【阅读笔记】Kinematic On‐the‐Fly GPS Positioning Relative to a Moving Reference

Hermann B R, Evans A G, Law C S, et al. Kinematic On‐the‐Fly GPS Positioning Relative to a Moving Reference[J]. Navigation, 1995, 42(3): 487-501.

单词解释

Antenna swap:天线交换
pseudokinematic:伪运动学
ambiguity:双关、歧义;模糊度
缩写解释:OTF:on-the-fly,一个个人觉得比较好的翻译:在航计算

摘要翻译

在后处理模式中使用on-the-fly(OTF)定位算法来精确确定两个天线之间的矢量。该算法既以静态天线和移动天线之间的标准差分形式使用,也以两个移动天线之间修改的相对形式使用。两次实验测试:第一次测试使用了一个带有天线的转台,天线相对于固定的参考位置运动。通过对仪器的静态调查获得了独立的真实数据。第二次,天线安装在车顶上。这两辆车驾车经过,其中一辆车上安装的摄像机进行记录。视频帧用GPS进行时间标记,车辆之间的距离是通过观测附在第二辆车上的标尺获得的(标尺已知,通过视觉测量距离),对固定和移动参考站点的数据进行了分析。

Introduction

给定至少四颗卫星和一段时间(通常为几秒或几分钟)的不间断数据,可以在20公里及以上的中短基线范围内自动确定整周模糊度。
On-the-fly动态定位:通过确定的整周模糊度,精确确定移动天线相对于静态天线的位置。OTF的一般的情况:所有站点都相对于地球和彼此运动(动对动)。

RELATIVE OTF

Remondi 博士确定了将静态参考OTF算法转变为动态参考OTF算法所需的更改。在静态参考OTF算法的情况下,参考站点是固定的,并且其位置是先验已知的。参考天线通常设置在大地标记上。流动站站点的近似动态轨迹由初步差分GPS解决方案确定。需要此步骤来限制整数循环的可能性。误差体积内的整数试验将选择范围缩小到与整个所需时间间隔内的相位观察结果一致的集合。一旦确定了整数,双差解就会提供流动站相对于参考点的精确运动轨迹。
从静态参考到动态参考的变化仍然需要参考站点在每个时间步的绝对位置。必须通过另一种方法找到该位置,而不是先验地知道该位置。即使考虑了选择性可用性 (selective availability, SA) 的影响,从平滑伪距中找到的导航解决方案应该足以满足大多数应用。现在,根据动态参考而不是根据固定的绝对参考找到流动站,连接两个站点的矢量将具有厘米级精度。

TEST DESCRIPTIONS

(两个)测试都是为了证明OTF算法在没有静态初始化的情况下可以执行差分和相对定位的精度。
• 第一个是动对静,真值依靠最小间隔的静态距离测量。
• 第二个是动对动,真值计算依靠摄像头记录的视频。
TURNTABLE TEST RESULTS(“转盘”测试结果)
对应摘要“第一次”实验。
转盘上固定两个臂(arm),静止(案例I)、10°/s(案例II)、30°/s(案例III)三种运动状态。

案例IV:一根天线在转盘上,一根在三脚架上,转盘静止。效果如下,图6:
在这里插入图片描述
案例V:两根天线都在转盘上,间距2.9994米(精确测量、在实验中10°/s旋转,但两者之间的距离保持这个值恒定),结果如下,图7:

在这里插入图片描述

图7:GPS时间 172200 秒左右有对称性。这个特定的时间接近于转盘到达其行程终点并反转方向的瞬间。很明显,噪音的特征在这段时间内被反映出来,正如转盘折回其路径时所预期的那样。小偏差可能是由于天线相位中心位置偏移。
在这里插入图片描述

真实结果与 GPS 结果之间约1cm的差异,作者归因于:天线相位中心位置的不确定性、多路径和插值函数中的模型误差。

VEHICLE DRIVE-BY TEST RESULTS 车辆驾驶测试结果

对应摘要“第二次”实验。
两辆车,每一辆车都安装了天线,由摄像机对另一车上的标记进行探测,用获得的图像确定两车距离。GPS标注在视频帧上面。
作者认为:大部分误差是由于插值函数造成的,而不是 GPS 解决方案中的误差。

Summary

定位测试结果使用OTF算法呈现,该算法针对2种情况处理精确的GPS接收器相位测量:
1. 固定天线和移动天线之间的差分定位。天线距离的真值是确定的。
2. 两个移动天线之间的相对定位天线(车辆drive-by测试)。
借助于L1频率伪距,L1和L2频率相位测量之间的整数波长可以通过OTF算法解决到33公里的基线距离。
相对定位算法在两个平台远离固定参考点的情况下有重要的应用,例如飞机降落在海上航母上的连续定位。
测试结果表明:用于差分和相对运动学定位的OTF算法可用于高精度GPS定位。
附录
OTF算法在使用前,要对参考站点的绝对位置进行初始估计。如果参考站点是静态,且其位置是先验已知的,则可以使用该位置。如果参考站点的位置运动或缺少合适的坐标而不太为人所知,则可以使用民用或军用单一接收机导航解决方案或使用静态差分 GPS (DGPS) 将其定位在参考历元参考或参考网络。后者将导致移动参考相对于静态参考的 1-2 米定位误差。

思路+绘图+句式

思路

“转盘”测试。
不连续转动(而是每360°转动后,反向再转一圈),在反转方向(reverse direction)时可以产生大的加速度。
绘图
图6,同一幅画展示真值、实测值、实测值的拟合(这里就是平均)值:
在这里插入图片描述

图8,将最小值令为0时刻,坐标标记与此时刻的差值,并用黑点标注:
在这里插入图片描述

句式

作者保证在本文报告的范围内XXX(原文见summary部分)
but has assured (by )the authors of this paper that (within the limits of the tests reported herein) XXX
虽然assured出现在论文里面怪怪的,但是括号里面的“本文限制的测试范围内”可以借鉴。

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