BDS3/INS紧组合单点定位测速性能分析
发布时间：2021-12-10 15:45
为验证BDS-3在动态环境下的定位性能,利用BDS/INS紧组合定位技术,构建基于BDS3伪距及伪距率观测值的状态和量测模型,基于实测数据,以定位、测速精度为评价指标分别比较BDS2、BDS3、BDS2+3与INS紧组合定位、测速结果。实验结果表明:BDS3/INS伪距紧组合相比BDS2/INS紧组合定位精度提升58.0%,尤其在高程方面提升明显;测速精度提升6.0%,在动态环境下BDS3定位、测速性能优于BDS2。由于BDS3的加入进一步优化可视卫星几何分布,且BDS3具有更高的伪距测量精度,BDS2/BDS3/INS紧组合定位系统相比单系统紧组合有着更好的定位稳定性和可用性,其定位精度相较BDS2/INS紧组合提升45.6%,测速精度提升27.8%。
【文章来源】：测绘工程. 2020,29(06)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
BDS2/BDS3/INS紧组合实验平台实物图
图2为实验过程中PDOP值和卫星数的变化情况。由于BDS3刚建成基本系统,实验过程中BDS3可见卫星数目只有3～5颗,BDS3卫星定位的可用性难以得到保证;BDS2卫星数有所增多但在此实验过程中BDS2卫星空间几何结构欠佳,PDOP值有较大波动;BDS2+BDS3双系统则能保持较多的卫星数和较优的空间几何结构,始终优于单一系统。本文使用商业软件Inertial Explorer的事后差分紧组合定位解作为参考真值,实验场景及轨迹如图3所示。
本文使用商业软件Inertial Explorer的事后差分紧组合定位解作为参考真值,实验场景及轨迹如图3所示。分别计算BDS2/INS,BDS3/INS,BDS2/BDS3/INS伪距/伪距率紧组合定位结果并与参考真值作差得到相应的定位误差,如图4-6所示。图5中有几处误差显著较大的偏差点,结合图2进行分析:此处BDS3的PDOP值始终小于4,BDS3卫星分布结构较好,而卫星的定位精度与观测量的精度、卫星的分布结构都有关系[15],此处组合定位解误差较大可能是因为此处BDS3伪距观测值包含较大误差,从图6可以看到双系统组合定位也受到了此误差的影响。另一方面,从图2和图5可以看到,在563 992～564 033 s时间段内,BDS3可见卫星数只有3颗,BDS3伪距单点无法完成定位,而BDS3/INS紧组合仍能保持一定的定位精度。由于实验平台围绕体育场行驶了4圈,且体育场四周存在不同程度的遮挡情况,引入了不同程度的粗差,因此图4-6误差曲线具有显著的周期性,这与图2中PDOP值的变化趋势也保持一致。不同组合方式下遮挡引起的误差变化趋势是一致的,因此3种组合方式误差变化的周期和峰值出现时刻也是一致的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用[J]. 段顺利,孙伟,吴增林. 电子科技大学学报. 2019(02)
[2]北斗卫星导航系统/美国全球定位系统载波相位相对定位全球精度分析[J]. 周乐韬,黄丁发,冯威,陈武,张熙,严丽. 中国科学:地球科学. 2019(04)
[3]基于部分模糊度解算的BDS/GPS组合RTK算法[J]. 刘伟,李长庚,满小三. 测绘工程. 2018(09)
[4]北斗三号系统进展及性能预测——试验验证数据分析[J]. 杨元喜,许扬胤,李金龙,杨诚. 中国科学:地球科学. 2018(05)
[5]GPS/BDS/INS tightly coupled integration accuracy improvement using an improved adaptive interacting multiple model with classified measurement update[J]. Houzeng HAN,Jian WANG,Mingyi DU. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(03)
[6]基于空间双曲交会的GNSS伪距单点定位算法[J]. 王琰,张传定,车通宇. 测绘工程. 2017(07)
[7]星间差伪距/伪距率BDS/GPS/INS紧组合系统[J]. 孟凡效,孙红星,丁学文. 导航定位学报. 2017(02)
[8]基于UKF的北斗/INS组合导航[J]. 王维锋,徐万里,聂挥宇. 四川兵工学报. 2013(08)
硕士论文
[1]GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究[D]. 傅丽娟.合肥工业大学 2017
[2]GPS/INS组合导航算法研究与实现[D]. 刘帅.解放军信息工程大学 2012
[3]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
本文编号：3532920
【文章来源】：测绘工程. 2020,29(06)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
BDS2/BDS3/INS紧组合实验平台实物图
图2为实验过程中PDOP值和卫星数的变化情况。由于BDS3刚建成基本系统,实验过程中BDS3可见卫星数目只有3～5颗,BDS3卫星定位的可用性难以得到保证;BDS2卫星数有所增多但在此实验过程中BDS2卫星空间几何结构欠佳,PDOP值有较大波动;BDS2+BDS3双系统则能保持较多的卫星数和较优的空间几何结构,始终优于单一系统。本文使用商业软件Inertial Explorer的事后差分紧组合定位解作为参考真值,实验场景及轨迹如图3所示。
本文使用商业软件Inertial Explorer的事后差分紧组合定位解作为参考真值,实验场景及轨迹如图3所示。分别计算BDS2/INS,BDS3/INS,BDS2/BDS3/INS伪距/伪距率紧组合定位结果并与参考真值作差得到相应的定位误差,如图4-6所示。图5中有几处误差显著较大的偏差点,结合图2进行分析:此处BDS3的PDOP值始终小于4,BDS3卫星分布结构较好,而卫星的定位精度与观测量的精度、卫星的分布结构都有关系[15],此处组合定位解误差较大可能是因为此处BDS3伪距观测值包含较大误差,从图6可以看到双系统组合定位也受到了此误差的影响。另一方面,从图2和图5可以看到,在563 992～564 033 s时间段内,BDS3可见卫星数只有3颗,BDS3伪距单点无法完成定位,而BDS3/INS紧组合仍能保持一定的定位精度。由于实验平台围绕体育场行驶了4圈,且体育场四周存在不同程度的遮挡情况,引入了不同程度的粗差,因此图4-6误差曲线具有显著的周期性,这与图2中PDOP值的变化趋势也保持一致。不同组合方式下遮挡引起的误差变化趋势是一致的,因此3种组合方式误差变化的周期和峰值出现时刻也是一致的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用[J]. 段顺利,孙伟,吴增林. 电子科技大学学报. 2019(02)
[2]北斗卫星导航系统/美国全球定位系统载波相位相对定位全球精度分析[J]. 周乐韬,黄丁发,冯威,陈武,张熙,严丽. 中国科学:地球科学. 2019(04)
[3]基于部分模糊度解算的BDS/GPS组合RTK算法[J]. 刘伟,李长庚,满小三. 测绘工程. 2018(09)
[4]北斗三号系统进展及性能预测——试验验证数据分析[J]. 杨元喜,许扬胤,李金龙,杨诚. 中国科学:地球科学. 2018(05)
[5]GPS/BDS/INS tightly coupled integration accuracy improvement using an improved adaptive interacting multiple model with classified measurement update[J]. Houzeng HAN,Jian WANG,Mingyi DU. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(03)
[6]基于空间双曲交会的GNSS伪距单点定位算法[J]. 王琰,张传定,车通宇. 测绘工程. 2017(07)
[7]星间差伪距/伪距率BDS/GPS/INS紧组合系统[J]. 孟凡效,孙红星,丁学文. 导航定位学报. 2017(02)
[8]基于UKF的北斗/INS组合导航[J]. 王维锋,徐万里,聂挥宇. 四川兵工学报. 2013(08)
硕士论文
[1]GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究[D]. 傅丽娟.合肥工业大学 2017
[2]GPS/INS组合导航算法研究与实现[D]. 刘帅.解放军信息工程大学 2012
[3]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
本文编号：3532920
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