卫星导航增强系统与方法的新进展

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,卫星导航增强系统与方法的新进展,内,容,提,要,1,2,增强系统开展历程和趋势,系统软件,3,5,总结与展望,增强系统关键技术发展,4,导航卫星增强系统概念,卫星定位增强系统开展,2021-1-11,导航卫星增强系统概念,利用局域、区域和广域的卫星跟踪基准站数据对导航卫星系统信号的星历、钟差、电离层大气层传播延迟等误差进展确定并向用户播报，供实时用户进展定位修正,为抑制导航卫星系统在精度、可靠性和可用性方面的脆弱性,甚至通过增加卫星或地面的测距信号源,以提高系统的导航定位的精度、可用性、,可靠性的,相关技术、方法和系统,导航卫星增强系统开展历程和趋势,基于伪距观测值,基于载波相位观测值,广域增强系统WAAS,局域增强系统LAAS,伪距单点定位,单历元双差定位,单历元非差定位,区域差分系统,常规,RTK,精密非差点定位,(PPP),广域差分定位,区域网络,RTK,广域非差精密定位,广域和区域统一的非差网络,RTK,北美：WAAS,欧洲：EGNOS,日本：MSASMTSAT Satellite-base Augmentation System,QZSS,印度：GAGAN,中国：北斗一代/二代增强系统,卫星定位增强系统的开展,广域差分,GPS,系统和,WAAS,世界已建或,在建,WAAS,系统,SA/WAAS,WAAS,EGNOS,GAGAN,MSAS,China,WAAS,的全球进展,卫星定位增强系统开展,卫星定位增强系统开展,美国,WASS,系统,欧洲,EGNOS,系统,卫星定位增强系统开展,MTSAS系统构造,Ibaraki MCS,Sapporo GMS,Fukuoka GMS,Naha GMS,User,Australia MRS,Hawaii MRS,Kobe MCS,Tokyo,GMS,GPS Constellation,MTSAT,MCS Master Control Station,MRS Monitor and Ranging Station,GMS Ground Monitor Station,KDD 128Kbs,NTT 64Kbs,卫星定位增强系统开展,日本气象局和交通部实施,为日本飞行区的飞机提供全程通讯与导航效劳,日本,QZSS,日本政府和企业联合开发的准天顶卫星系统,满足日本山地、峡谷和城市高楼区高精度车载用户导航需求的另一增强系统，系统拥有3颗高椭圆轨道IGSO卫星,能确保60度以上仰角空间至少可见到 1颗IGSO卫星,将为日本及邻近国家的GNSS效劳提供与GPS兼容的额外测距信号，从而提高定位的可用性、准确度和可靠性,卫星定位增强系统开展,北斗一代增强系统,卫星定位增强系统开展,JPL,全球差分,GPS,系统,- IGDG,NASAs global real time network,GDGPS Operations Center,Internet,Uplink,Broadcast,TDRS,Space users,Internet,Terrestrial and,airborne users,Iridium,Inmarsat,卫星定位增强系统开展,它是一个全球性精细非差定位系统,局域差分增强系统,(LASS),卫星定位增强系统开展,卫星定位增强系统开展,提高系统完好性(可靠性)的相关技术,建立卫星系统卫星安康状态的实时监测,接收机对卫星信号状态的自主监测,卫星导航广域差分和广域增强系统的关键技术,提高定位精度的相关技术,计算并发播卫星轨道和钟差的实时修正数,计算并发播广域的电离层实延迟时修正数,提高系统可用性的 相关技术,发射带有测距码的通信卫星,(GEO/IGSO/LEO),地面安置带有测距码的伪卫星,区域连续运行卫星定位效劳系统-CORS,CORS是利用GNSS技术、计算机网络技术、通信和移动通信技术组成的基准站网络，提供移动定位、动态框架等空间位置信息的效劳系统,卫星定位增强系统开展,区域性CORS不仅是动态的、区域的空间数据参考框架，同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的信息根底设施之一,建立中的我国区域GNSS连续运行参考站效劳系统,深圳,东莞,武 汉,昆明市,广东省,江苏省,沈阳市,湖北省,河南省,湖南省,杭州市,兰州市,福建省,山东省,西安市,乌鲁木齐,江西省,成 都,广西省,哈尔滨,上海市,重 庆,北京市,河北省,天津市,山西省,呼和浩特,刘经南、刘晖，2021,卫星定位增强系统开展,全国已建地区,CORS,网,刘经南、刘晖，2021,研究试验中的中国广域实时精细定位系统,卫星定位增强系统开展,增强系统关键技术开展,构造：一个参考站+假设干流动站,通信：VHF，UHF，扩频，跳频,关键技术：,动态双差相位模糊度搜索与固定OTF,精度：水平：1 至 3厘米 ；垂直：2 至 5厘米,工作距离：小于10 千米,意义：实现了实时动态精细定位，从而提供了快速测量、精细测图、工程放样和工程监控的新技术,常规,RTK,技术,常规,RTK,存在的问题,工作距离短,定位精度随距离的增加而显著降低,单参考站模式可靠性差,大的区域内作业需要屡次设站或设立多个参考站,增强系统关键技术开展,依靠通信网络将多个基准站数据实时传输到计算中心，联合假设干基准站数据解算电离层、对流层影响并用移动通讯告知用户，以提高RTK定位可靠性和精度的方法,网络,RTK,增强系统关键技术开展,网络,RTK,技术种类,VRS:,Trimble,推出,软件,:GPS-NETWORK,需要双向通信，支持,GSM,、,GPRS,通信,用户无须添置其它设备,MAX,和,iMAX:,LEICA,开发,软件,:,SPIDER,支持双向或单向通信，支持,GSM,、,GPRS,通信,用户无须添置其它设备,FKP:,汉诺威,Geo +,开发,软件,:,GNSMart,单向通信；用户需要专用解码器,CBI:,武汉大学研发，软件,:POWER-NETWORK,支持,RTK,和,PPP,；单向或双向通信；用户可选专用解码器,增强系统关键技术开展,精细单点定位技术,Precise Point Positioning，记为PPP,增强系统关键技术开展,利用某一广域的基准站网络提供的预报卫星精细星历或事后精细星历作为坐标；同时利用某种方式得到的精细卫星钟差作为钟差；用户利用单台双频双码甚至单频接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2-4dm级的精度进展实时动态定位或以2-4cm级的精度进展较快速的静态定位,精细单点定位技术是实现全球精细实时动态定位与导航的关键技术，也是卫星定位方面的前沿研究方向,精细单点定位技术挑战问题,根本观测方程,卫星和接收机伪距/相位硬件延迟UHD，非差方法无法消除，利用网的差分信息可消除,初始化时间,整周模糊度固定问题,增强系统关键技术开展,非差技术只能解实数模糊度,利用基准站估计,UHD,方法，可望解决非差模糊度固定问题,宽巷,WL,组合观测值的,UHD,影响,-,常数、稳态,增强系统关键技术开展,整周模糊度固定问题,窄巷,NL,组合观测值的,UHD,影响,-,非常数、但在一段时间符合很好,增强系统关键技术开展,整周模糊度固定问题,BJFS,站利用此方法验证的结果,增强系统关键技术开展,整周模糊度固定问题,Christian Rocken等学者于2000年提出了HiRIM区域电离层模型，该电离层模型将双差电离层残差转化为非差电离层残差，并对其进展平面拟合建模。,HiRIM,模型在反算非差电离层残差时关键是基于以下两个假设：,对于任意一组测站对，其全部共视卫星的站间单差电离层残差加权和为零；,对于某颗共视卫星，在全部参考站处的非差残差加权和为零,利用,CORS,确定区域电离层模型内插测站非差电离层改正,增强系统关键技术开展,网络RTK与HiRIM方法在理论上根本是一致的，只是具体实现时有细微区别。,HiRIM,方法与网络,RTK,的比较,增强系统关键技术进展,区别,:,网络,RTK,：基于双差残差构建误差改正模型,HiRIM,：每颗卫星分别构建误差改正模型,联系,:,当电离层薄层高度设定为,0,时，,HiRIM,方法所得非差残差中包含的双差残差关系并未发生变化,基于非差电离层改正数的网络,RTK,方法,将全部参考站划分为假设干三角子网，分别对各子网构建每颗可视卫星的基于非差电离层改正数的网络RTK方法,由于对每个子网内任意测站每颗可视卫星方向准确内插其非差电离层改正，故本方法可用于单频机,基于该方法实现了对全球PPP与区域RTK在技术上的统一和效劳上的无缝连接。使网内和网外用户基于同一种PPP数据处理模式获得不同精度需求的精细定位效劳，在此可称之为基于PPP的统一广域与区域网络RTK定位,增强系统关键技术进展,对比,基于非差的全球,/,局域网络统一,RTK,方法,传统,PPP,统一,PPP,的,RTK,网络,RTK,范围,全球,区域,/,全球,区域,解算模式,PPP,PPP,RTK,改正信息,状态域,状态域,/,观测值域,观测值域,轨道,提供,提供,提供,卫星钟差,提供,提供,提供,电离层延迟,改正,提供,提供,对流层延迟,估计,提供,提供,接收机钟差,估计,估计,估计,观测值,LC,L1/L2/LW/LN,L1/L2/LW,收敛时间,1800s,10-50s,10-50s,静态定位精度,5cm,13cm,13cm,动态定位精度,1520cm,13cm,13cm,增强系统关键技术进展,服务流程,基于非差电离层改正数的网络RTK效劳流程,增强系统关键技术进展,算例（江苏,CORS,网）,170km,试验及结果分析,基于非差电离层改正数的单频网络,RTK,方法,数据处理模式,检测站个数,检测时段数,卫星轨道,卫星钟差,rms_E (mm),rms_N (mm),rms_U (mm),模糊度收敛时间,L1,静态,9,220,igs,igs,7.9,9.5,38.5,15.1,igs,rec,7.9,10.3,38.8,14.9,brd,brd,7.7,9.0,38.4,15.0,brd,rec,8.1,10.3,38.7,15.1,L1,动态,igs,igs,9.9,13.5,42.3,20.1,igs,rec,9.9,13.4,42.0,20.0,brd,brd,9.9,13.6,42.3,20.3,brd,rec,9.9,13.5,42.0,20.1,注：数据采样间隔为,30s,算例（广州,CORS,网）,44km,试验及结果分析,基于非差电离层改正数的单频网络,RTK,方法,数据处理模式,检测站个数,检测时段数,卫星轨道,卫星钟差,rms_E (mm),rms_N (mm),rms_U (mm),模糊度收敛时间,L1,静态,1,154,igs,igs,8.3,8.3,39.8,11.2,igs,rec,8.1,7.5,36.5,11.1,brd,brd,8.1,7.4,37.2,11.5,brd,rec,8.1,7.5,36.6,11.2,L1,动态,igs,igs,9.1,10.7,38.1,17.4,igs,rec,9.2,10.6,37.8,17.2,brd,brd,9.5,10.4,38.2,17.6,brd,rec,9.3,10.4,37.6,17.3,注：数据采样间隔为,30s,总结与展望,实时卫星精细轨道、钟差，非差模糊度搜索和完好性方法仍然是增强系统研究的重点和热点,基于非差电离层改正和硬件延迟别离技术的网络RTK方法实现了精细单点定位PPP和网络RTK技术的统一,基于区域非差电离层改正和硬件延迟别离技术的网络RTK方法实现了区域增强系统和广域增强系统的统一,GNSS在实时定位精度、可靠性和可用性方面存在脆弱性，局域、区域和广域增强系统是现在和未来都有许多需求而要研究和开展的系统,谢谢大家！,感谢提供图片的网络,!,谢谢观赏,