误差为215px。证明了采用单频观测数据进行定轨的可行性,并且定轨精度可以达到一般低轨卫星定轨精度的要求。

    徐辛超等针对月面巡视探测器远离着陆器后的高精度定位需求,提出了基于单摄站全景影像的定位方法。采用已获取的空间高分辨率影像提取控制点,并在单摄站的全景影像中提取相对应的控制点,通过空间交会方法完成巡视探测器的高精度定位。实验表明:提出的方法有效的减小了影像拼接时的变形,且具有稳定的定位能力和较好的定位精度,在实验的10个摄站中平均定位精度可以达到1.141m,最大定位误差为2.571m,完全能够满足巡视探测器远距离定位指标。

    周新力等通过对空间的几何性质及空间维数的本质进行深入的研究和分析,揭示出了卫星在宇宙空间里的运动轨迹与空间维数的相关关系,进而推出了一种直接采用多维坐标所表述的卫星运动的轨道方程,根据这个方程则将卫星在多体问题下受引力作用的运动等效为卫星在多维空间的某一点的实际位置,该位置点的空间坐标除了3维直角坐标外,还包括速度、加速度和变加速度等各阶位置变化的坐标。然后由此即可正确地并很便捷地测定卫星在太空里受摄运动的实际轨道。

    赵陆文等针对目前位置报告系统存在覆盖范围有限以及"城市峡谷""南山效应"等不足,提出了基于"北斗二号"倾斜地球同步轨道卫星的位置报告系统。通过广义卫星无线电测定业务,充分利用现有各卫星导航系统的卫星资源,来构建位置报告系统。仿真分析结果表明,与传统位置报告系统相比,该系统拓展了覆盖范围、改善了星座构型、提高了安全保密性能并克服了高仰角情况下的"城市峡谷""南山效应",能够较好地满足当前军民用户对位置报告的迫切需求。

    孔维等进行了卫星导航系统监测站铷原子钟频率校准方法分析。铷原子钟能够为卫星导航定位系统地面监测站的稳定运行提供时间标准和频率基准,但其频率漂移特性会对观测数据质量造成影响,因此需要定期对铷原子钟进行校准;目前常用的校准方法包括传统实验室校准、小型测试仪校准和远程在线校准,分析了三种方法的原理和特点,讨论了各种方法的优缺点,为卫星导航系统监测站铷原子钟校准的工程实现提供参考和借鉴。

孟宪伟等提出了一种利用卫星导航系统提高载体动态测速性能的新方法。利用载波相位变化率估计卫星多普勒频率,对静止、运动模型(速度300900m/s),采用最小二乘解算得到载体运行速度,对测速结果运用最小二乘多项式拟合算法进行滤波,能够得到较为平滑的测速结果和较高的测速精度,减小了系统误差,提高了运动载体的测速性能。

原玉磊等研究了北斗系统时差定位报告选星方法。北斗卫星导航系统提供的无线电测定服务解决了"何人、何时、何处"的相关问题,实现了定位报告和态势共享,是北斗系统与其他全球卫星导航系统竞争的一个优势。利用北斗系统的无线电导航服务,可以使无线电测定服务摆脱对高程库的依赖,提高定位精度。研究了北斗系统时差定位报告的原理及形成时差的中圆地球轨道卫星的选星方法。模拟分析了北斗系统时差定位报告位置精度衰减因子随用户及北斗系统中圆地球轨道卫星位置变化的情况,得出如下结论:位置精度衰减因子主要受中圆地球轨道卫星纬度影响,中圆地球轨道卫星位于70°~80°N时,位置精度衰减因子最小;北斗系统时差定位报告选星时,在符合观测条件下,应选择纬度较大的中圆地球轨道卫星。为实现快速选星,推导了粗略估计卫星纬度的方法,仅利用5个卫星轨道参数实现快速计算卫星的粗略纬度。

叶修松等采用自回归滑动平均模型的地球自转参数短期预报。根据地球自转参数时间序列的特性,给出了自回归滑动平均模型的识别方法,在自回归滑动平均模型参数估算中采用了长自回归白噪化方法,试验分析表明,采用该方法进行参数估计时具有简便较为有效的特点,同时,该方法的另一个特点是全部求解过程都是解线性方程组,避免了非线性运算。为减少地球自转参数时间序列相邻数据的强相关性,先扣除地球自转参数时间序列的趋势项和周期项,再对残差序列进行差分处理,最后利用自回归滑动平均模型对地球自转参数进行短期预报,有效验证了上述算法的可行性及正确性,地球自转参数短期预报结果与地球自转服务产品相当。

陈道伟等研究了全球卫星导航系统卫星编号分析与启示。美国全球定位系统经过多年发展,建立了完整的卫星编号识别体系,确保了不同代卫星混合组网的成功以及卫星在发射、更替、故障和退役等情况下的有序管理和维护。未来北斗卫星导航系统将经历区域系统、试验星以及全球系统卫星混合组网的过程,同时由于存在星间链路、卫星在轨重构等需求,同样需要设计合理的卫星编号体系,美国全球定位系统的设计思路值得借鉴。研究分析了全球定位系统包括空间飞行器编号、伪随机码编号、卫星号、导航星编号以及卫星代号在内的五类卫星编号,并提出了未来北斗系统编号设计若干启示和建议,研究结果可为北斗系统的卫星编号设计提供重要参考。

刘亚宁等进行了协同定位中用户可定位性分析。全球卫星导航系统已经成为室外环境下应用最为广泛的定位技术,但在恶劣环境下可靠定位依然得不到保障。协同定位是解决恶劣环境下定位的一种有效方法。在协同定位系统中,待定位节点通过与其附近的节点之间进行相互关系测量和信息交互,可以提高定位的可用性、准确性,并能大大缩短首次定位的时间。关于协同定位的研究也得到越来越多的关注。目前,关于地面节点协同定位基础理论的研究已经取得部分成果。但考虑到地面环境的复杂多样性以及通信技术的快速发展,关于协同的形式以及协同的内容仍然是一个开放的领域。通过构建两个用户之间的协同模型,设计了一种新的协同定位算法,通过交互用户之间的通信和测距信息,从方程解的角度分析了协同定位情形下节点具有更高的可定位性。仿真结果也表明,协同定位能很大程度上提高用户的可定位性。

夏长峰等研究了北斗系统信号NH码处理方法。北斗系统的中圆地球轨道卫星及倾斜地球同步轨道卫星信号中调制有1kbit/sNH码。NH码的存在会造成传统的频率跟踪环路鉴别器错误输出,并且会对导航数据解码造成影响。在对上述问题分析的基础上,提出了采用二相反正切鉴别器来克服NH码跳变的影响,并利用相关法去除导航数据中的NH码后获取导航电文。最后将所提出的上述算法应用于北斗软件接收机的跟踪环路及数据解调环节,实测数据处理结果表明了算法的有效性。

马符讯等提出一种基于小波多尺度分解和快速傅里叶变换相结合的方法来探测太阳活动和电离层周期,此方法探测效果好、速度快、准确率高,可以探测出较弱的周期。通过总电子含量、太阳黑子数及沃尔夫黑子数数据序列分析,并就电离层模型和影响电离层影响因子层面,可以得出三者高度线性相关;作为影响电离层变化的因素,太阳黑子数及沃尔夫黑子数可以相互替代;在电离层模型中引入参数沃尔夫黑子数更为合理等结论。

陈向东等进行了双源车载差分卫星导航定位稳定性分析。车载卫星导航系统广泛应用于交通时,采用伪距单点定位就可以满足日常驾驶需要,如需进一步提高导航精度就要利用伪距差分技术进行实时车载导航定位,采用单频三差相位平滑伪距观测值,导航精度在2m以内,可进行车道级导航定位。提出了用单频三差码相组合二次差为标准对三差平滑进行质量控制,以减小周跳和粗差的影响。分析了车载卫星差分导航过程中北斗系统和全球定位系统卫星的可见性,通过在算法中实现北斗和全球定位系统联合解算,以增加车载导航的稳定性。

袁宏超等进行了双导航定位系统伪距单点定位方法与精度分析。为了研究北斗卫星导航系统与全球定位系统伪距单点定位的差异,详细介绍了北斗系统、全球定位系统单伪距单点定位以及双系统联合伪距单点定位的解算模型,并分别编写了北斗系统、全球定位系统单系统和组合后双系统联合伪距单点定位程序。以辽宁连续运行参考站和广西连续运行参考站的数据为实验数据,计算并分析了双系统与单系统相比较的结果。结果表明:在辽宁站上北斗系统定位精度要次于全球定位系统定位精度,在广西站上北斗系统定位精度和全球定位系统定位精度相当。双系统单点定位精度要优于北斗系统单系统定位精度。

许丽丽等进行了导航定位专业中几个与精度相关的术语辨析。基于相关国家标准给出了准确度、精度、正确度等术语的定义,力图使用规范的术语“准确度”表达导航特性。对于目前广泛使用的导航准确度特性的三种表征方式即标准偏差、概率包含区间、均方根误差,亦分别对其进行了概念辨析,并基于统计分布假设和误差理论等给出了相应的数据处理方法和不同表征方式间的数学转换关系。

刘克强等研究了利用差分误差改正的无线局域网指纹定位方法。通过实测发现,无线局域网的信号强度有较强的时变性,很难通过一次采样获得整体的信号强度信息,拟采用差分模型来消除信号强度时变影响,通过实测发现,该方法能够改善定位效果。

杨萌等提出了一种基于感知概率的室内定位匹配算法。基于接收信号强度,k近邻和最大似然概率算法是常用的位置指纹匹配算法。给出感知概率的定义,将感知概率引入到欧氏距离和似然概率中,利用直方图模型和核密度估计技术计算似然概率,提出了修正k近邻和最大似然概率算法。实验结果表明,提出的修正算法可以获得较好的定位精度。

香玫元等针对室内雕塑传统建模效率低的问题,探讨并实现了点云三维自动重建的方法。通过对点云数据预处理,包括异常点剔除、数据精简等,减少了异常点对建模的影响,使用泊松曲面重建技术进行雕塑点云三维重构。运用这种方法,可以使得表面能够很好的拟合。

 

王琳等指出基于多维尺度分析的到达时间差定位算法是一种新型而高效的到达时间差定位算法,它通过多维尺度分析,将到达时间差定位问题建模为矩阵范数的最优化问题,然后通过子空间分析将该最优化问题转化为线性方程求解问题。该算法在推导过程中的一处疏漏,即在转化为线性方程求解问题过程中,并不能通过标量积矩阵的正定性得到目标线性方程,因为标量积矩阵并非正定。针对二维定位的情形给出一种严格的证明。该证明针对位置坐标矩阵列向量的线性相关性进行分类,当该矩阵的列向量线性无关时,目标线性方程成立;而当该矩阵的列向量线性相关时,通过分析该矩阵的列秩和行秩,可以得出参考点和目标点所必须满足的几何排布条件,并验证在该条件下目标线性方程仍然成立。

卢伟等根据对室内环境的空间结构分析,建立了室内位置信息图,并在此基础上结合三角网剖分思想,探索了室内空间区域剖分方法,通过配合ArcGIS软件进行二次开发实现了从路径点获取到路网模型构建的全过程处理。实验表明,这种室内路网模型构建方法可行、有效。

李栋孟等为了满足室内高精度定位的需求,采用无线局域网物理层细粒度的信道状态信息来建立一个使用信号强度层次化排序集合的单信标定位算法。算法利用室内多径效应导致不同信道接收到的信道状态信息值不同的特性,来建立不同信道之间关系的指纹库,从而确定一个位置。实验结果表明仅仅使用单个信标的信道状态信息值的指纹定位算法的定位性能明显好于使用接收信号强度的定位算法,平均定位精度可以达到0.95 m

陈春阳等研究了如何利用安卓智能手机上的微机械电子陀螺仪和加速度计实现手机的定位功能。叙述了获取手机电子陀螺仪和加速度计数据的过程和定位原理,通过实验实现了它们的联合定位,并分析了其稳定性,总结了不同姿态下误差积累随时间的变化情况,得出了几点有意义的结论。

 

    (六)应用技术

 

    卢杰等致力于卫星导航接收机兼容性测试评估技术研究与实现。随着卫星导航系统的快速发展,兼容性已经成为接收机性能测试的一个重要指标。在分析导航信号的兼容性时,通常会采用载噪比来表征所接收信号的质量。基于该原理,提出了一种关于导航接收机兼容性的测试评估方法。为了实现兼容性的测试及评估,首先搭建了一个接收机测试评估平台,然后给出了接收机兼容性的评估准则,最后根据所设定的测试场景对接收机兼容性进行了测试并对其性能做出了评估。

侯俊等在吸收Sage-Husa滤波和无迹卡尔曼滤波优点的基础上,利用随机加权估计算法将传统的定义在线性系统上的Sage-Husa噪声估计器推广到非线性系统中,提出一种非线性Sage-Husa随机加权无迹卡尔曼滤波算法。该算法首先利用Sage滤波的开窗平滑方法求得观测残差向量和新息(预测残差)向量的协方差阵;然后用随机加权自适应因子对观测残差和预测残差进行调节;最后对状态预报向量的协方差矩阵进行自适应随机加权估计,以控制观测残差和预测残差对导航精度的影响。计算结果表明,提出的非线性Sage-Husa随机加权无迹卡尔曼滤波算法,滤波精度明显优于无迹卡尔曼滤波和自适应无迹卡尔曼滤波算法,能够提高组合导航的解算精度。

赵娜等进行了伪卫星技术及其在导航定位中的应用分析。卫星导航系统可以在任何时间、任何地点为用户提供导航服务,即只要用户能够接收到良好的卫星导航信号,就能确定自身的准确位置。但是当卫星工作异常或因受到建筑物或地形遮挡而信号不佳时,用户定位将受到很大影响。作为一种新型的导航定位技术,伪卫星技术应用于现有的卫星导航系统中,可以大大提高导航系统的定位精度、完备性和有效性。在论述伪卫星技术及其应用的同时,重点对伪卫星技术在已有导航系统星座几何布局改善、差分定位解算等方面进行了分析与验证,为我国卫星导航系统的后续建设及其应用拓展提出了建设性意见。

陈杰等进行了卫星导航系统综合仿真平台设计。差分增强技术能够有效提升卫星导航系统性能,然而公开发行的仿真平台难以全面便捷地研究该技术。设计了以差分和完好性研究需求为导向的综合仿真平台,可灵活配置星座、伪距误差、监测站、用户接收机等参数,具备完好性故障仿真功能,采用与接收机无关的数据交换格式和标准产品3轨道格式输出数据以便于程序间数据交换,可扩展调用用户插件进行数据分析。利用商业导航后处理软件GrafNav评估该平台性能,结果表明该平台输出数据与真实接收机输出数据的定位精度相当,可有效支持差分增强技术的研究。

王娜等完成了集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证。电离层闪烁造成GPS接收机测距误差增大、以致强闪烁条件下的频繁周跳和卫星信号失锁,集成闪烁仿真功能的GPS信号模拟器能够为接收机抗闪烁算法研究和性能测试提供必要的信号源。首先设计了基于AJ-Stanford模型和Cornell模型的电离层闪烁仿真软件,可以灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及各模型参数,从而得到闪烁影响下的GPS信号幅度衰落及相位波动序列;然后开发了集成电离层闪烁仿真功能的数字中频GPS信号模拟器,该模拟器作为抗闪烁研究平台工具,可以灵活调整闪烁卫星号、模型及相关参数、开始时间和持续时间;其设计正确性通过实验室自研的软件GPS接收机得到了验证。

潘国富等研究了基于卫星定位系统的道路施工放样的软件设计与实现。卫星定位技术能够实时地获得厘米级精度的定位结果,可用于道路施工放样工作中。使用统一曲线元模型对道路线的直线、圆弧和缓和曲线三种线型进行统一建模,并使用勒让德-高斯积分方法计算任意里程点的中边桩坐标。讨论了放样导航计算道路的实时里程投影方法。最后给出了基于卫星定位系统的道路施工放样软件设计思想和实现功能,通过具体实际应用,检验了软件的实用性和可靠性。

申俊飞等研究了广义延拓插值法在卫星精密星历中的应用。导航卫星精密星历是卫星导航定位高精度应用的基础,要求有较高的精度。利用广义延拓插值法来拟合全球定位系统导航卫星轨道,插值系数作为精密星历的参数发播,是一种新的广播星历形式。而且具有精度高,计算快捷等特点,另外对于具有其他多种轨道类型共存的导航系统来说也具有一定的参考意义。

陈雷等设计了一种采用硬件加速器的卫星导航接收机通用验证平台。随着卫星导航接收机性能的倍增,接收机内数字集成电路规模日益庞大,仿真验证能力已经成为制约规模庞大、功能复杂的数字接收机集成电路设计制造的瓶颈。仿真验证作为芯片前端设计验证的重要环节正不断进步,传统的卫星导航接收机使用的NC-SimModeSim等软件仿真的速度劣势尽现,难以胜任大数据量仿真验证;现场可编程门阵列加载Chip-Scope在线仿真验证虽然速度很快,但是可见波形少,存储数据长度有限,无法设置触发条件,每次修改后需要花费大量的时间重新综合、布局布线,无法适应现代数字卫星导航接收机集成电路开发的需求。为适应北斗导航接收机数字基带芯片的开发需求,设计了一种采用Palladium硬件仿真加速器的卫星导航接收机通用验证平台,实时接收基带数据,完全模拟卫星导航接收机工作的实际状态。对大规模集成电路设计而言,与传统方法相比,具有综合时间最短、仿真时间最少、所有信号波形可见、数据存储长度大、触发条件可灵活配置的卓越性能。

李林阳等研究了海量连续运行参考站网数据云存储模型。

国家、区域、行业级连续运行参考站网的不断建成及连续观测,连续运行参考站网的数据量呈几何倍数增长,面对海量连续运行参考站网数据,集中式数据管理的可靠性、扩展性、抗灾性和容错性受到限制,云存储将网络中的大量存储设备协同起来工作,具有高抗灾容错性、高扩展性、高数据写入和读取性能,同时支持大吞吐量数据的并发访问,可实现连续运行参考站网数据的高效管理。基于分布式处理平台Hadoop,提出了连续运行参考站网数据云存储模型,可将已建成的连续运行参考站网站、数据中心纳入到云存储集群。实验搭建了Hadoop集群,利用中国大陆构造环境监测网络数据,建立了存储目录,执行了连续运行参考站网数据上传、下载、生成指定采样率文件等操作,测试了集群的可靠性、扩展性、抗灾容错性和下载速率。作为新的连续运行参考站网数据管理方式,云存储提高了连续运行参考站网数据的管理效率。

李光等进行了基于天地图的实时定位跟踪系统研发。设计开发了基于天地图的实时定位跟踪系统。利用天地图提供的应用程序编程接口,开发了B/S模式的在线实时定位跟踪平台;实现了Windows CE手持终端的定位数据采集,并利用通用分组无线服务技术发送客户端定位信息至服务器,利用AJAX技术实现对客户端实时跟踪。实验结果表明该系统运行稳定、数据传输可靠、开发成本低廉,该实时定位跟踪系统是实现天地图空间位置服务的前提,有着较高的应用价值。

潘国富等进行了利用北斗连续运行参考站系统提高导航定位精度的试验。为了利用北斗连续运行参考站系统提高民用导航定位的精度,采用实时码差分定位技术提高车载导航仪的定位精度,通过自定义差分电文可实现北斗伪距改正数的播发,将系统的解算单元和播发单元分离从而实现分布式系统架构,采用基于最近物理参考站的码差分定位差分生成及播发策略提供海量用户并发服务。该系统实现了接收机终端算法与服务器软件算法的模型统一,并在东部某市实际北斗连续运行参考站系统中实际运用,测试验证了该算法的精度及系统的可靠性。

李瑞宗等提出了一种高精度数字高程模型生成的新方法。基于卫星定位系统的实时动态差分法测量技术具有实时、高效、高精度等优势,已在测绘领域得到了广泛的使用,数字高程模型的引入对于测量来说是一次革新,可大幅度地提高测量的效率和准确性。以小海流域为例,研究了影响实时动态差分法数据精度的一些因素(格式、坐标转换带来的误差)之后,利用地理信息系统软件并结合实测的实时动态差分法数据,用一个全新的方法制作了高精度的数字高程模型,通过比较发现,验证数据精度得到了明显提高。

杜向锋等应用卫星定位技术确定韶关市区似大地水准面。详细介绍了结合一定密度的地面重力观测数据、EGM2008地球重力场模型、SRTM数字地面模型、卫星定位数据及水准数据确定韶关市区似大地水准面模型的具体过程及方法,并通过内符合和外符合检验对模型的精度进行了评定,结果显示该模型的精度达到厘米级精度水平。

曹新运等参照嵌入式系统的快速面向对象建模过程的基本思想,设计了安卓平台室内地图服务系统,实现室内地图的需求分析、对象分析、机械设计和数据设计。以广州白云机场室内地图设计为例,分别在瓦片地图模型、地图概括、路径导航文件组织优化的基础上,实现飞机场内快速面向对象建模的安卓平台室内地图设计。

张言哲针对特定的室内环境,进行了滤波试验,试验结果表明,相比常用的均值滤波,卡尔曼滤波算法是鲁棒的,可有效改善无线信号指纹定位方法的精度,很好改善了无线信号指纹定位方法在连续单点定位时的跳动问题。

 

陈振等讨论国际海运事业无线电技术委员会协议第三版中两种格式之间的差异,并着重介绍了北斗卫星导航系统差分信息,分析3.2版本标准格式的相关应用情况。吴文坛等提出了基于河北连续运行跟踪站的实时大范围自动监测技术和系统,有效地解决了大范围高精度的实时监控问题,并且具有灵活、适用范围广的优点。

王行风等针对室内三维导航的需求及个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在顾及三维模型渲染质量和效率的基础上,从模型轻量化的角度,采用数据库技术,构建了针对三维实体模型数据的SLMATV数据组织和管理方案(场景-模型层-模型-外观-三角形-顶点),该方案通过合理的数据重构和数据优化,部分采用以空间换时间的策略,有效降低了数据冗余,提升数据传输和绘制的效率,降低计算开销,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和数据保证。实例测试表明,该方案可以有效实现三维实体的轻量化建模,可在保证渲染效率和质量的基础上,为移动平台室内三维应用提供可视化的数据源。

李赟等依托863项目《特大城市室内外无缝定位信号体制与系统构建》中三维室内外无缝定位移动客户端部分,结合已经实现的和计划将来实现的功能,提出了客户端的设计思路,并给出模块化的设计图。探讨了三维模型数据组织和调度、室外模型四叉树调度和三维路径规划问题。

燕欢等采用经过改进的容积卡尔曼滤波算法,结合后向平滑滤波的思想联合解算全球定位系统/惯性导航系统数据。两次车载实验在波兰进行,分别是波兰研发的惯性传感器/单频全球定位系统和国产双频双模全球定位系统/惯导组合导航系统与差分全球定位系统数据比较的车载实验。对实验数据进行了处理,一是将单频全球定位系统/惯导联合解算后的结果,与差分全球定位系统数据进行对比,二是用国产组合导航系统解算结果与差分数据结果进行对比。处理后发现,低精度的单频全球定位系统/惯导解算的结果,用后向平滑容积卡尔曼滤波算法处理后精度得以提高,达到了中等精度的国产组合导航系统同样的精度。结果证明,后向平滑滤波结合容积卡尔曼滤波是解算车载组合导航数据的有效方法。

 杨安洪等针对目前航天测控设备时间同步系统的授时来源单一、可靠性不够高、安全性差的问题,应用基于北斗卫星导航系统和全球定位系统的双模授时技术,升级了某型测控设备的时间同步系统。实践证明,新的时间同步系统满足设备的应用需求、明显提高了测控设备的可靠性与安全性。

程良涛等对伪距差分定位原理和数学模型进行阐述和推导,提出了一种适用于单频的窗口化相位平滑伪距定位技术。针对单卫星导航系统在遮挡等环境下观测卫星少,卫星结构不稳定的情况,在统一多系统的时空基准基础上,选取一颗共同参考星,进行伪距差分定位。使用一组实测的多卫星导航系统单频卫星数据进行实验论证,结果表明:车载多卫星导航系统相位平滑伪距平面精度优于0.2 m,高程优于0.7 m,对亚米级北斗系统高精度应用具有实际工程应用意义。

张艳兰等针对如何选取小区域的最优高程拟合模型问题,提出了运用二次曲面模型、三次曲面模型、多面函数模型及BP神经网络模型分别对GPS高程进行拟合的方法进行验证。该实验以山东省某矿区的实测数据为例,对比分析各个模型的优缺点,并运用AIC准则对模型进行综合评定。实验结果表明,对于小区域小数据量的卫星定位高程拟合,多面函数拟合模型为最优模型。

陈正生等针对当前各种计算卫星导航信号发射时刻的方法缺少统一对比分析,缺乏应用参考的问题,从计算流程、精度、效率等方面,对比分析了坐标迭代法、多普勒频率法和直接伪距法等三种导航卫星信号发射时刻的计算方法,通过对北斗系统和全球定位系统全天观测卫星进行比较测试,得出结果:三种方法互差的精度都在10-7 s的量级,对应的卫星位置偏差在亚毫米,都能满足高精度导航定位的需求,相对其它两种算法,直接伪距法具有只需单颗卫星、模型简单、解算速度快的优点。

 邱钢等针对导航卫星要求功率放大器具备高可靠、高效率和高线性等特点,顾及国外宽禁带固态功放应用于卫星系统中的水平和现状,提出了采用宽禁带半导体设计的宽禁带固态功放在大功率应用上具有很大的优势,在导航卫星中的应用前景非常广阔的观点。宽禁带半导体具有击穿电压高、功率密度大、工作效率高、工作结温高、特别适合在高温环境下工作和抗辐射能力强等技术特点。采用宽禁带半导体设计的高效固态功放具有可靠性高、效率高、体积小、质量轻、优越的线性度等优点。文中分别阐述了星载宽禁带固态功放的技术发展现状、国产星载宽禁带固态功放的设计思路及测试验证情况。结果表明,星载宽禁带固态功放国内外技术发展迅猛,并已得到了良好的工程应用,国产星载宽禁带固态功放在导航卫星中的应用前景将更广阔。

吴波等针对Linux Shell脚本语言在全球电离层产品解算中的作用问题,概括了Shell语言在电离层解算软件中的一些基本应用,包括数据下载、数据传输、自动化运行与错误报警等,并给出了相应功能的实现脚本,经长期运行测试,均可正常运行,可以为从事电离层解算领域的科研人员或工作人员提供参考。

 畅毅等针对卫星定位接收机在不良观测条件下载波信号会经常性地发生周跳、单独采用载波相位数据进行处理时模糊度难以固定、导致测量作业效率及作业精度低等难以实现定位的问题,提出了联合码伪距和载波宽巷组合的方法,给出了相关定位模型,并编写了一套完整的实时定位软件;利用在密林、山地及周边有障碍物等不良接收环境下,现场实测的数据进行了详细的解算及验证。结果表明,该方法不但能解决在不良观测环境下全球卫星导航系统作业遇到的问题,而且还具有较好的实用性和有效性,其定位精度优于亚米级。

 

 王爱生等针对目前已出版的文献中都没有给出有关2000中国大地测量坐标系统对应椭球(CGCS2000椭球)的实用公式的问题,根据大地测量学中有关椭球计算和高斯投影的基本公式,使用CGCS2000椭球参数,给出多种常用计算公式的实用公式,包括子午圈曲率半径、卯酉圈曲率半径、子午线弧长、底点纬度、白塞尔大地主题解算的ABC等系数、高斯投影等,有些公式形式简单、使用方便,特别适合于工程技术人员应用;有些公式有几种表示方法,适合理论推导和演算。每个公式都附有算例来验证其正确性,通过这些算例也能了解公式的适用性。

王进等针对转发式卫星定位系统目前尚处建设初期,可用卫星数量较少、基于实测数据的相关实验和精度验证工作较难开展等问题,利用我国BDS中类转发式系统的GEO卫星和IGSO卫星数据,提出仿真类转发式卫星的虚拟钟数据和观测数据的技术方法,并基于转发式定位原理进行相应导航定位精度验证实验。数值算例结果表明,利用5GEO卫星和1IGSO卫星,用户站的差分定位精度在平面上约为2 m,高程精度优于3 m,利用5GEO卫星和5IGSO卫星,用户站的差分定位精度平面和高程方向上均优于0.1 m,初步验证了转发式导航定位系统的精度和性能。

童杨津等针对震前震区上空电离层扰动是否受到地震活动影响这一难点,提出了一种组合式电离层扰动时空分析法。基于该方法,在震中附近设置了一个监测点A(32.5°N115°W)及相近地磁纬度的两个参考点B(32.5°N100°W)C(32.5°N55°E),运用滑动四分位距法的双重检测标准分别检测了上述三点垂直总电子含量的时序变化。结合空间天气情况分析出最有可能与地震活动相关的异常时段,并提取出了上述异常时段的垂直总电子含量的空间异常分布,结果显示在该异常时段地震孕育区及其附近上空电离层出现了持续的正异常扰动现象。最终研究表明:44号出现的垂直总电子含量异常与本次地震孕育活动有关,且异常峰值主要集中于震中东、南侧。

武文等鉴于当前手机定位精度较低,大约在10 m量级——原因除了手机跟踪信号精度较低外,还受电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差、卫星轨道等误差的影响,针对手机定位精度较低以及人们对手机高精度定位的需求的问题,提出了一种采用差分改正数提高手机定位精度的算法。算法采用单参考站GPS伪距差分改正数修正手机定位结果,并通过实验分析了三星S4和三星Note3通过本文算法修正后的定位精度改善效果。实验结果表明:在动态情况下,开阔区域利用单参考站改正数对手机定位精度可至少提高13%,当然手机内置芯片不同,提升效果有所差异。

张剑锋等针对步行康复训练中的实时监控问题,开发了低成本导航传感器的硬件平台,设计了一种计算步行距离的零速修正算法,给出了本地坐标系下的导航解算公式,并论述了三组零速检测阈值联合判决条件。最后通过实验验证了论文所提出算法的正确性和实用性,可满足步行康复训练监控的应用需求。

鲁洋为等针对岭估计中岭参数确定困难的问题,提出采用U曲线法确定岭参数,并将U曲线法与L曲线法、GCV法进行了比较,结果表明:用U曲线法确定岭参数能获得较高精度的解,与L曲线法及GCV法相比,具有一定的优势。

张兴福等针对国家一、二等水准测量规范(2006)对利用GNSS水准技术实现跨河高程传递的要求展开研究,采用规范方法和基于移去恢复技术的高差拟合法对利用GNSS水准实现二等跨河高程传递进行有关实验,实验结果表明:在海拔较低(小于500 m),且高程异常变化平缓的测区,按照规范较容易达到二等水准测量精度要求;而对于海拔较高,且高程异常变化较大测区,虽然规范不建议进行GNSS跨河水准测量,但采取基于移去恢复技术的高差拟合法同样可以达到二等水准测量要求。

温安平等针对地理空间信息频繁变化给导航电子地图带来的现势性困难,提出了一种利用导航云对海量用户空间移动行为数据进行存储与管理的方法。对这种快速挖掘与发现变化空间信息的方法,进行了详细的理论探讨,并通过实验验证了其可行性。结果表明,该方法能够解决导航电子地图快速、准确更新问题。

邱荣海等针对GLOBK平差软件策略对提高解算精度问题,提出两个观点:一是对参考站先验坐标进行合理约束;二是合并周后平差。使用了25个分布较均匀的中国大陆构造环境检测网络基准站和国内及周边的12IGS站。实验发现:当给XYZ三方向上约束25px,平差结果较好。单天解平差的均方差在毫米量级,而周解的均方差在亚毫米级,周解平差精度高。

彭道刚等针对国内目前的连续运行参考站建设与应用情况,从各观测站的数据通信与生产应用角度,分析了国家连续运行参考站网的安全态势与未来发展需求,对国内站的建设、维护与应用提出了相应的建议与方法。

施克等针对单基站GNSS RTK技术应用广泛,但对其精度探讨不足的问题,选择带状区域用0.5″高精度的全站仪施测高精度控制网,建立实验场地;然后以基准站至流动站间的距离为可控变量,在带状控制网的一端设置GNSS RTK的基准站,在距基准站不同距离的位置上设置流动站,用RTK静态方式采集实时动态数据。利用大量的实验数据得出动态点相对于静态基准站间的相对精度,并以此建立两者之间的点图;根据点图建立两者之间的函数关系,通过反复建模比较确认两者之间成指数函数关系。最后,利用指数函数曲线回归的方法求出了两者之间的关系式,通过数据分析,证明了利用GNSS RTK技术建立等级控制点的可行性。

张欣杰等针对曲线拟合方法求局部区域高程异常值具有局限性的问题,提出了一种基于云模型的方法对高程异常值进行分析处理。按照控制点的位置分组进行曲线拟合,对高程异常值进行定性定量分析形成云形图,直观表现出高程异常值的特性。结果表明新方法能使高程异常值精度提高,验证了GNSS控制高程的可靠性。

吴文坛等针对连续运行参考站网管理与应用方面的实际需求与现状,深入研究了数据提取分析、地图加载、短信平台、网络实时动态定位后处理等关键技术,探讨了河北省连续运行参考站网在系统结构、系统功能、操作习惯与实际管理和应用不协调的问题,开发出基于河北连续运行参考站网的综合管理及应用服务系统,提高了系统的移动管理能力、管理水平及服务效率,已经在河北省开展了有效使用,可以推动连续运行参考站网的广泛应用。

 

    (七)讲坛论道

闻新等研究了双源组合导航系统的可视化教学方法。目前“航天科技导论”的通识教学倍受高校的重视,但由于航天属于高技术范畴,涉及到的技术内容比较专业,所以在通识教育方面,受到严重的制约。结合“航天科技导论”课程的“卫星导航系统及其技术”一节的教学内容,利用卫星工具软件包,研究北斗卫星导航系统、全球卫星定位系统及其组合的卫星可见数与几何精度衰减因子值等与导航精度等有关内容的可视化教学问题,帮助学生理解导航星座与定位精度的关系。教学实践证明,该方法效果良好。

(此文,仅代表个人观点,编撰时间为2016年初)



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2 谢力 陈冬生

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