电磁干扰对GPS双频接收机定位精度的影响

分析了载频干扰对GPS定位精度影响的基本原理。通过设置不同的载频干扰环境,检验了双频GPS接收机在L_1和L_2载频干扰下的定位精度。同时通过分析记录卫星信号信噪比和伪距误差的变化以及双频接收机电离层修正误差,对干扰导致的接收机定位误差原因进行了分析。从而为现有GPS接收机在复杂电磁环境下的使用和事后数据处理提供了依据和参考。     

BDS不同服务体制下授时模型差异研究

随着北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网发射完成,BDS逐步实现了向全球用户提供基本导航（卫星无线电导航业务(RNSS)、向中国及周边区域用户提供区域短报文通信（卫星无线电测定业务(RDSS)、星基增强(SBAS)等服务的“三步走”规划．为研究BDS不同服务体制下的授时差异,本文从时空基准、授时精度检核、设备时延、卫星健康状态等方面,分析了基于已知位置的BDS RDSS单／双向授时、RNSS单／双频授时及SBAS单频授时模型差异,并给出了基于本文授时模型下的BDS不同体制授时精度,以为利用BDS进行授时服务的用户机研制、生产、测试和检验提供参考.      

北斗卫星导航系统单星授时精度分析

为研究北斗卫星导航系统单星授时精度，本文基于GPS单星授时原理，结合北斗卫星多种类型星座特点，编写了BDS单星授时软件。利用iGMAS站数据进行了试验，在对原始数据进行监测并将异常信息剔除后，将授时结果与中国测绘科学研究院北斗分析中心（CGS）钟差文件进行比对，分析了BDS不同轨道卫星（GEO/IGSO/MEO）下的BDS单星授时精度。结果表明，GEO卫星的授时精度为27.39 ns，IGSO卫星的授时精度为18.37 ns，MEO卫星的授时精度为18.62 ns。     

伪卫星增强下的北斗系统服务精度仿真分析

提出伪卫星增强条件下的北斗定位与授时方法,推导相应的定位及授时算法,利用仿真数据完成伪卫星增强下的北斗地面和空中用户DOP值分析,分析伪卫星布站需求,论证了地面用户和空中用户的定位和授时精度。分析结果表明,伪卫星增强是提高北斗系统服务的有效技术途径,在区域范围内布设4颗左右伪卫星可以获得优于1.32左右的PDOP值,地面用户的位置精度达到1.3 m左右,授时精度达到1.6 ns左右,空中用户的位置精度达到1.5 m左右,授时精度达到2.4 ns左右,其中高程精度和授时精度均得到大幅提升。     

基于广播星历的单站载波相位授时算法

针对传统单站授时算法的局限性,提出了一种基于广播星历的单站载波相位授时算法。该算法在标准单点定位授时算法仅采用伪距观测量的基础上,增加了载波相位观测量,授时精度得到了显著改善;该算法与精密单点定位授时算法相比,不需要精密轨道和钟差,摆脱了IGS等外部事后精密星历产品的依赖,能够广泛应用于实时授时。并利用IGS站观测数据进行实验分析,结果表明,单站载波相位授时精度明显优于标准单点定位授时算法,授时精度可达1~2 ns。     

远海远域移动平台条件下GNSS卫星授时性能评估

相较于在陆地静止条件下的卫星授时性能,在远海远域的移动平台条件下更易受到可视卫星条件和空间电磁环境所带来的影响. 在东西伯利亚海域测试点、航行最北测试点、北冰洋返航点、白令海测试点、日本海测试点,利用高性能铯原子钟作为卫星接收机的参考外频标进行授时试验.从授时误差抖动、可视卫星数和频率准确度等方面分析了远海远域动态全球卫星导航系统(GNSS)多系统授时性能,试验结果可作为在北半球重要航道及极地海域测试区域授时性能评估的重要依据. 试验结果表明:所有测试点GNSS平均可视卫星数保持在10颗以上,单向授时时差抖动保持在±20 ns以内,输出频率准确度可达到10?13量级.      

基于体系结构的定位导航授时系统鲁棒性设计研究

介绍和分析了美国基于国家定位导航授时体系结构的"多现象学"和"导航与通信的协作"支撑要素,集多种导航手段与资源,包括应对空间环境造成的自然干扰的监测预报预警系统实现定位导航授时系统更好的可用性和鲁棒性,为我国未来定位导航授时系统设计提供参考。     

利用GPS OEM板对计算机进行高精度授时的研究

本文介绍了GPS OEM板的授时原理及计算机内部守时原理；分析了计数器频率的稳定性，提出了修正方案；阐述TN用GPS OEM板对计算机授时的实现过程，并做了时间比对实验。结果表明，计数器频率的漂移对授时精度有较大的影响。经频漂修正后，授时精度和守时精度都得到了很大的改善，最终授时精度优于6μs。     

复杂电磁环境下罗兰C系统作为GPS备份的探讨

采用GPS作为单一的导航、定位和授时系统具有危险性,在复杂电磁环境下易受敌方干扰。针对美国关闭罗兰C发射台,分析了GPS拥有备份系统的必要性和罗兰C作为备份的可行性。最后得出结论：我国需要继续保持和发展陆基无线电导航系统。     

利用串行接口开发具有授时功能的GPS OEM板

介绍了GPSOEM板接收机输出的导航数据及授时信号的特点，研究了利用物理串口及USB转换串口对具有授时功能的GPS OEM板接收机的导航及授时功能进行开发的方法，并对各自的计时精度进行了分析。     

珞珈一号低轨卫星导航增强系统信号质量评估

低轨卫星导航信号增强能够弥补现有中高轨导航卫星信号收敛慢、信号弱的不足,在下一代导航定位技术中占有重要地位。武汉大学研制的珞珈一号科学实验卫星搭载了导航增强载荷,能够在轨自动计算轨道和钟差,并自主生成和播发双频测距信号,首次实现了低轨卫星平台的导航信号增强。就珞珈一号卫星导航增强信号的质量,包括信号载噪比、伪距和载波相位测量精度以及单星授时精度进行了评估,结果显示,珞珈一号卫星高仰角的伪距和载波相位测量精度分别优于1.5 m和1.7 mm,能够满足导航信号增强的需求。珞珈一号卫星单星授时的精度在10~30 ns量级,证明了珞珈一号卫星星地测距链路的正确性和有效性。     

星地双向时差测量系统周跳探测与修复算法

随着空间时间频率基准的精度越来越高,需要与之匹配的空间时频传递技术. 基于载波相位的星地双向时差测量方法可以实现更高的时间频率传递精度,但对于复杂的星地环境,由于航天器飞行动态高,时频传递链路的传输频率高,载波多普勒效应大,更容易出现粗差和周跳. 基于此,研究一种适合高动态环境下的星地双向时差测量系统载波相位周跳探测与修复方法,提出一种适用于三频组合模式的双向周跳探测与修复方法. 该方法联合双频码相 (MW)组合法可以实现不同类型周跳的探测与修复,对于上下行三条微波链路均可探测出周跳的存在并实现毫米级周跳修复精度. 进一步对基于载波相位测量的星地双向时差测量系统的星地时间同步性能进行分析,在经过周跳探测与修复,以及链路时延数据处理,其星地时间同步精度优于0.3×10–12 s.      

发射信号不完善性对卫星导航系统内及系统间干扰的影响分析

研究了3种典型的卫星发射信号不完善性——载波泄漏、互调失真和杂散辐射对于卫星导航信号的接收所带来的干扰,通过信号建模以及谱分离系数、码跟踪谱灵敏度系数和等效载噪比的解析计算对干扰效果进行量化分析;针对GPS和Galileo系统L1/E1频段的信号进行了多层次的仿真计算,给出了综合考虑噪声、信号损耗、外源干扰、GNSS系统内和系统间干扰,以及3种信号不完善性单独作用、两两组合和综合作用下的结果,其中对于GPS L1C/A短码考虑了电文调制对线谱的影响。结果表明,当总的不完善干扰功率水平达到一定程度后,其对接收机信号捕获跟踪和解调的影响大于系统间干扰,不能忽略。     

基于几何模型的惯性辅助PPP周跳修复与快速重新收敛

在复杂观测环境下,GNSS信号容易发生周跳和失锁现象,导致精密单点定位技术（PPP）模糊度重新初始化,影响定位精度及可靠性。本文基于PPP／SINS紧组合,提出了利用短时间内惯导递推的高精度位置信息辅助PPP周跳修复的几何模型。该模型采用原始观测值建立历元间差分方程,将周跳作为参数进行估计,而惯导提供的高精度位置作为带权的虚拟观测值参与平差解算,在固定周跳整数值后修复相位观测值,从而保持高精度的连续定位。以车载和机载两组数据分析了该方法的有效性,结果表明,引入惯性辅助能够显著加快PPP定位的重新收敛,实现周跳的准确修复。      

Positioning precision analysis of GNSS multi-frequency carrier phase combinations

GPS positioning precision is affected by various error sources, and traditional combinations of GPS carrier phase observations have their own limitations such as the wide-lane, the narrow-lane and the ionospheric-free combinations. To obtain the optimal positioning precision, a new linear combination method is addressed through the variance-covariance (VCV) of the GPS multi-frequency carrier phase combination equations, and the impact of the positioning precision is analyzed with the changing of the observation errors deduced by the law of error propagation. For the high precision positioning with only one carrier phase combination, the optimal combination method is deduced and further validated by an example of a baseline resolution with 60 km length. The result indicates that this method is the simplest, and the positioning precision is the best. Therefore, it is useful for long baseline quick positioning for different precision requirements in various distances.     

Positioning Precision Analysis of GNSS Multi-frequency Carrier Phase Combinations

GPS positioning precision is affected by various error sources, and traditional combinations of GPS carrier phase observations have their own limitations such as the wide-lane, the narrow-lane and the ...     

GPS多频相位组合观测值的定位精度分析

在单一组合进行高精度定位中，为提高其定位精度，提出了一种获得新的线性组合的方法，并对该组合进行了实例求解与验证。结果表明，该方法绕开了对电离层误差的多频改正，算法简单，精度较优，可应用到不同精度要求下的中长距离快速定位中。     

低成本μ-blox单频多系统GNSS接收机的定位性能分析

随着大众市场对高精度定位需求增加,基于低成本小型化设备的全球卫星导航系统(GNSS)高精度定位成为研究热点之一. 本文以低成本多系统GNSS接收机μ-blox M8P型号为例,分析其观测数据质量,研究其伪距单点定位和单频载波相对定位的定位性能和特点,为低成本GNSS接收机高精度定位应用提供参考. 实验结果表明,与测量型接收机相比,μ-blox输出GNSS观测值的载噪比略小,伪距和载波相位的测量噪声较大. 静态模式下,μ-blox的单频载波相对定位(基线长度约为430 m)可以提供厘米级的定位精度;城市环境动态模式下,其单频载波相对定位可提供亚米级至米级的定位精度. 信号受限环境下,GPS／GLONASS双系统能够提供更稳定的定位结果.      

伪卫星辅助下的北斗GBAS完好性增强技术研究

根据机场实施精密导航技术（RNP）的要求,国际民航组织（ICAO）提出地基增强系统（GBAS）,GBAS必将成为未来发展的必然趋势。但是在复杂的机场环境下,卫星信号易受外界影响和干扰,连续性不足,进而影响GBAS系统完好性性能的实施。因此,本文提出了伪卫星与北斗卫星联合定位增强GBAS的方法,并从加入伪卫星后的精度因子（DOP）、多参考一致性检测（MRCC）、完好性等方面进行了对比仿真分析。仿真结果表明,增加伪卫星后的系统精度因子得到了明显改善（PDOP小于3）,同时提高了完好性性能,能够为复杂环境下的机场提供GBAS CAT Ⅱ类及以上等级的精密进近服务。