基于子空间相关运算的GNSS欺骗干扰检测研究

针对全球导航卫星系统GNSS(global navigation satellite system)面临的欺骗干扰问题,提出了一种基于子空间相关运算的GNSS导航信号欺骗干扰检测算法,该方法以单周期伪随机序列的中频采样信号作为样本,依据设定的多普勒频移搜索步长,获得多组采样序列,并计算自相关矩阵,经特征值分解构建了以伪随机序列为基础的信号子空间。通过已知的伪随机序列循环移位对信号子空间进行相关运算,根据相关峰值数量判断是否存在欺骗干扰。仿真结果验证了算法的有效性,并从搜索范围、搜索步长、信噪比等多个角度验证了算法的鲁棒性,结果表明：本方法能够较好地抑制信号的普勒频移的影响,并在较低信噪比情况下仍具有较高的检测精度。     

GNSS/INS组合导航系统中异常观测的探测与抑制

在隧道、城市峡谷、多径效应明显等恶劣环境中,GNSS定位结果易受异常值影响。GNSS异常值的存在使得观测噪声服从Gauss分布的假设不再成立,从而将严重影响GNSS/INS组合系统中Kalman滤波的性能。本文将抗差Kalman滤波用于GNSS/INS组合导航系统中异常观测的探测与抑制。根据设定的显著性水平对Kalman滤波的新息向量进行c2检验,原假设被拒绝时认为异常观测存在;然后引入尺度化因子对新息向量的协方差矩阵进行膨胀,以抑制异常观测对滤波结果的影响,并通过解析方法求解该因子。数值仿真的结果验证了算法的有效性。     

载波相位平滑伪距及其在差分定位中的应用

推导了单频和双频载波相位平滑伪距的Hatch滤波公式，利用两组实测数据进行了载波相位平滑伪距，然后将平滑后的不同观测类型的伪距用于实时差分定位。定位结果表明，C／A码Hatch滤波的差分定位精度高于P码；无电离层组合的Hatch滤波差分定位精度低于C／A码。     

白噪声Kalman滤波模型在GPS单向授时中的应用

全球定位系统(GPS)的应用越来越广泛,尤其是高精度的星载原子钟使得授时的精度得到了很大的提高。针对GPS授时过程中接收机受到各种噪声的影响,利用Kalman滤波原理,建立状态方程和观测方程,对噪声进行分类并加以讨论。运用Kalman滤波原理对接收机钟差数据进行分析,计算结果表明Kalman滤波可提高GPS单向授时精度。     

GPS双频相位平滑伪距权重因子的探讨

介绍了GPS双频观测值以及利用载波相位平滑伪距观测值计算电离层延迟量的原理和方法。以载波相位观测值直接计算得到的电离层延迟量作为真值,比较了伪距观测值及相位平滑后的伪距所计算得到的电离层延迟改正数,结果表明平滑后的伪距精度明显提高,同时还分析了采用不同权重因子的平滑方法对伪距进行相位平滑的效果,分析显示直接采用Hatch滤波方法时平滑精度相对较优,且有计算简单的优点。     

基于GNSS技术的波浪浮标测波方法研究

波浪是海洋中的重要运动现象,监测波浪的变化并研究其运动规律,对海洋学研究和海洋工程具有重要的意义。目前传统的GNSS (Global Navigation Satellite System)测波方法在实时高精度波浪测量方面存在很大劣势和限制。本文研究了一种基于GNSS技术的实时高精度波浪测量方法,能得到波高、周期等波浪要素信息,并以南海浮标试验实测数据为例进行了处理和分析,验证了该方法的可行性。该方法直接基于广播星历进行GNSS相位观测值历元差分确定浮标速度,无需额外的实时精密差分改正数,从而节省了精密差分改正服务成本与海上通讯成本。该方法适用于近海、远海场景,并且浮标可以使用低成本单频GNSS接收机,得到高精度波浪测量结果,具有较高的实际应用价值。     

GPS、Galileo、BDS、QZSS测距信号数据质量分析

基于多测站观测数据,采用伪距相位差组合和伪距多径组合方法,分析了GPS、Galileo、BDS和QZSS 4个系统伪距测量噪声和多径误差,比较了各系统内部信号数据质量以及系统间兼容信号数据质量。结果表明:GPS系统中L2C信号伪距测量精度要优于L2信号;Galileo系统中E5信号伪距测量精度最优,其E1和E5a信号伪距测量精度分别优于GPS/QZSS L1和L5信号;QZSS信号伪距测量精度与GPS信号基本一致;BDS系统三频信号伪距多径中均存在与高度角相关的系统性偏差,最大可达1m,且其三类卫星伪距测量精度有所差异,相同高度角条件下,GEO卫星伪距测量精度最优,IGSO卫星次之,MEO卫星最差。     

东海区海洋观测站GPS数据质量检核和分析

利用TEQC软件对中国沿海GNSS业务化观测系统东部海区20个观测站2009-2015年的GPS连续观测数据进行质量检测,分析多路径效应(MP)与周跳比(o/slps)和信噪比(SNR)的相关性。分析结果表明:受接收机性能老化影响,观测数据质量整体呈下降趋势;多路径效应与周跳比和信噪比存在较强的负相关;观测数据质量对解算结果精度有一定影响,剔除多路径效应较大的卫星观测数据可有效提高解算精度。     

GPS浮标高程数据滤波窗函数选取方法

GPS浮标高程观测数据中含有大量的噪声,为了尽可能消除噪声影响和获取有效的潮位信息,尝试选用几种不同的窗函数数字低通滤波器对GPS浮标高程观测数据进行滤波。通过实例计算和结果比较,得出矩形窗具有较好的滤波效果。     

GNSS速度测量若干数学模型研究

为解决GNSS伪距变率双差测速和高斯投影、墨卡托投影坐标系中的速度投影计算问题,以大地坐标速度为未知数,推导GNSS伪距变率双差测速解法,基于高斯投影、墨卡托投影公式,推导其速度投影算法。建立了以大地坐标速度为未知数的GNSS伪距变率双差测速数学模型,建立了高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影计算方法,给出了应用试验和算例。结果表明,GNSS伪距变率双差测速大地坐标分量精度达到毫米/秒级,高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影算法正确。提出的GNSS伪距变率双差测速解法具有重要的应用价值。提出的高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影数学模型,可以满足低、中、高速应用需要。     

两步SVD在极低频电场透地通信中的应用

在极低频电场透地通信中,通常同步采集 2 个互相垂直的电场水平分量。当收发距较大时,采集获得的电场数据往往具有较小的信噪比,接收信号严重受到噪声的干扰,所传递的信息不清晰甚至错误。因此,当在极低频电场透地通信数据信噪比较低时,需要对其进行滤波处理,压制噪声成分,提高数据的质量。提出了一种两步奇异值分解滤波方法,该方法第 1 步压制极低频电场透地通信数据中较强的噪声,第 2 步在第 1 步的基础上继续压制数据中残留的噪声。将该方法应用到某湖上极低频电场透地通信数据中,处理结果表明,该方法可以有效改善各接收点电场数据的质量,极大地提高了数据的信噪比。     

基于GNSS浮标的潮位测量技术研究

利用研制的GNSS浮标,在海南省清澜湾进行了21.5 h的潮位测量工作,分别使用GAMIT+TRACK和精密单点定位技术(PPP)两种方法对GNSS数据进行解算,并对高频GNSS解算结果进行了巴特沃斯、低通滤波、中值滤波、小波滤波等处理,处理结果与实测潮位数据进行了对比。结果表明:(1)使用GNSS浮标可以进行潮位测量;(2)移动平均滤波或中值滤波对高频GNSS浮标解算数据的处理结果较好,其次为巴特沃斯滤波,小波滤波处理结果较差;(3)在GNSS基准站的支持下,GAMIT+TRACK对GNSS解算结果精度可达1.065 cm,并可以给出绝对高程下的潮位信息;PPP技术解算结果的精度为4.283 cm,但不需要GNSS基准站的支持,可用于远海潮位测量。     

BDS/GPS/GLONASS在密林地区组合定位性能分析

随着北斗卫星导航系统的建成与运行,目前已形成多系统导航定位的局面。基于短基线,首先对密林地区的GPS、BDS、GLONASS的卫星可见性以及伪距观测值的质量进行了简单的评价,然后分析了密林地区GPS、BDS、GLONASS单系统、双系统及三系统组合模式下单点定位及伪距差分定位性能。结果表明:在密林地区,GNSS多系统组合能够明显提高定位精度,GPS/BDS组合定位的精度优于GPS/GLONASS、BDS/GLONASS组合,而GPS/BDS/GLONASS的定位精度最高。     

基于多参数差分相关的海洋时序观测数据滤波算法

随着海洋研究的不断深入,对观测的数据质量要求越来越高,为了有效降低实测数据的不确定性,该文以海水CO₂分压测算的关键因子温度和盐度的相关实测数据为例,针对仪器平台能够进行多参数同步观测的特点,在假设观测指标的变化在较小的时间空间范围内为一平稳过程的基础上,通过ADF平稳性检验理论证实了大部分原始观测序列满足二阶差分平稳性假设,在此基础上提出了一种基于观测序列差分统计特征的测量数据不确定性的表达方式,以及对离异点数据进行识别和多参数差分相关联合滤波的算法。与常用滤波算法对比分析表明,提出的新算法能够有效融合参数间的相关信息,降低序列的不确定性,并且最大程度地保护原始测量数据。     

伪距单点定位的精度分析及改进

GPS伪距单点定位速度快、不存在整周模糊度,因此具有很大的应用价值。分析了电离层延迟、对流层延迟、相对论效应、地球自转改正对伪距单点定位结果的影响,介绍了两种多历元求解时处理接收机钟差的方法,最后讨论了如何以大地坐标和高斯坐标为参数进行定位求解。     

基于双频载波和高次差法的周跳探测与修复

采用载波无几何组合和星间单差无电离层组合的历元间高次差作为周跳检验量,因组合观测值中不包含伪距,其理论噪声与波长相比几乎可以忽略。利用两种组合观测值联合进行周跳探测,可避免各自的探测盲点。将两个载波组合联立进行周跳的求解,由于组合噪声较小,直接取整即可求得周跳的大小。提出的方法在一定程度上克服了传统周跳探测与修复算法中,由于引入伪距带来的探测能力不强、修复精度不高等问题。通过对IGS站观测数据模拟周跳探测与修复情况的统计,新提出算法的周跳探测成功率为99%,周跳修复成功率为94%。     

热带印度洋偶极子事件和副热带印度洋偶极子事件的联系

分别对热带印度洋偶极子事件和副热带印度洋偶极子事件的时间序列进行了周期分析。结果表明,热带印度洋偶极子事件的主要振荡周期为2 a和4 a,而副热带偶极子事件的主要振荡周期为8 a;对整个印度洋海区的海表温度距平进行2~8 a的带通滤波,发现未滤波之前,2个事件的相关性很低,而在进行了滤波之后,2个事件的相关性有很大的提高,并且当副热带印度洋偶极子事件超前热带印度洋偶极子事件9个月时,二者具有很强的相关性。通过对温度场和风场的分析,从物理上解释了2个事件之间的相互联系。     

一种基于轨道检测高动态GNSS定位精度的方法

基于高速高精度轨道平台,采用成熟非卫星定位测量手段作为其真值,提出了一种检测高精度、高动态GNSS定位测量结果的技术方法。重点研究了高速轨道平台基准的建立,坐标基准、时间基准统一等问题。通过对GNSS数据进行分析,采用两种不同解算软件对定位结果进行验证,为高精度、高动态GNSS设备的使用提供了依据。试验结果表明,多路径效应与速度变化相关性不强,周跳、信噪比受加速度的影响较大,与速度大小相关性较小。     

GPS监测站伪距观测量评定广播星历精度的研究

论述了GPS监测站伪距观测量评定广播星历精度的基本方法。同时,分析并计算得出:利用GPS监测站载波相位观测量平滑伪距能明显提高伪距观测量评定广播星历的精度。采用2004年7月19日拉萨站伪距观测量对IGS提供的广播星历的精度进行了评定,实验结果表明,广播星历提供的卫星轨道精度从总体上达到3m左右。     

GNSS接收机性能自测试方法及试验

针对自主开展GNSS接收机差分有效作用距离、动态性能、垂向定位精度等指标测试难度大,普通用户缺乏有效手段的技术现状,提出了一套GNSS接收机静态和动态批量测试方法,并利用10台GNSS接收机进行了长短基线、动基线和模拟RTK测量试验,试验结果表明,本方案既可以评估不同基线长度下接收机静态和动态性能,还可以对垂向精度进行评估,能够解决无GNSS检定场下的接收机自主评估难题。