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关键词： 北斗卫星导航系统   低轨卫星   风云三号C星   星载GPS   联合定轨   测站分布   周跳探测与修复   差分码偏差  

摘要： 本文针对BDS地面测站网络布设不均匀、北斗地球静止轨道卫星定轨精度较差等问题,围绕使用星载GNSS数据及地面测站观测数据联合定轨以提升导航星轨道精度的试验展开研究。内容涉及星载数据质量分析、卫星端差分码偏差改正、周跳探测与修复、定轨增强试验及影响分析等。主要工作和结论如下:1.论述了卫星精密定轨的基本理论及GNSS数据预处理理论相关内容。重点推导了卫星的运动方程和变分方程;给出了两类无几何无电离层组合模型,并对历元间差分后的组合观测值进行了实测数据检验;对星载BDS观测数据进行了质量分析。2.考虑用户使用的频点与参考的钟差基准不一致情况,推导了卫星端差分码偏差在伪距单点定位、精密单点定位下的改正公式,并推导了由于BDS B1B2、B2B3、B1B3频点之间卫星端差分码偏差存在闭合差导致改正公式的不同表达。通过实测数据试验表明差分码偏差对伪距定位的影响在dm-m量级,BDS双频定位甚至比单频定位差;对静态、动态精密定位影响分别在mm-cm量级、cm-dm量级。通过伪距定位、精密定位实验验证了闭合差的存在,指出对动态精密单点定位影响在cm量级,需考虑该项误差。3.针对数据采样间隔大且电离层扰动的问题,提出了一种北斗三频非差观测数据实时周跳探测与修复的新方法。算法的核心创新点是:在实数域内优选出两组无几何无电离层组合,联合仅含B3相位的伪距相位组合,在较小搜索区间内两次直接取整即得修复值。此外,对算法作了如下优化:对含有电离层残差的组合观测量通过估计电离层延迟进行更新;对最不敏感周跳±(1,1,1)进行二次验证。选取不同量级大小的模拟周跳和频繁添加不敏感周跳两个实验验证,结果表明新方法可以修复北斗三个频点的所有周跳。4.评估了低轨卫星(LEO)增强导航星定轨试验结果。首先使用“两步法”检核了三颗LEO即HY2A、GRACE-A、JASON-2的定轨精度。其次评估了LEO轨道高度及倾角对定轨增强结果的影响,表明在区域测站分布时需视可视弧段具体分析,国内6个测站下加入1颗LEO时不同的LEO差异在dm量级,2颗LEO时差异在6cm。再次使用150个地面测站分析了14种测站布局联合3颗LEO的增强结果,提出了“亚海”、“亚太”测站分布等概念,比较了全球均匀与区域密集、不同区域密集之间的结果。最后评估了区域测站布局情况下星载观测数据的增强效果。5.分析了星载BDS对北斗卫星定轨增强的结果。使用搭载有GPS/BDS双模接收机的风云三号C星观测数据,在全球、区域测站情况下均进行BDS单系统、GPS/BDS双系统定轨增强实验。结果表明LEO的加入对BDS GEO卫星轨道切向精度改善在50%以上,其余卫星及方向也有改善,可视弧段钟差重叠精度提升在亚纳秒量级。对三种不同定轨策略的增强结果进行了比较,表明CODE 5参数+切、法向常量经验力定轨结果最优。

关键词： 北斗卫星导航   自动转向   路径跟踪   拖拉机   辅助驾驶  

摘要： 拖拉机辅助驾驶技术是农业机械自动化与智能化的发展要求,对实现精准农业具有重要意义。拖拉机辅助驾驶系统不仅可以减轻驾驶员的工作强度,还可以提高作业精度和生产效率。本文对拖拉机辅助驾驶技术中自动转向和路径跟踪算法进行了研究,以DF904拖拉机为研究对象,结合北斗卫星高精度定位设备,采用PID算法控制实现自动转向、变论域模糊算法控制实现路径跟踪。且通过遗传算法对PID参数值进行了优化,通过仿真和试验进行了验证。主要研究工作和结果具体如下:(1)确定了拖拉机自动导航系统的总体方案以及硬件选型,卫星导航辅助驾驶系统由路径跟踪系统和自动转向系统两部分组成。根据这两个系统的功能要求,分别进行了硬件的选型及集成。(2)自动转向控制算法设计。通过分析台架试验数据,获得拖拉机转向数学模型,根据转向模型,在Matlab环境下通过遗传算法确定了合适的PID参数值,并在Matlab/Simulink环境下进行了转向仿真试验,从理论上验证了采用遗传算法优化PID参数以控制自动转向的精确性。(3)路径跟踪控制算法设计。针对在农田坑洼不平、路面复杂实际状况下,拖拉机按预定路径行走时具有较强的非线性和不确定性,以及在路径偏差较小时会出现控制精度较低等情况,本文在模糊控制的基础上引入变论域模糊控制理论,利用模糊控制器来动态改变输入输出论域,即在模糊规则不变的情况下让初始论域随输入的变化而变化,解决了模糊控制在“零点”(偏差很小)附近控制精度低的问题。并且在Matlab/Simulink环境下进行了路径跟踪仿真试验,仿真结果表明,变论域模糊控制能有效地对拖拉机行驶进行路径跟踪。(4)试验研究。试验包括台架试验和路径跟踪试验。其中台架试验分别是在未加任何算法控制下以及采用PID算法控制下进行试验,通过试验确定了拖拉机的转向模型和PID控制下的转向性能。路径跟踪试验分别为在平坦路面和坑洼路面上,行驶速度为3km/h、4km/h时的直线路径跟踪,试验表明,在平坦路面上横向位置平均误差均小于3cm;在坑洼路面上遇障碍偏航后拖拉机能快速、准确地纠正偏差,返回预定路径。本文完成基于北斗导航的拖拉机辅助驾驶系统的相关研制,并通过仿真和试验测试了系统的性能。试验表明,该卫星导航辅助驾驶系统可实现拖拉机按预定路径自动行驶。

关键词： 北斗卫星导航系统   精准农业   应用  

摘要： 卫星导航系统是利用人造地球卫星(以人造地球卫星作为导航台)对载体进行定位和导航的'星基无线电导航系统'.北斗卫星导航系统是我国拥有自主知识产权的卫星导航定位系统,可满足精准农业领域中的高精度定位等要求,是我国未来精准农业技术发展的核心部分.基于此,文章就北斗卫星导航系统在精准农业中的应用进行简要的分析,希望可以提供一个有效的借鉴,从而更好地促进现代农业的发展.

关键词： 弹道落点   弹道测量   Kalman滤波   正交多项式   北斗卫星导航系统  

摘要： 对敌军实施精确打击,尽可能地使用少量的弹药达到预期作战效果,低成本的简易修正弹以其较高的消费比成为首选,是各个国家的重点研究方向。在进行弹道修正时,需要对部分弹道的弹道轨迹测量数据进行处理,准确地预报弹道落点,通过与目标的信息比对,得到落点偏差作为弹道偏差量,形成修正指令。因此,对测量数据进行滤波处理,提高预报弹道落点精度,是弹道修正弹药智能化的关键技术。文中采用Kalman滤波方法对卫星导航测量的部分弹道数据进行处理,滤除其中的干扰信号,为计算弹道偏差量提供较高精度的数据。介绍了常用外弹道测量方法、卫星导航系统的组成以及基于卫星导航的测量方案。对气象数据处理、外推误差、弹道参数误差和测量误差等影响外推落点精度的因素做出了分析。综合考虑滤波精度和算法复杂度,本文采用质点弹道模型、扩展Kalman滤波方法和无迹Kalman滤波方法,建立了弹道滤波模型和外推弹道模型。论文根据仿真的北斗卫星导航系统测量数据分析计算,采用正交多项式拟合方法对滤波初值进行估计,选用拟合后的末端数据和同一时刻的测量数据分别作为滤波初值,应用上述的两种方法进行仿真计算。结果表明,前者的滤波收敛速度比后者的滤波收敛速度提高18%50%;两者的弹道参数估计误差最大值分别是卫星接收机正常工作时测量误差的39%和25%;扩展Kalman弹道滤波模型、无迹Kalman弹道滤波模型和外推弹道模型有较高的精度。

ISBN: (纸本)9787114138324

关键词： 二等水准   测量误差   分析   消除方法   刍议  

摘要： 伴随现代工程建设项目数量的增加,为测绘行业的可持续发展营造了理想的发展环境,特别是二等水准测量应用的范围逐渐扩大。然而,在实践过程中仍存在多种误差,对测绘工作的开展产生不利的影响,制约工程项目质量的全面提升。基于此,文章将二等水准测量作为研究重点,对其误差展开了深入地分析,提出了有效的消除方法,希望有所帮助。

关键词： 电子海图   北斗卫星导航系统   定位   导航  

摘要： 随着海洋经济的高速发展,海上航行的船舶越来越多,利用先进技术手段进行船舶导航管理已经成为船舶导航发展的趋势。电子海图显示与信息系统集信息显示、导航管理等功能于一身,已经发展成为重要的航海工具。通过北斗卫星导航系统,电子海图不仅可以显示海上静态环境信息,还可以将船舶实时位置、航行速度、航行方向等动态信息显示在屏幕上。船舶驾驶员可以根据海图上的信息做出正确的判断,保障航行安全,提高航行的效率。本文在研究北斗卫星导航系统和电子海图相关理论的基础上,设计了以电子海图为核心的北斗海上导航系统。该系统具备电子海图的基本功能,包括海图缩放显示、颜色方案、语言选择等。进一步,通过北斗卫星导航系统,该系统可实现海上船舶实时定位、航线设计等功能。论文首先研究了北斗卫星导航系统及其接收机的工作原理,并在充分分析S-57数字式海道测量数据传输标准和S-52电子海图显示规范的基础上,使用内存映射技术进行海图数据的读取。然后,通过遍历点线面数据链表,实现电子海图显示和基本的海图功能。接着,设计以UM220-III N模块为核心的北斗接收机硬件电路,并编写串口通信程序和数据解析程序,获取和解析北斗定位与导航数据,实现海上船舶的实时定位。最后研究基于航路点的航线设计方法,并在电子海图上实现航线设计、航线管理、导航参数计算等导航功能。通过该导航系统,船舶驾驶员可以在航行过程中快速地获取船舶的实时位置,及时躲避危险海域。同时根据实际需要,船舶驾驶员可以在电子海图上进行航线设计、航线管理、计算导航参数等操作。当船舶出现偏离计划航线时,驾驶员可以根据系统的偏航提示及时地做出航行方向纠正,从而保障了航行安全。该系统充分利用电子海图和北斗卫星导航系统的特点,简化了船舶驾驶员的操作,有效地提高了船舶的导航效率。

关键词： 北斗卫星导航系统   一代定位系统   二代定位系统   蓝牙   微控制单元  

摘要： 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务、并具短报文通信功能。北斗盒子是一款可以通过蓝牙BLE 4.0协议传输北斗一代卫星通信定位数据(RDSS)和北斗二代卫星定位数据(RNSS)到手机端APP的终端。使用一部安装有专业测试软件的安卓手机,并将终端通过蓝牙连接手机端APP,可在手机端读取终端的北斗信息,实现北斗数据的上报及北斗产品之间的相互通信;终端支持“OK模式”“SOS模式”“追踪模式”等三种适用于不同环境的工作模式。此终端的使用方式可取消机房通过数据线使用上位机软件进行测试的过程,极大的提高北斗产品的便携性及适用人群范围。此款产品主要针对户外徒步旅行或者自行车爱好者使用。

关键词： 水准测量   高程测量   数字水准仪   Dini03   误差分析   数值分析   地震   地动  

摘要： 地震水准测量与常规水准测量不同,针对Dini03数字水准仪在使用中存在影响精度的误差,本文从实际工作出发,结合规范等分析误差的来源并提出合理的解决办法。

关键词： 北斗卫星导航系统   周跳探测   周跳修复   双差检测量   小波变换  

摘要： 北斗导航系统是我国自主研发的导航定位系统,完全建成之后可为全球用户提供导航定位服务,是继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS之后又一成熟的导航定位系统。北斗导航系统已经在国民生产生活的多个领域发挥巨大的作用,对社会的发展带来很大的效益。载波相位观测量是导航系统中的重要观测量,具有广泛应用,周跳问题又是载波相位应用技术中的特有问题。周跳的存在影响北斗导航定位的准确性,使用载波相位观测值进行高精度定位时必须保证观测值的"干净",因此进行周跳探测修复是载波相位观测值使用中一项至关重要的工作。论文首先介绍了北斗导航系统目前的发展状况,从载波相位观测值的使用入手,引入了载波观测值中存在的周跳问题。阐述了北斗导航系统的信号特征,基本观测量及其线性组合,导航定位中存在的误差及其误差处理方法。阐述关于周跳的基本理论,如定义和产生的原因,对定位精度的影响,探测周跳时检测量的构造等。对几种常用周跳检测量做了对比分析,总结了各自优缺点,并最终选择双差检测量作为本次论文实验的周跳检测量。其次,论文以GPS周跳探测与修复方法为基础,分析了小波变换法在周跳探测修复中的应用现状。小波变换常被用来进行周跳探测而非周跳修复,论文对小波变换法做了进一步的探讨研究,提出用小波变换法探测周跳后,直接进一步修复周跳的方法。其基本原理是利用小波变换对检测序列进行多尺度分解,不含周跳时序列是光滑的,若分解之后高频系数出现奇异值,说明存在周跳。对奇异值插值替换,再将替换之后的高频系数和低频系数组合进行重构信号,与原始信号做差,得到周跳位置的差值,进行周跳修复。通过对修复之后的序列再次检测,如果高频系数依然存在奇异值,则继续替换修复。重复以上步骤,直到高频系数不再出现奇异值为止,即完成周跳修复。北斗系统存在地球静止轨道卫星,这是GPS系统中没有的,其对观测值影响较大,因此构造双差检测量时充分考虑到北斗的这一独特性。最后,论文进行具体的实例分析,验证了所提方法的有效性,小波变换可以直接修复周跳。同时发现了其中的不足,即修复过程是逐次完成的。概括了本文所做的工作和取得的成果,为之后的相关研究奠定基础。