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关键词： 超站仪   大比例尺地形图检验   CORS系统   免棱镜测量  

摘要： 超站仪是将全站仪与GNSS整合在一起的新型测量设备,使用超站仪测量,无须控制点,利用CORS系统和似大地水准面精化模型,采用GNSS RTK技术获取测站点坐标和高程,并按全站仪功能进行地形要素采集。本文以Trimble S6超站仪为研究对象,在大比例尺地形图测绘成果质量检验应用中提高了检验效率,实现了检验智能化。

关键词： 实时精密单点定位   轨道钟差   实时周跳探测   参数估计   软件实现   广域增强系统   北斗卫星导航系统   全球定位系统  

摘要： 实时精密单点定位技术（Real Time Precise Point Positioning,RTPPP）已经是卫星导航定位领域的一个重要研究热点。实时高精度动态定位，将是未来一个重要的导航定位技术手段。本文基于精密单点定位技术，利用BDS和GPS卫星的实时精密轨道钟差数据，实现了双频和单频的BDS/GPS实时动态精密单点定位。论文的主要内容及结论如下：\n （1）获取BDS和GPS卫星的实时精密轨道和钟差\n 本文详细推导了利用卫星的轨道钟差的实时改正数，基于广播星历恢复得到实时精密轨道钟差的计算方法。对比分析了不同实时星历对实时定位的影响，在实时星历的选取方面，给大家提供了参考和建议。系统分析了实时卫星钟差基准对定位的影响，并提出相应的处理方法。\n （2）实时周跳探测\n 本文重点分析研究了实时单频周跳探测方法以及它们的适应范围。采用相位伪距组合法，相位变化率法以及多项式拟合法联合进行实时单频周跳探测。改进了多项式拟合法的阀值选取方法，通过实验验证了其有效性。\n （3）参数估计方法\n 本文在介绍抗差卡尔曼滤波方法基础上，对标准化残差的计算方法进行改进。把改进的方法应用到本文的实时精密单点定位软件中，实验表明改进后的抗差滤波可以实现厘米级的动态定位精度。\n （4）BDS/GPS实时精密单点定位软件实现\n 在介绍了实时精密单点定位的理论基础上，作者利用C语言，实现了BDS和GPS双系统以及单系统的的实时精密单点定位。定位模式包括单频和双频实时定位，双卫星系统和单卫星系统定位。\n （5）软件精度测试\n 本文利用德国联邦测绘局(BK G)提供的实时卫星轨道钟差改正数，做了静态模拟动态实验和车载动态实验。静态模拟动态实验结果显示，双频实时动态定位精度可达厘米级，单频实时动态定位水平方向精度优于20厘米。城市郊区复杂环境下的车载动态实验结果表明，双频实时动态定位精度可达10厘米左右，单频实时动态定位精度为分米至米级。而且在卫星观测条件较差时，BDS/GPS双系统定位与GPS单系统定位相比，双系统定位精度和收敛速度都有显著提高。

关键词： 北斗卫星导航系统   手持设备   Android系统   通信功能   定位功能   数据上传功能  

摘要： 卫星导航系统广泛应用于交通运输、军事活动、野外作业、抗险救灾等重要领域，其重要程度关系国家重大利益。我国北斗卫星导航系统日趋完善，研发基于北斗系统的地面手持终端对于开发利用北斗导航卫星系统非常具有实际意义。本课题对手持设备进行了相关研究，并设计了一款基于Android系统的北斗定位通信手持终端。终端具备北斗一代定位、通信功能、北斗二代定位功能，同时兼容GPS定位，可以通过以太网将数据上传至远程服务器。\n 本文首先从总体的角度对于终端的软硬件架构进行了分析与设计，硬件方面采用了以ARM处理器为核心，外围器件主要有LCD、北斗一代、北斗二代、USB集线器、Wi-Fi电路。软件方面论文对 Android系统的架构进行了介绍，研究了Android系统硬件驱动原理，并对相关驱动进行了修改移植。为了实现数据通过有线网将数据上传，课题采用了USB接口转以太网端口的方法，终端集成USB集线器扩展USB接口，通过接入USB转以太网端口连接以太网，同时又可接入USB设备。\n 电源部分是整个终端稳定运行的关键，经过对各个模块工作情况进行初步计算，确定了手持系统的电源结构。然后从电路拓扑选择、器件选型、参数计算、原理图绘制、效率分析几个方面对充电电路、LCD背光、最小系统供电、北斗一代模块电源进行了详尽设计。通过调整反馈回路，解决了高频电路对电源输出产生串扰问题。\n 北斗应用软件主要负责北斗数据处理，其位于Android系统应用层，需要通过调用JNI中接口从北斗模块读取或向北斗模块发送数据。软件中设计了完整数据包接收控制程序，解决了从串口读取北斗数据出现不完整的问题；完成了北斗一代、二代、GPS数据处理、显示；数据上传采用基于HTTP协议的方法，支持以太网传输。\n 论文对北斗定位通信手持终端进行了详细的设计分析，最终进行了样机测试，终端运行稳定、可靠，实现了北斗定位、通信以及数据上传功能。

关键词： 北斗卫星导航系统   伪距差分   现场可编程门阵列   基线距离   定位算法  

摘要： 北斗卫星导航系统（BDS）目前具备了向亚太及周边区域提供定位、导航、授时和短报文通信服务的能力，现已进入全球化组网阶段。差分定位技术稳定、可靠的特性使其在航海领域得到了尤为充分的利用。开展高精度北斗用户设备研制，对北斗全球化和产业化具有非常重要的意义。\n 卫星定位技术发展迅速，本文介绍了GNSS的发展现状和应用需求，对北斗导航信号的结构、信号生成及伪码特性展开了论述，推导了标准单点定位理论和卫星定位的时间参考系和坐标参考系。为了提高定位精度，深入研究了差分北斗的定位原理和分类，特别研究了电离层延时和对流层延时。此外，对位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和广域差分定位方法展开了论述和推导。\n 在北斗伪距差分定位方案论证的基础上，基于MATLAB编制了伪距差分定位解算软件，软件支持北斗伪距差分定位和GPS伪距差分定位。实现了差分电文编码、解码以及伪距差分解算工作。并研究了基线距离、讯龄对伪距差分定位精度的影响，论证了定位精度和基线距离及讯龄成正比关系。\n 最后基于ARM+FPGA设计实现了北斗伪距差分定位接收机。详细介绍了伪距差分定位硬件和软件设计。基于ARM内核完成了差分信息解算、编码和解码、伪距改正和伪距差分定位等工作。实验结果表明北斗伪距差分定位接收机定位精度优于标准单点定位，性能稳定、结果可靠，达到了预期目的。本文研究向低成本高精度接收机领域迈出了积极而重要的一步。

关键词： 北斗卫星导航系统   多路径误差   特性分析   实时改正   恒星日滤波  

摘要： 为了消除影响北斗系统高精度导航服务性能的多路径误差,文章基于实测数据提取多路径误差并分析其所具有的特性,探讨不同定位解算方式中的多路径误差消除策略。结果表明,多路径误差实时改正后的单点定位结果相比原数据解算结果有明显提高;基于北斗多路径误差周期的恒星日滤波算法消除了部分周期误差,基线解算坐标时间序列的精度有了明显的提高。这两种针对多路径误差的改正方法可以为北斗系统数据处理提供参考。

关键词： 卫星导航系统   实时差分定位技术   网络RTK技术  

摘要： 实现高精度定位是中国自主研制、自主发展的北斗卫星导航定位系统的最高发展方向，其中，实时差分定位技术-网络RTK技术是近几年发展的一种高精度卫星定位技术，其以覆盖面广、全天候监测、定位精度高的特点在北斗精确定位的研究中受到重视，推动了北斗在高精度领域上的发展。\n 北斗接收机初始位置的定位、周跳的探测与修复、整周模糊度的搜索是实现实时差分定位技术的重要支撑技术，直接关系到北斗精确定位的结果，所以对这些关键性问题的研究需要受到足够的重视，本文主要研究的内容如下:\n (1)选择伪距定位算法对北斗接收机初始位置进行定位，设计一种改进的解算模型对伪距公式进行解算，该模型结合最小二乘迭代速度快、Kalman滤波精度高的特点，同时引入L-M算法保证全局的收敛性，使得接收机快速定位，且伪距定位精度高。\n (2)在周跳探测和修复问题上，本文提出一种使用三颗卫星来实现两次单差和多项式拟合结合的方法，这种方法不仅可以发现较小的周跳，和其他方法对比，可以判别发生更小周跳的卫星，最后对周跳进行修复工作。\n (3)本文基于智能遗传算法对整周模糊度的搜索进行研究，通过实验对比，提出降相关和可以随机产生多个种群的自适应遗传算法结合的方法对整周模糊度进行搜索，找出多个种群的最优个体作为正确的整周模糊度。\n (4)建立网络RTK模型步骤，对实现RTK的算法进行了验证，最后对几个影响流动站定位精度的因素进行分析。

关键词： 北斗卫星导航系统   基带数字信号处理   现场可编程门阵列   捕获算法  

摘要： 随着2013年底北斗卫星导航系统空间信号接口文件控制文件2.0版本的发布，北斗卫星导航系统作为我国自主开发研制的卫星导航系统，已经具备了亚太区域服务定位的能力，北斗产业正式进入了蓬勃发展的新阶段。北斗卫星导航系统的应用离不开用户终端设备(接收机)。而北斗基带捕获和跟踪的信号处理能力直接决定了定位的精度和实时性。因此基带信号处理是整个导航接收机的核心部分，也是其研究价值所在。\n 北斗卫星导航系统作为一个通信系统，本文从北斗基本的定位原理和信号体制结构入手，分析了其基本调制和解调方法，为后文分析基带捕获和跟踪算法做了铺垫。在研究捕获算法中，详细分析了捕获的基本理论。然后介绍了现有接收机两种常用的捕获算法，在此基础上提出了一种改进型的快速捕获算法，并对其理论推导、实现关键技术做了详细说明。在研究跟踪算法中，深入分析了锁相环、载波锁相环的 I/Q路解调法、载波锁频环和码环的基本原理，在此基础上设计了一种二阶锁频环辅助三阶锁相环作为载波环路和载波辅助下的二阶延迟锁定环作为码环的接收机跟踪环路，并对其进行了仿真说明。\n 最后根据前面的大量理论分析和仿真，在 ARM+FPGA平台上实现这些基带数字信号处理功能，并从仿真、调试和实测三个维度说明了基带算法的实现。

关键词： 北斗卫星导航系统   变形监测   软件实现   精度分析  

摘要： 研究了北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)毫米级精度变形监测算法。首先改进了TurboEdit方法,以能够探测到1周的小周跳;针对BDS星座结构给出更为高效的独立双差观测值搜索方法;对于模糊度固定,采用决策函数和序贯模糊度固定相结合的方法。在此基础上,研制了BDS变形监测软件。最后,利用变形监测试验平台的实测数据,从星座分布、解算精度等方面分析了BDS在变形监测中应用的可行性。结果表明,目前在试验区域内BDS与GPS在卫星几何分布等方面基本相当。BDS的短基线解算精度略低于GPS,但仍可达到平面1mm以内、高程2mm以内的精度水平。

关键词： 精准农业   秸秆还田   北斗卫星导航系统   信息系统  

摘要： 为满足秸秆机械化还田作业精准化管理的需要,解决还田工作中作业面积统计困难、现场核查工作量大、全局管理难以实现等若干现实问题,设计了基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业精准管理系统。系统集成北斗卫星导航定位、物联网、地理信息系统等信息技术,通过北斗卫星导航农业机械车载信息终端,实时采集、处理秸秆还田作业中的定位和状态数据,获取还田现场的高清影像。通过建立作业管理信息系统,实现作业监控、地块识别、面积量测、质量评估、指标统计和指挥调度等功能。试验结果表明,系统可以有效实现轨迹监控、灵活调度、分类统计分析,提高了秸秆还田机械化作业效率。同时,地块识别率和地块面积统计达到了作业精度要求,可以满足秸秆机械化还田作业的需要。

关键词： 原子钟特性   钟差预报   二次多项式模型   灰色系统模   北斗卫星导航系统  

摘要： 我国正在大力发展北斗卫星导航系统(BDS)，现已初步形成亚太地区的导航定位能力。对于导航系统来说，高精度的导航定位依赖于高精度的时间测量。BDS卫星搭载的是国产Rb原子钟，由于国外技术的垄断，其性能与国际领先水平具有一定差距。第二代BDS卫星提供导航服务至今已有一段时间，原子钟设备老化对原子钟的性能造成较大影响，亟需对原子钟的性能进行研究。通过与GPS的特性指标进行对比，探讨BDS的性能与国际领先水平的差距。由于原子钟所处环境较为复杂，极易受到外界环境的影响，给钟差的预报工作带来了困难。针对这些问题，本文的主要工作和成果如下：\n （1）利用精密钟差产品对GPS和BDS的不同原子钟进行特性分析，主要包括频率、频漂、稳定度等指标。分析之前先进行数据预处理，用中位数法剔除粗差。基于二次多项式拟合卫星钟差模型，得到卫星原子钟的相位、频率、频漂序列，采用哈达玛方差和 Allan方差分别计算Rb钟和Cs钟的稳定度。对于GPS，Cs原子钟频率指标优于Rb钟，但频漂指标Rb钟较大；Rb原子钟的稳定度优于Cs钟，BlockⅡR型Rb原子钟千秒稳优于选取的其他类型的原子钟，BlockⅡF-4 Rb原子钟的万秒稳指标较优。对于BDS卫星，MEO卫星钟的频率指标优于IGSO和GEO卫星，GEO卫星的频漂较大；MEO卫星钟的稳定度较高。通过BDS与GPS特性指标的对比分析，得出BDS的频率和频漂指标比GPS差一个量级，千秒稳指标与GPS相当，万秒稳稍优于GPS。\n （2）分别采用二次多项式模型和灰色系统模型进行钟差预报。选取不同类型原子钟、具有不同单调性的钟差序列，分别以2h、6h、12h钟差数据建立模型，预报不同时长的钟差数据。钟差序列单调性对预报结果精度影响不明显。随着预报时间的增长，建模数据的个数对预报影响变大。预报较短时间，二次多项式模型具有较高的预报精度；随着预报历元的增多，灰色系统具有较高的预报精度。通过研究不同采样间隔对预报精度的影响，得出灰色系统模型预报精度与采样间隔无关。针对钟差序列变化较大的情况，采用PGM(1,1)模型进行钟差预报，效果优于传统GM(1,1)模型。