一种高精度数据同步测量方法研究

在光学摄像测量中,各种数据的同步采集在事后处理中尤为重要。目前GPS授时同步技术已经很成熟,它具有精度高,操作灵活等优点,可以很好地应用于光学摄像测量中。本文深入研究了GPS OEM板授时原理,在分析了GPS OEM板芯片中RS232时间输出与1pps输出特点的基础上,基于VC开发环境下实现了GPS OEM板与计算机串口的通信,为摄像测量设置一精确的时间起点,再利用CPU时间戳进行高精度计时,这样整个测量系统就有一高精度的时钟,任一数据的产生都被标记上精确的绝对时刻,利用这些时刻信息就间接地实现了摄像测量数据的高精度同步。实验数据表明,该方法的同步精度可以达到毫秒级,可以满足光学摄像测量的同步精度要求。     

计算机内部时钟稳定性实验及分析

提出一种利用GPS技术检测计算机内部时钟稳定性的技术方法,建立一套实验方法,设计一组实验方案,对一台计算机内部时钟的稳定性进行了117 d的检测实验,并通过对实验数据的处理分析,得到一组能够客观反映其长期稳定性的实验结果.实验结果分析表明:运用一阶多项式拟合求得实验计算机钟速为0.01s/h,其精度为0.000 175...     

博士论文摘要选登

高精度GPS测时与时间传递的误差分析与应用研究聂桂根 /作者　刘经南陈永奇 /导师摘要 :在扼要地介绍了GPS测时的几种方式之后 ,回顾了GPS在时间分发和时钟同步领域近几年的发展 ,讨论了GPS时间传递的不同方式以及在科学和工程技术各个领域的应用 ,系统地研究了GPS测时及时间传递的理论和方法 ,包括GPSC/A码、单频、单通道 (一颗卫星 )共视时间传递和所有在视卫星的多通道的共视方法 ;影响GPS测时的各种误差 ;GPS测时精度和系统完备性监测 ;测地型GPS接收机在测时及时间传递中的应用。同时 ,对地面及近地空间卫星的时间同步的相…     

基于GPS的CCD相机同步控制器

介绍了一种基于复杂可编程逻辑器件 (CPLD)和GPS的CCD相机同步控制器 ,阐述了控制器的硬件、软件设计思想 ,讨论了高精度时钟的实现 ,并给出了测试结果     

GPS同步时钟系统设计

介绍了以全球定位系统（GPS）时间为基准，通过时刻比对法对本地恒温晶振进行时刻差测量，并经相位控制电路实现的GPS同步钟系统。由于将GPS与晶体振荡器有机地结合在一起，较好地解决了GPS时钟的时间抖动和晶体振荡器时钟的频率漂移问题。     

一种改进的GPS/GLONASS组合精密单点定位算法研究

讨论了GPS精密单点定位的数学模型。提出了一种改进的GPS精密单点定位算法,该算法是把电离层延迟分为一阶电离层延迟和二阶电离层延迟的方法。分别对各阶电离层进行研究:一阶电离层采用线性组合的方式消除,二阶电离层延迟采用模型估计方法进行消除,最终达到消除电离层影响的目的。最后把该算法应用于GPS/GLONASS组合精密单点定位中,分别从E、N、U 3个定位方向上比较了GPS和GPS/GLONASS组合精密单点定位的定位结果,计算结果表明,该算法在一定程度上提高了定位的精度。较单系统GPS精密单点定位,它能够加快定位的收敛速度,保证定位的连续性。     

基于精密单点定位的GNSS时间同步方法研究

高精度时间服务是国家综合PNT(positioning,navigation,timing)体系的重要组成部分,在国防军事、移动通信、天文观测等领域中发挥着重要作用。论文采用全球导航卫星系统GNSS授时的方式,提出了一种基于精密单点定位(PPP)技术的时间同步方法。该方法根据PPP时间传递结果驾驭本地时钟,使本地时钟所表示的本地时间与基准时间同步,可以达到亚纳秒级的时间同步精度,并且具备全天候、全覆盖、高精度、低成本等优点。     

高精度测量系统的时间基准确定和相位校准方法研究

针对高精度测量系统的时间基准确定和相位校准需求,提出了一种时间基准的高精度相位确定和校准方法,以解决系统中校准精度较低的问题. 该方法利用现场可编程门阵列（FPGA）延迟线对时间基准进行延时控制并且结合相位跳变检测技术.首先准确判断时间基准在被系统时钟采样时发生相位跳变的区间,其次准确测量出稳定时间基准所需要的延时值,最后对时间基准进行内部延迟,并对延迟后的时间基准进行系统同步. 所提方法具有校准精度高、设计简洁的特点. 搭建了一套仿真验证平台并结合计算机对所提方法进行了功能性验证.所提方法已应用在高精度测量系统中.      

小波分析在垂向海潮特征信息去噪研究

目前国内外许多学者利用沿海GPS站点的高精度坐标时间序列进行海潮特征信息的提取研究,已取得一定成果,但高精度坐标时间序列中不可避免地存在许多噪声,极大影响海潮特征信息的提取。基于日本GMSD站的67d的高精度PPP坐标时间序列,利用小波分析进行去噪实验,经FFT变换后,将提取的结果与FES2004海潮模型的特征值比较。实验结果表明:经小波分析后,GPS站点的时间序列精度得到提高;经小波去噪后的反演精度均有不同程度的提高,最多达到0.14mm,而海潮特征值的量级为厘米级或者亚厘米级,说明小波分析对海潮特征值的提取精度有明显提高。     

GPS水准多项式拟合自动优选算法

GPS水准中,无论采用几何法还是重力法建立高程异常模型,通常都要采用曲面拟合技术。多项式曲面拟合是一种常见的方法,但该法在选取结点、多项式阶次时却存在一定的人为因素。为了克服这一问题,给出了优选算法并进行了计算机编程,实现了对常用502种阶次组合进行自动优选的功能。此外,对该算法确定的拟合正常高精度及可能达到的水准测量等级等用户所关心的问题也进行了探讨。     

MADOCA-LEX高频GPS卫星钟差 短期预测精度分析

日本准天顶卫星系统（QZSS）卫星通过L波段实时播发高频全球卫星导航系统（GNSS）精密轨道和钟差产品,为GNSS导航用户提供实时精密单点定位（PPP）服务. 本文以JAXA MADOCA数据中心提供的1 s采样率GPS卫星钟差数据为研究对象,首先采用阿伦方差对卫星钟差的短期稳定性进行评估;然后分别采用一阶多项式、二阶多项式和灰色模型对高频钟差产品进行建模,在5 s,10 s和30 s的拟合窗口内预报后续10 s内钟差,并基于预报残差的均方根误差（RMS）评定不同类型GPS卫星钟差产品的短期预报精度. 基于2020年1月1日-21日连续21天的实时高频钟差统计分析结果表明,不同型号的GPS卫星钟差1 s,5 s和10 s的短期稳定性均能达到10-12量级;对比预报精度显示,10 s以内的拟合窗口采用最简单的一阶多项式最为稳定可靠,10 s延迟预报RMS精度可控制在0.1 ns以内;若采用30 s的拟合窗口,考虑钟差频漂特性的二阶多项式则更为稳定可靠,预报钟差的RMS精度能达到0.15 ns以内．由此可见,本文基于MADOCA-LEX钟差产品的实时预报精度可以满足厘米级PPP的需求．      

水下GPS系统的时间同步标定研究与试验

本文从水下GPS系统的定位原理出发,阐述了时间同步的重要性。利用GPSRTK共视法,通过GPS接收机的1PPS时间同步和触发式时间同步的标定试验,证明了GPS接收机时间同步的精度可以达到几十个ns,可以作为水下定位的时间基准;同时对GPS浮标设计了全新的安置方式,实现了GPS浮标的时间同步标定,完成了GPS浮标的时间同步稳定性的试验,实现了GPS浮标相对钟差的高精度。     

Improved GRACE kinematic orbit determination using GPS receiver clock modeling

Kinematic positions of Low Earth Orbiters based on GPS tracking are frequently used as pseudo-observations for single satellite gravity field determination. Unfortunately, the accuracy of the satellite trajectory is partly limited because the receiver synchronization error has to be estimated along with the kinematic coordinates at every observation epoch. We review the requirements for GPS receiver clock modeling in Precise Point Positioning (PPP) and analyze its impact on kinematic orbit determination for the two satellites of the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) mission using both simulated and real data. We demonstrate that a piecewise linear parameterization can be used to model the ultra-stable oscillators that drive the GPS receivers on board of the GRACE satellites. Using such a continuous clock model allows position estimation even if the number of usable GPS satellites drops to three and improves the robustness of the solution with respect to outliers. Furthermore, simulations indicate a potential accuracy improvement of the satellite trajectory of at least 40 % in the radial direction and up to 7 % in the along-track and cross-track directions when a 60-s piecewise linear clock model is estimated instead of epoch-wise independent receiver clock offsets. For PPP with real GRACE data, the accuracy evaluation is hampered by the lack of a reference orbit of significantly higher accuracy. However, comparisons with a smooth reduced-dynamic orbit indicate a significant reduction of the high-frequency noise in the radial component of the kinematic orbit.     

利用星载GPS接收机进行低轨卫星与卫星时间同步

研究了利用星载GPS接收机进行低轨卫星与卫星时间同步,探讨了其中的关键技术,以Bernese 5.0软件为基础,对GRACE卫星的星载GPS接收机钟差进行了解算,具体分析了解算结果。     

GPS高精度时间／频率同步设备设计和实现

研究分析了GPS接收机的定时特性，以及高精度时间／频率同步设备对GPS定时信号丢失后的指标要求，提出了GPS定时信号的滑动平均滤波算法和信号丢失后的保持算法，取得了频率稳定度优于1×10^-11／天和无时间漂移误差的成果，初步实现铯原子频标的性能，满足时间同步精度和频率稳定度的需求。     

顾及轨道误差BDS/GPS实时钟差融合估计的观测权函数设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务(亚米级、分米级、厘米级)的基础产品,本文针对BDS/GPS轨道精度差异,设计了一种顾及轨道精度差异观测权函数,优化了实时钟差估计的随机模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和iGMAS跟踪站的实时观测数据进行实时钟差解算,并与iGMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品进行了比较分析。结果表明:基于该方法估计的钟差精度对单GPS、单BDS和BDS/GPS融合都有提高,其中BDS钟差精度整体较GPS更为显著,提高幅度约12.8%,其中IGSO/MEO更为突出,提高幅度约20%,验证了方法的有效性。     

基于GT的钟差预测模型辅助GPS定位算法研究

为了解决在强干扰环境下由于GPS卫星信号被遮挡而无法定位的问题,从灰色理论(GT)的角度探讨了接收机的钟差序列,提出一种利用灰色理论的钟差预测模型辅助GPS定位的方法。对预测模型的基本思想和具体实现步骤作了详细的介绍,并且将钟差预测值引入到GPS接收机中,实现信号遮挡情况下GPS接收机的定位解算。通过对实测数据的验证分析表明,该钟差预测模型对钟差序列有很好的预测效果,能够在仅有3颗可观测卫星的情况下实现接收机的定位解算。     

BDS/GPS实时钟差估计中ISB分析与函数模型设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务（亚米级、分米级、厘米级）的基础产品,通过研究BDS/GPS融合的ISB,研究了各类型接收机BDS GEO/IGSO/MEO ISB差异,提出了在BDS/GPS联合的实时钟差估计中引入3个ISB参数的函数模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和湖南CORS实时观测数据进行了实时钟差解算,利用iGMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品作为基准,对比分析了新方法与原有方法的实时钟差产品的精度差异。结果表明,该方法与原方法估计的GPS钟差精度相当,对BDS实时钟差精度改进显著,尤其对BDS IGSO/MEO卫星,改进幅度在20%以上,验证了算法的有效性。     

基于指数平滑法的GPS卫星钟差预报

提出了一种基于指数平滑法的GPS卫星钟差预报方法。该方法可采用少量数据建模,且计算过程简单、方便,尤其是在缺少相关历史数据或数据变化趋势不明显、不稳定的情况下,用该方法仍可取得较好的效果。通过与GPS卫星钟差预报中常用的二次多项式模型和灰色预测模型的对比分析,结果表明:指数平滑法适用于GPS卫星钟差的中、短期预报,其预报精度可达ns级;在利用小数据量建模的情况下,其预报效果优于二次多项式模型,与灰色模型的预报效果基本相当;该方法还可用于GPS卫星钟差的长期预报,其预报精度可达μs级,与灰色预测模型的精度相当。