基于GPS测站坐标残差序列的傅里叶模型建立与分析

利用傅里叶级数对GPS测站坐标残差序列进行模型建立与分析,通过傅里叶频域变换将GPS测站坐标残差序列分解到不同频域,然后对不同频域的规律进行傅里叶级数拟合,从而建立残差序列的拟合模型。实验表明傅里叶变换可以有效地分析研究GPS测站坐标残差序列中各种高频周期规律,并能够利用傅里叶级数实现高精度的拟合。     

频域叠加的大频偏导航信号捕获算法

在卫星导航接收机的设计和实现过程中,信号捕获是卫星信号同步的关键步骤。只有捕获到了正确的相位和多普勒信息,才能初始化跟踪环路,进而完成信号的同步。针对高动态接收机在大频偏条件下实现信号捕获需要进行多次频域搜索,计算量成倍增加的问题,该文以GPS系统为例,分析了多普勒频偏对相关峰的影响,利用频域叠加技术设计了在多普勒频移过大条件下的信号捕获方案。分析结果表明,该捕获方案可以完成大频偏下的信号捕获,降低了多次频域搜索带来的计算量,并且具有较好的捕获性能。     

基于局部和值比的GPS接收机P码频域直接捕获技术研究

GPS接收机采用码分多址(CDMA)方式进行卫星分址和测距,它需要对接收到的卫星信号进行跟踪、解扩解调和导航电文获取等,并利用捕获到的至少3颗卫星信号进行目标定位。 GPS接收机实现的关键技术包括伪随机码(PN)如C/A码、P码的生成和捕获、定位算法的实现等,C/A码短、易于直接捕获、用于粗测距,P码特长、难于直接捕获、用于精测距。P码直接捕获分为时域法和频域法,频域法比时域法效率高。P码频域的直接捕获法分为扩展复制重叠法XFAST和均值法,本文深入地研究了这些捕获法特点,提出了进一步提高P码捕获效率的基于局部和值比的P码直接捕获法,文中对结果进行了分析。     

云南地区GPS垂向时间序列周期项信号的SSA提取

针对传统的GPS时间序列最小二乘(LS)谐波函数模型方法不能精确提取GPS垂向时间序列的周期项信号问题,该文以云南地区2011年1月—2017年6月连续观测的27个GPS基准站数据为例,使用主成分分析(PCA)获得27个测站的共模误差,然后分别使用奇异谱分析(SSA)和LS方法对PCA滤波前后的测站时间序列进行周期项信号提取.实验结果表明,原始时间序列分别减去SSA、PCA-SSA、LS和PCA-LS提取周期项信号的RMS减少百分比平均为25.66％、17.23％、16.76％、16.76％;原始时间序列与4种方法提取周期项信号的相关系数平均为0.66、0.55、0.54、0.54,说明SSA提取的周期项信号要优于其他3种方法,将SSA应用于云南地区GPS垂向时间序列的周期项信号提取是可行和有效的.     

GPS设备海上动态定位精度检测新方法

为解决GPS设备海上动态定位精度检测的问题,提出了利用高精度全站仪对GPS设备动态跟踪进行动态定位精度评定.阐述了检测基准数据的采集和处理,以及利用惯性测量设备提供的姿态数据将GPS定位数据归算到检测基准.简要介绍了进行动态定位精度评定所采用的方法,并对系统的误差进行了分析.最后通过实验验证了新方法的有效性.     

用PPP技术确定南极Amery冰架的三维运动速度

基于GPS精密点定位(precise point positioning,PPP)技术,利用IGS的精密星历数据编制软件处理了在Amery冰架获取的连续5d的GPS卫星跟踪观测资料,初步获得了冰架前端观测点处的冰流速度和冰流方向。根据定位解算出的高程系列的周期变化,初步推求出观测点处的海潮周日变化参数。研究成果可为后续的物质平衡计算提供依据。     

隐藏式汽车跟踪系统

隐藏式GPS汽车跟踪系统并不需要一根指向天空的天线，因为它集成了GPS隐藏天线，据报道，一根长达28英寸的天线隐藏在汽车中，而其效率损失仅为10％，将GPS跟踪系统通过磁性作用附着在汽车上，一旦启动，该系统就可通过口令保护网址进行实时跟踪。该网址可存储2个月时间的历史数据。     

基于SWDC的GPS辅助航空摄影空三加密精度分析

随着GPS技术的不断成熟,GPS辅助航空摄影测量也取得了长足的进展.由于GPS辅助航测只需通过在航摄仪上安置GPS接收机,即能实时获取摄站的空间坐标,从而节省了大量的人力、物力、财力,并且大大缩短了整个航测的作业周期.本文采用GPS辅助航空摄影测量方法,以北京八达岭摄区为例,分别利用PBBA和PATB两种加密软件,设计...     

基于GPS单频软件接收机的捕获与跟踪算法实现

在分析基于软件无线电全球定位系统（GPS）接收机结构的基础上,研究了GPS单频软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于MATLAB平台在PC上仿真了GPS单频软件接收机样机。信号捕获采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜捕算法;信号跟踪联合使用超前滞后非相干延迟锁定环和科斯塔斯环的跟踪环结构。采用实测数据对信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。结果表明：仿真的GPS单频软件接收机具备基本的基带信号处理功能。     

地面安装的三波段天线

美国伊利诺斯州的Mobilemark公司推出一种地面安装的三波段天线。这种三波段900/1900和GPS地面安装天线对自动车辆定位与跟踪应用的专用通信系统和GPS频段起作用。这种模式可用于蜂窝状,CDPD和PCS系统,以及800至900MHz波段中的专用网。该天线含有GPS用户为扩展用于跟踪通信频率所必须的1850-1900MHz PCS频段。在天线增益为5dB和最大噪声系数为2.0dB的情况下,GPS性能为27dB。该     

Incorporation of GPS and IP camera for people tracking

Using the global positioning system (GPS) for people tracking continues to get easier. A person can transmit his/her GPS location from the carried mobile devices. The location is usually displayed as a dot on a digital map. However, a dot on the map is insufficient to reveal the person’s actual situation, e.g., an accident being happening. If the GPS is incorporated with an IP (Internet Protocol) camera, the camera image is critical in revealing the person’s actual situation and to improve the above-mentioned insufficient information. We present an approach to facilitate such incorporation. The approach consists of three phases: locating, tracking and monitoring collision. When the GPS coordinates of a person are within the field-of-view (FOV) of a camera, the approach enters the locating phase. The GPS coordinates are transformed to specify a candidate area (CA) in the image. The update of GPS coordinates is used to filter those moving objects within the CA until only one remains. After the person is located, he is being tracked using the shortest Euclidean distance method to find the most likely object in the next image. If the person collides with other objects while being tracked, a template matching technique, the sum of absolute difference (SAD), is used to locate the person in the collision area. The tracking is done after the person leaves the FOV of the camera. In the experimental studies, the tracking of one to three persons was performed using the implemented prototype. The average locating error of the tracking phase is only 5 pixels. The highest and average tracking success rates are 95.9% and 90.6%, respectively. These results show that the proposed approach is accurate and feasible for people tracking by incorporating GPS and IP cameras.     

Combined L1/L2 Kalman filter-based tracking scheme for weak signal environments

A Kalman filter-based method combining the energy of both L1 C/A and L2C GPS signals in a combined tracking loop method to enhance performance under adverse conditions is developed. Standard tracking methods and the ionospheric effect on GPS signals are reviewed and compared to a new Kalman filter that simultaneously estimates delay, phase and total electron content by combining L1 C/A and L2C code and phase discriminator outputs. The new filter is tested and compared to standard methods for tracking L1 C/A and L2C using both simulated and real data. The new method is found to have improved sensitivity of 3 dB compared to standard L1 tracking and 4.5 dB compared to standard L2C tracking while at the same time providing an accurate estimate of the total electron content along the signal path.     

Tight integration of GPS observations and persistent scatterer InSAR for detecting vertical ground motion in Hong Kong

A method for tightly integrating GPS observations and the persistent scatterer (PS) interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is proposed to detect vertical ground motion in Hong Kong, China. The tropospheric zenith wet delays (ZWD) derived from GPS observations at sites in the SAR scenes are used first to model and correct for the tropospheric effects in the interferograms generated from the SAR images. The vertical motion rates (VMR) of the GPS sites determined based on the continuous GPS observations obtained at the sites are then used as constraints in the PS InSAR solutions to further enhance the quality of the solutions. Data from 12 continuous tracking GPS sites in Hong Kong and 8 ENVISAT ASAR images acquired during 2006–2007 are used to demonstrate the application of the proposed method. The results from the example show that the method is capable of detecting accurately the vertical ground motion.     

一种结合UKF与TLS的GPS机动跟踪算法

在GPS接收机产生机动时,运动模型的不匹配会给跟踪算法带来性能损失。本文提出一种机动检测、Unscented Kalman Filter(UKF)以及总体最小二乘(Total Least Square,TLS)相结合的解算方法用于接收机机动的GPS跟踪解算。首先,通过机动检测算法对目标的机动性进行判别,当目标机动较小时,利用UKF的最优检测性能进行跟踪,而当目标机动较大时,结合TLS的强跟踪性能,采用TLS和UKF联合进行跟踪。从而,在不增加方程维数的情况下,实现机动目标的实时、快速跟踪。仿真结果表明该方法对机动目标具有良好的跟踪性能。     

GPS/GLONASS组合单点定位及精度分析

介绍了基于广播星历的GPS/GLONASS组合导航单点定位的数学模型,分析了组合导航的技术难点。在GPS伪距法单点定位的基础上进行组合导航定位,其中GLONASS卫星坐标运用四阶龙格—库塔(Runge-Kutta)数值积分方法求得,利用一种新的不需要进行轨道拟合的编程方法来进行计算。以IGS跟踪站提供的观测数据为例,分别采用GPS、GLO-NASS和GPS/GLONASS三种方式组合进行伪距法单点定位,同时比较分析了不同权重选择对组合定位精度的影响。     

精密卫星钟差加密方法及其对星载GPS低轨卫星定轨精度影响

系统分析、比较了几种精密卫星钟差加密方法，研究了利用全球分布的IGS永久跟踪站的GPS观测数据估计高采样率卫星钟差参数的原理与方法，并将各种卫星钟差加密方法得到的结果与IGS数据分析中心估计的卫星钟差结果相比较。最后将不同加密方法得出的精密卫星钟差结果用于基于星载GPS双频非差观测值的CHAMP低轨卫星的定轨，并将不同方法得到的定轨精度进行比较。结果表明，利用地面跟踪站的GPS观测数据，可高精度、高密度地估计GPS卫星钟差，估计精度可达0．1～0．5ns。经地面GPS跟踪站数据估计的GPS卫星钟差，应用于基于PPP方法的低轨卫星定轨，其定轨精度在10cm以内。     

Filtering GPS time-series using a Vondrak filter and cross-validation

Multipath disturbance is one of the most important error sources in high-accuracy global positioning system (GPS) positioning and navigation. A new data filtering method, based on the Vondrak filter and the technique of cross-validation, is developed for separating signals from noise in data series, and applied to mitigate GPS multipath effects in applications such as deformation monitoring. Both simulated data series and real GPS observations are used to test the proposed method. It is shown that the method can be used to successfully separate signals from noise at different noise levels, and for varying signal frequencies as long as the noise level is lower than the magnitude of the signals. A multipath model can be derived, based on the current-day GPS observations, with the proposed method and used to remove multipath errors in subsequent days of GPS observations when taking advantage of the sidereal day-to-day repeating characteristics of GPS multipath signals. Tests have shown that the reduction in the root mean square (RMS) values of the GPS errors ranges from 20% to 40% when the method is applied.     

多平台MC-SBAS长时序建模与形变提取方法

卫星时序差分雷达干涉已在区域地表形变监测中展现出极好的应用潜力,但因受卫星寿命及重访周期等因素的限制,单一卫星平台很难为长时间跨度(如5~10年)的时序形变计算与分析提供数据源。为扩展区域地表形变监测的时间跨度,本文提出了基于模型约束的短基线集(MC-SBAS)时序干涉方法,即使用非线性形变模型约束SBAS分析与处理,达到不同卫星平台数据融合和形变监测效率提高的目的。研究选取美国南加州地区为试验区域,使用2002—2005年获取的10幅ERS SAR影像和2004—2008年获取的20幅EnviSat ASAR影像,基于MC-SBAS提取该区域时序形变信息,时间跨度扩展为6.5年;以6个GPS站时序观测数据为参考,对MC-SBAS结果和常规SBAS结果进行了对比验证。分析表明,MC-SBAS、SBAS与GPS形变结果的均方根误差分别为8.7和11.7mm,MC-SBAS形变序列的连续性得到有效改善,而且形变监测精度得到提高。     

一种SINS/GPS深组合导航系统技术问题分析

为了满足高动态用户及强干扰条件下的应用需求,提出了一种基于卫星信号矢量跟踪的SINS/GPS深组合导航方法,设计了基于FPGA硬件平台的实施方案。利用组合卡尔曼滤波器反馈回路取代了传统接收机中独立、并行的跟踪环路,能够同时完成所有可视卫星信号的跟踪和导航信息处理;通过矢量跟踪算法对所有可视卫星信号进行集中处理,能够增强跟踪通道对信号载噪比变化的适应能力,从而提高接收机在强干扰或信号中断条件下的跟踪性能;根据SINS导航参数和星历信息推测GPS伪码相位和多普勒频移等参数,用以辅助卫星信号的捕获和跟踪,能够大大缩短接收机的搜索捕获时间,并增强接收机在高动态条件下的跟踪性能。基于矢量跟踪的深组合方法不仅在GPS信号短暂中断期间,能够保证系统的导航精度和可靠性,而且在强干扰环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能。