我国RBN-DGPS基站改造与建设方案研究文献综述

 2022-10-28 14:52:01

文献综述(或调研报告):

为圆满完成本课题研究,撰写毕业论文,需要研读一定数量的参考资料。主要参考文献及其内容、作用综述如下:

全球定位系统(GPS),属于双频测距的全球卫星定位系统,它可在全球、全天候情况下,为陆海空用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。它主要提供两种定位服务,即精确定位服务(PPS)和标准定位服务(SPS)。由于精确定位服务不公开提供,而标准定位服务又人为地降低了定位精度,致使需要高精度定位的民用用户使用差分技术,提高标准定位服务的定位精度,从而形成了差分全球定位系统(DGPS)。其工作原理是:把已知的测定点作为差分基准点,在差分基准站安装基准 GPS 接收机,并用 GPS 接收机连续地接收 GPS 信号,经过处理,与基准站的已知位置进行比对,求解出实时差分修正值,以广播或数据链的传输方式,将差分修正值传送至附近 GPS 用户,以修正其 GPS定位解,提高其局部范围内用户的定位精度。现在船舶上常用的无线电指向标/差分全球定位系统(RBN/DGPS)是一种新型、高精度、全天候的海上导航定位系统,它利用航海无线电指向标来播发差分修正信息,向用户提供高精度服务的助航系统,广泛应用于海洋测绘、航道测量和疏浚、船舶进出港狭窄水道导航定位、海上交通安全管理、航标定位、海上救助打捞、海洋渔业及其他海上作业,在我国沿海已实现了多重覆盖。

根据国际航标协会(IALA)公布的数据显示,全球已有 50余个国家和地区,运行中的沿海无线电信标差分全球定位系统(RBN-DGPS)台站达 400余座。为打破GPS系统的垄断定位、摆脱过分依赖GPS系统的局面、克服单一依靠GPS系统进行差分定位所产生的局限性和风险性、满足用户的高精度导航和定位需求,研究和发展多星兼容的GNSS导航卫星应用设备成为解决上述问题的根本途径,并逐渐得到了各个国家的普遍重视。俄罗斯GLONASS现有30颗工作卫星,且已实现与GPS/Gialilue在L1频点上兼容和互用。欧洲Gialilue系统也将由30颗卫星组成,并可提供精度1m的民用信号,它与GPS在L1和L5频点上实现兼容和互用。作为中国正在实施的自主发展,独立运行的全球卫星导航系统——北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System,简称BDS)与美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统以及欧洲的Galilue系统并称为全球四大卫星导航系统。而现行的RBN-DGPS台站绝大部分还未实现与北斗卫星系统的兼容,针对这一现状及问题,不少科研单位和工作者进行了分析、BDS和 GPS兼容的 RBN-DGNSS系统研究及播发试验。

现状及问题分析中,李鹏宇,张平等介绍了我国台站工作现状,论述在航海实践中的作用,探讨系统功能升级的现实需求,指明实现功能升级的途径。丁宏才2000年在《青岛远洋船员学院学报》发表的文章中对中国沿海RBN-DGPS建设情况及RBN-DGPS系统组成、工作原理进行了介绍,重点说明了使用RNB-DGPS存在的问题。2001年发表的文章中论述和介绍了我国RBN-DGPS的现况及使用该系统应注意的问题。在2002发表的文章中论述了在美国于2000年宣布取消GPS系统的可选择性码SA后,发展和使用RBN-DGPS系统存在的问题。李鹏宇,张平介绍了我国台站工作现状,论述在航海实践中的作用,探讨系统功能升级的现实需求,指明实现功能升级的途径。

系统研究模块,周健华介绍了我国的北斗卫星导航定位系统,提出了将现有RBN/DGPS台站建设成可同时播发GPS和北斗差分修正信息的RBN/DGNSS台站的设计方案,并用实践论证了这一方案的可行性。孙强,石顺锋,沈莉等提出了一种DGPS和DBDS兼容工作的RBN-DGNSS系统设计方案,通过试验验证了其可行性。陈振基于BDS/GPS网络伪距差分定位方法进行了详细的研究,并通过CORS站和车载实测数据对BDS/GPS网络伪距差分方法进行了大量的试验分析。王成,崔健慧,施闯等提出北斗伪距差分和北斗/GPS联合伪距差分算法,并利用中国北斗沿海差分台站播发信号进行陆地定点和海上动态测试。蒙聚杰,符杰林,王玫等在差分GPS的基础上,提出和构建了基于北斗/GPS的组合伪距差分系统,该系统产生的伪距改正数能显著的提高用户的定位精度。同时,由于RTCM2.X格式没有定义北斗系统的伪距差分电文格式,本文提出一种改进的RTCM差分电文使其适用于北斗系统用户,以便于北斗用户使用此数据传输协议进行差分定位。柴进柱,黄永军等介绍了我国的北斗沿海差分导航与精密定位服务系统的系统设计、系统关键设备和软件,详细阐述了北斗移动窗口平滑伪距差分定位算法、BDS GPS 联合解算方法、北斗三频网络 RTK 定位方法等关键的定位数据处理理论和方法,并对该系统的实际定位效果进行了简要分析。

播发试验部分,刘睿文,鞠津京,钱苏芬等针对传统内河道测量定位所存在的基准及精度不完全统一、无线网络信号不稳定、差分传输距离受限等问题与不足,通过分析长江南京航道局在稠林矶建立的一座兼容BDS、GPS的双模差分信标台系统,对该系统的基准站坐标和稠林矶测试点的精度进行了测试,为BDS在长江航道的示范性应用提供了技术参考。刘嘉华,俞毅对大戢山台站和距离大戢山台站220公里的江苏如皋对台站信号进行定点测试,对2013年1月在长江口和黄河北部的实验数据进行分析,发现北斗伪距差分改正定位的水平定位精度可达1米以内(95%置信度),相对北斗单点定位方式,水平定位精度有明显改善。李鹏宇,王翔通过简述北斗卫星导航系统概况、三灶RBN/DGNSS系统建设情况,分析该系统运行中出现的一些问题并提出对策。云泽雨介绍了国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)104特委会全球卫星导航系统服务标准,并基于2.3版定义了北斗系统差分应用的电文,于 2013 年底在天津上古林建立了试验播发台站,通过试验验证了航海无线电指向标载频上同步播发差分北斗和差分GPS信息的可靠性,为北斗系统航海应用及其国际海事标准化提供了有益的参考。王成介绍了基于沿海无线电信标的差分定位系统及其应用情况,设计了兼容北斗和GPS的沿海无线电信标差分系统,详细分析了北斗伪距差分和定位算法,给出了基于国际海运事业无线电委员会(RTCM)标准的差分北斗信息的编解码流程。2013年底,在天津北塘实现了RBN-(DBDS DGPS)的实验播发,并在信号覆盖的环渤海区域进行了动静态测试。试验结果表明:在台站信号300公里覆盖范围内,BDS和GPS单独实时差分水平定位精度相当,优于1.5米(95%置信度),BDS/GPS联合实时差分定位精度更优。孙强,石顺锋,沈莉提出了一种DGPS与DBDS兼容工作的RBN-DGNSS系统设计方案,通过在蒿枝港差分站开展了试验和测试工作验证了其可行性。周健华设计了将现有RBN/DGPS台站建设成可同时播发GPS和北斗差分修正信息的RBN/DGNSS台站的设计方案,广东海事局北海航标处主要集中在防城港和北海进行了测试验证了其可行性。

参考文献:

[1] 王成,崔健慧,施闯等. 中国沿海RBN-DGNSS系统北斗差分定位性能测试及分析[J]. 大地测量与地球动力学,2015,03:412-415.

[2] 刘睿文,鞠津京,钱苏芬. 双模信标差分系统在长江下游深水航道建设中的应用探讨与实现[J]. 中国水运.航道科技,2016,03:67-74.

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