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关键词： 无人机航空摄影   大比例尺地形图   DEM   DOM   精度  

摘要： 无人机航空摄影现在已经广泛的应用于大比例地形图测绘、文物修复、环境监测保护、灾害区域分析和自然资源管理等领域。利用无人机对武汉某大学校区进行航空摄影测量,使用常规无人机航空摄影操作及方法,得到无人机航拍图片,利用达北软件对数据进行处理,得到DEM、DOM等数字产品及其衍生物,获得1:2000的大比例尺地形图,通过精度分析,探讨了无人机在飞行姿态不稳定条件下作业对测图高程精度的影响,为无人机在地形图测绘和其他生产领域的应用提供参考。

关键词： 全球卫星导航系统   北斗卫星导航系统   北斗系统   地球静止轨道卫星   导航卫星   MEO  

摘要： 2020年6月23日上午,“北斗三号”最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心顺利升空,补齐了北斗系统的最后一块拼图。至此,北斗全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。北斗系统的组成结构我国的北斗系统上天入地,由空间段、地面段和用户段三个部分组成。空间段是我们常听到的导航卫星,根据职能的不同,导航卫星大家族又可以细分为三个小家庭:分别是地球静止轨道卫星“吉星”(GEO)、倾斜地球同步轨道卫星“爱星”(IGSO)和中圆地球轨道卫星“萌星”(MEO)。

关键词： 北斗卫星导航系统   农用拖拉机   无人驾驶   农用机械   导航软件   卫星导航设备   农业机械   行进路线  

摘要： 在突尼斯迈贾兹巴卜高等农业工程学校,来自中国合众思壮科技公司的工程师给一辆农用拖拉机现场安装了使用北斗卫星导航系统的自动驾驶设备。经过几小时的准备,这台普通农用机械成为突尼斯第一台使用卫星导航设备精准定位和操控的无人驾驶农机。演示中,为直观展示北斗卫星导航系统的精准度,中方工程师在拖拉机行进路线上摆放了几块石头。在以不同速度前行的几次测试中,拖拉机每次都精准地擦着石块驶过。一位观摩者表示,过去他只使用过手机里的导航软件,没想到中国的导航技术竟能实现农业机械的无人驾驶。

关键词： 全球卫星导航系统   北斗卫星导航系统   精密单点定位   系统间偏差   非差非组合   电离层虚拟观测值权重   多系统融合定位  

摘要： 精密单点定位技术利用各分析中心精密轨道、钟差产品辅以天线、海洋潮汐等误差改正得到高精度测站坐标,在低轨卫星精密定轨、气象学、航空测量等领域有重要作用。目前,多种导航卫星系统不断发展使多系统融合定位研究日趋火热。我国北斗导航卫星系统第三代于2020年7月完成组网工作,精密单点定位、星基增强、地基增强、国际搜救等服务使其独具特色。本文在GNSS精密单点定位基本算法原理的基础上进行系列研究,包括:PPP无电离层组合模型、非差非组合模型定位性能比较与分析;BDS-2/BDS-3、GPS/BDS系统间偏差相关问题研究;非差非组合PPP附加电离层约束定权方法研究;多系统PPP定位性能分析等内容。论文的主要成果和贡献如下:1、实现精密单点定位算法程序,在此基础上研究分析精密单点定位中传统无电离层组合模型、非差非组合模型的定位性能。研究表明:两模型各历元定位解算结果具有很好的一致性,定位结果在同一量级,差别较小。静态时,差异在±0.5cm内;仿动态时,差异在±1 cm内。不过,待估参数差异使两模型运行速度差异较大,非差非组合模型的运行速度约为无电离层组合运行速度的三倍。2、多系统精密单点定位中,由于各系统坐标基准、时间基准的差异;接收机硬件延迟的影响,使各系统间存在系统间偏差。探讨使用BDS-2或BDS-3观测数据进行GPS/BDS系统间偏差估计时存在的差异,分析GPS/BDS、BDS-2/BDS-3系统间偏差特性及BDS-2/BDS-3系统间偏差对PPP的影响。结果表明:融合BDS-2与BDS-3的观测数据进行ISB估计时,估计过程更稳定,定位精度更高,收敛速度更快;GPS/BDS系统间偏差短期变化稳定、长时间序列不具有规律性、与接收机类型强相关;BDS-2/BDS-3系统间偏差约在±10 ns以内、短期/长期变化稳定、与接收机类型相关;考虑BDS-2/BDS-3系统间偏差有助于定位精度和收敛速度的提升。3、针对非差非组合PPP引入电离层虚拟观测值加速收敛时,先验电离层虚拟观测值与实际观测值之间权比难以确定的问题,提出一种改进的验后权因子搜索方法。设计实验说明算法有效性,结果表明:改进的权因子搜索方法有效提高了非差非组合PPP的定位性能,定位精度小幅提升,收敛速度大幅提升。GPS单系统静态时,收敛时间最大提升约10 min;仿动态时,收敛时间最大提升约30 min。BDS单系统静态时,收敛时间最大提升约21 min;仿动态时,收敛时间最大提升约33 min。BDS/GPS双系统静态时,收敛时间最大提升约7min;仿动态时,收敛时间最大提升约8 min。4、对GPS/BDS双系统融合定位性能进行研究。结果表明:BDS/GPS双系统融合定位比单系统的定位结果有明显提升。相比BDS单系统,静态时定位精度提升约36.6%,收敛速度提升约68.4%;仿动态时定位精度提升约52.9%,收敛速度提升约71.4%。相比GPS单系统,静态时定位精度提升约15.3%,收敛速度提升约21.7%;仿动态时定位精度提升约22.7%,收敛速度提升约54.2%。

关键词： 北斗卫星导航系统   全球卫星导航系统   惯性导航系统   组合导航   卡尔曼滤波  

摘要： 目前，在进行靶场测试时，需要对测试弹丸进行回收检测，弹体最终掉落的位置需要人为的进行搜索，这样既耗费人力也耗费时间，所以，能准确的定位出测试弹药的落点在靶场试验中显得十分重要。基于以上的问题，本文提出了所以本文以GPS/北斗定位系统为主，捷联惯性导航为辅助系统，研究基于GPS/北斗芯片控制的组合导航系统研究，目的是为弹药提供更为精准的定位信息。　　由于美国、俄罗斯等国家都拥有自己研发的导航系统，为了防止日后战争一旦打响，敌人关闭导航系统，所以我国决定自主研发北斗卫星导航系统，近年来经过我国科研人员的不断地研发和努力，2020年7月北斗三号导航系统已经全面建设开通，这对中国来说是个好消息，同时这也是全人类的福音。　　本论文的主要研究如下：　　本论文开篇先对国内外导航系统的发展现状作了相关介绍。其次介绍了组合导航的原理算法以及误差分析，包括惯性导航的组成与分类、捷联惯导的姿态更新和数学平台、捷联惯性导航的误差方程。最后设计组合导航的硬件平台方案，包括核心开发板的选择，以及整个系统的硬件电路的设计。其次将GPS/北斗芯片与SINS通过Kalman滤波进行融合，并对组合导航系统进行仿真，通过仿真结果进行分析，得出结论，单一导航系统定位结果不准确，将GPS/北斗定位系统与捷联惯性导航系统组合后，定位精度明显提升。　　最终对组合导航系统进行地面试验测试，得到测试结果，并对测试结果进行误差分析，可以看到组合导航效果达到预期的期望。

关键词： 北斗卫星导航系统   大气可降水量   ECMWF   精度分析  

摘要： 连续运行参考站(CORS),是覆盖面广、受地形限制小、通讯距离远、精度高的卫星定位服务系统。近年来CORS系统逐渐在各个省市建立,用于国家基础建设信息化的需要。其中,CORS在气象方面的应用飞速发展。目前,GNSS技术在气象上的应用主要是反演大气可降水量(PWV)。水汽是气候变化中的重要影响因子,研究大气水汽的变化对气象造成的影响有着重要的意义。因此,本文基于辽宁省CORS中心观测数据,首先搜集了沈阳站2018年整年的探空数据,建立了适合沈阳地区的加权平均温度公式后与Bevis公式进行精度对比,同时收集了2018年7月沈阳的地面气象数据,根据相关原理计算PWV后再分别与GPS、探空数据反演PWV比对,从均方根误差、平均误差、相关系数、显著性检验四个方面来评价PWV精度,结果显示:以探空站计算的加权平均温度为真值,拟合公式的均方根误差RMSE为4.55K,平均差BIAS为3.59K,Bevis公式的均方根误差RMSE为5.24K,平均差BIAS为3.90K,拟合公式的误差小于Bevis公式,更适用于沈阳地区。利用该拟合公式解算GPS/PWV与探空站计算PWV的差值很小,精度较高;而地面水气压方法受观测条件的影响,与探空站解算PWV值差值较大,精度较低。随后,在验证了ECMWF资料可替代探空数据解算PWV作为真值使用后,利用北斗数据解算沈阳、本溪、抚顺、辽中四个站的PWV,与同期的ECMWF资料以及GPS/PWV进行比较分析发现:北斗系统反演的PWV与GPS系统、探空站解算结果都具有良好的一致性,与视为真值的ECMWF均方根误差为3.26～4.13mm,平均误差2.58～3.31mm,相关系数0.86～0.92,相比GPS/PWV,影响北斗系统精度的原因是原子钟误差、GEO卫星空间信号精度误差较大,且GEO和IGSO卫星存在跳变情况。

关键词： 捷联式惯性导航系统   北斗卫星导航系统   北斗/惯性导航松组合   中心差分卡尔曼滤波   长短期记忆网络  

摘要： 随着组合导航技术的快速发展,基于卫星/惯性松组合导航系统因其便于工程实现而被广泛采用。但当卫星信号失锁时,卫星/惯性松组合导航系统将转为纯惯性导航系统,导致精度急剧下降。针对该问题,本文对北斗/MEMS-SINS松组合可持续导航算法及其嵌入式实现方法展开研究。首先,研究捷联式惯性导航系统解算原理和北斗/MEMS-SINS松组合导航系统的基本原理,设计了基于定位定向北斗导航接收机的的北斗/MEMS-SINS松组合导航方案,介绍了松组合导航系统的状态方程和量测方程。对课题组已有的航姿测量硬件系统进行改进,增加双天线北斗卫星导航接收机,构成以STM32H743和TMS320C6748为处理核心的北斗/MEMS-SINS松组合导航硬件系统。第二,鉴于中心差分卡尔曼滤波(Central Difference Kalman Filter,CDKF)精度高、速度快的优点,对CDKF进行改进,提出一种基于新息重构和鲁棒M估计的鲁棒自适应CDKF(Robust Adaptation CDKF,RACDKF)算法,该算法采用新息重构方法解决量测信息短时异常的问题,采用鲁棒M估计方法实时估计量测噪声,以适应滤波过程中量测噪声统计特性突变的情况,提高算法的估计精度和鲁棒性。在此基础上,设计了北斗卫星导航信号正常时的北斗/MEMS-SINS松组合数据融合方法。第三,针对北斗卫星导航信号失锁时北斗/MEMS-SINS松组合导航系统精度急剧下降的问题,提出一种长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)辅助RACDKF的北斗/MEMS-SINS松组合可持续导航方法。该方法在北斗卫星导航信号正常时,采用RACDKF估计的位置误差、速度误差和航向角误差校正SINS解算结果,训练生成预测位置误差、速度误差和航向角误差的LSTM网络;在北斗卫星导航信号失锁时,采用LSTM网络预测的位置误差、速度误差和航向角误差校正SINS解算结果。实验结果表明,该方法能够提高北斗卫星导航信号失锁时北斗/MEMS-SINS松组合导航的精度和稳定性。第四,将北斗/MEMS-SINS松组合可持续导航方法嵌入到硬件系统中。设计了STM32H743和TMS320C6748的数据通信逻辑,编写了STM32H743程序和TMS320C6748程序,并通过跑车实验验证系统性能。实验结果表明,当卫星信号失锁时,北斗/MEMS-SINS松组合可持续导航系统能够持续输出有效的导航信息,速度误差不超过0.42m/s,纬度误差为3.35082e-05°(3.68m),经度误差为1.0695e-05°(1.17m),航向角误差不超过2.4°,俯仰角角误差不超过2.3°,横滚角误差不超过2°。本文的研究结果为北斗/MEMS-SINS松组合导航可持续方法的设计提供了借鉴思路,同时对促进北斗导航技术的发展具有重大意义。

关键词： 北斗卫星导航系统   GPS   卫星通信   卫星授时   时间传递  

摘要： 近年来,卫星导航技术发展迅速。卫星导航系统以精密时间测量技术为基础,实现了伪距测量,进而实现定位。同时,卫星导航系统还提供了高精度授时功能。综述了卫星导航系统的授时和时间频率传递技术、基于通信卫星的授时技术以及双向卫星时间频率传递(TWSTFT)技术等。随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的建成和提供服务,BDS授时应用研究正在快速发展。基于BDS/GNSS多系统的精密单点定位(PPP)时间传递技术已成为重点研究方向,未来将会应用于国际时间比对。同时,随着卫星通信技术尤其是低轨通信卫星技术的快速发展,低轨通信卫星授时会成为一个有潜力的研究方向。

关键词： PBN   星基增强   北斗卫星导航系统   飞行程序  

摘要： 星基增强系统(satellite-based augmentation system,SBAS)作为重要的卫星导航增强技术之一,可以有效地提高导航信号精度。2020年6月,北斗三号全球卫星导航系统全面完成星座部署,标志着我国北斗卫星导航系统具备了提供星基增强服务的能力。本文介绍了星基增强系统的基本工作原理和星基增强服务在国内外的应用现状,阐述了我国北斗星基增强系统(BDSBAS)的建设和发展情况,重点分析了基于SBAS的PBN飞行程序应用在民航业的特点和优势,并结合我国民航现有的PBN进近方式,探讨了基于BDSBAS的PBN飞行程序在我国民航业的应用前景。

摘要： 假期郊游,"路痴"爸爸是如何快速到达目的地的?野外探险,手机地图是如何准确找到你的位置的?遥远太空,空间站是如何做到精准定位和控制的?还有,"火电" "水电" "风电" "核电"又是如何聚集在一起为我们提供电能的?这些问题看似毫无关系,但其实它们都有一个共同点——离不开全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,简称GNSS)的帮助。在距离地球20 000～40 000千米的高空,全球卫星导航系统24小时不眠不休,勤勤恳恳地工作着。其中,中国独立建造的北斗卫星导航系统,更是深刻地影响着我们的生活。