导航卫星星地/星间链路联合定轨中设备时延的方法

导航卫星系统播发的卫星钟差改正数包含了卫星的导航信号设备群时延。从保持与用户算法一致性的角度考虑,指出利用星间测距数据求解的卫星钟差也应该包含导航信号设备群时延。由此发现星间链路设备时延以组合时延的形式出现在观测方程中：接收设备时延与导航信号群时延之和构成组合接收时延,发射设备时延与导航信号群时延之差构成组合发射时延。探讨了处理星间链路设备时延的方法,提出两种在定轨和钟差解算数据处理的同时估计设备时延参数的方法：一是估计每颗卫星的组合接收时延和组合发射时延;二是估计每条(有向)链路的时延偏差参数(组合接收时延与组合发射时延之和)。通过仿真实验,证明了所提方法正确性和有效性。结果表明,利用提出的方法可以显著地降低设备时延对轨道和钟差解算精度的影响,效果几乎接近设备时延被准确标定的理想情况。     

一种星间链路天线时延零值测试方法

星间链路收发天线的时延零值是星间测距时延的组成部分,其标定精度影响星间的测距精度,从而影响编队飞行的星座系统性能。提出的星间链路天线时延标定方法,利用星座系统配置多个星间链路天线特点,取待测天线两两组合,通过星间链路发射机和星间链路接收机组成测试系统,测量组合时延。根据各组合时延值、测试通道的零值校准结果以及收发天线的空间传播时延,通过数据处理得到各测试天线收发星间链路信号时的绝对时延。提出的测试方法不需要专门的校准天线,采用与星间链路传输信号体制一致的测试信号,测试结果能真实反映星间链路信号传输时延。试验系统的测试结果表明,采用提出方法的天线时延标定精度可以优于0.5 ns。     

计算机串口记时延迟的测量与分析

动态测量中,需要记录观测量的观测时刻,时刻作为测量的基本观测量,需要较高的计时精度,通过串口利用计算机计时是一种便捷可行的方法,但串口的时延是必须要考虑的因素。本文介绍了计算机串口计时的原理及影响其时延的相关因素,阐述了进行时延测量的方法,并通过实验对影响串口时延的5种因素进行了相应的测试和分析,实验结果表明,通常情况下串口时延在毫秒级,通过提高计时程序优先级的方法可成功将时延减小至0.35m s以内;低动态条件下串口时延对动态测量的影响较小,在某些检测设备中甚至可以忽略。     

图像全站仪拍照时延的标定方法及对天文定向的影响分析

精确测定时间对于天文测量至关重要。针对图像全站仪拍摄恒星存在时延的问题,利用计算机内部时钟与全站仪拍照之间的时间关系,设计了一种简便高效准实时的时延标定方法。推导了拍照时延对天文方位角测量的影响公式,并以北极星定向为例进行了数值分析。大量野外实测数据表明,拍照时延的大小约为4.2 s,且半年内较稳定。经过拍照时延改正之后,能够满足利用北极星时角法进行一等天文方位角测量的精度要求。     

联合星地与星间Ka伪距的北斗三号卫星一体化定轨和时间同步

北斗三号卫星之间及卫星与锚固站之间在Ka频段的伪距测量为其提供了一种不依赖于地面监测站的独立定轨和时间同步能力。本文针对星间链路分时测量的特点,采用分段一次多项式对卫星钟差进行建模,直接利用原始的星地和星间单程Ka伪距实现一体化定轨和时间同步并同时解算锚固站设备硬件时延。利用北斗三号8颗卫星和2个锚固站的实测Ka伪距数据进行验证,结果表明:在利用导航电文的预报钟速信息进行修正的情况下,星间Ka伪距残差RMS为0.052 m;R方向卫星轨道确定和预报精度(RMS)分别为0.016、0.033 m;卫星钟差估计和预报精度(95%)分别为0.038、0.992 ns;解算得到的锚固站收发设备时延之和的稳定性优于0.5 ns。试验还展示了该方法的适应能力:在没有预报钟速信息的极端情况下,虽然星间Ka伪距残差RMS增大了242%,但R方向轨道确定和预报精度仍分别达到0.021、0.041 m,钟差估计和预报精度分别达到0.040、1.092 ns。     

基于速度误差的加速度计闭环标定方法

针对长航时、高精度移动测量系统中加速度计组件标定周期长、参数重复性不好等问题,该文提出一种基于速度误差的加速度计组件闭环标定方法。通过推导加速度计标度因数误差和安装误差的标定误差与系统速度误差之间的关系,以惯性导航系统解算的速度误差作为观测量,设计加速度计组件闭环标定路径,不断对标度因数和安装误差进行修正,并根据加速度计器件精度和标定参数分辨率设定闭环标定结束阈值。标定及导航实验结果表明:加速度计组件闭环标定方法可以完成标度因数和安装误差等9个标定参数的计算,惯导系统定位精度提高20%以上。     

在线时延测试与设备性能监测系统的设计与实现

在某卫星导航地面应用系统中,针对双向时延测试必须停系统的缺点,提出了在线进行时延测试的思想,并结合系统性能监测的需要,给出了一种在线时延测试与设备性能监测系统设计方案,通过理论分析验证了方案的可行性,在此基础上研制的在线时延测试与设备性能监测系统不仅可以实现时延的在线测试,还可以监测信号处理单元、标校机、指定用户机的性能,对确保该系统高精度稳定运行具有重要意义。     

一种单相机模式测量笔标定方法

本文针对数字近景工业摄影测量系统的单相机模式下测量笔参数标定问题,提出一种"替代法"进行测量笔标定实验,并对标定方法的精度、可行性分别进行"外附和精度"和"单点重复性"验证。实验结果表明,该方法标定精度能够达到0.1mm,标定后的测量笔文件在系统中具有良好的实际使用效果,满足工业生产对精密工业测量的要求。     

GPS短时失效条件下SINS/GPS组合导航数据处理方法

在SINS/GPS组合导航实际应用中GPS短时失效的情况难以避免,这会导致组合导航的效果下降。针对该问题,本文提出了基于偏最小二乘PLSR辅助高斯过程回归GPR的SINS/GPS组合导航的无味四元数估计器USQUE,以解决组合导航中的GPS短时失效问题。该方法以PLSR估计的位置误差作为输入,以GPS提供的位置信息作为输出对GPR进行训练。在组合导航系统出现GPS短时失效后,使用通过PLSR辅助粒子群算法优化超参数的GPR直接对辅助导航设备的位置进行预测,作为USQUE算法的量测量,从而使得USQUE算法可以正常进行量测更新。在实验中,使用车载MEMS/GPS数据,将PLSR-GPR-USQUE,PLSR-USQUE与隔离量测量的USQUE算法组合导航的效果进行比较。实验结果表明,在GPS短时失效的情况下,PLSR-GPR-USQUE具有良好的估计精度。     

导航综合基带的设计与实现CSCD

中国区域导航定位系统(CAPS)是我国一种具有自主知识产权的新型卫星导航系统.基于卫星转发地面产生的导航信号的工作模式,实现卫星导航功能.导航综合基带是CAPS主控站的重要终端设备.利用无线电软件设计思想,设计了导航综合基带总体架构.采用标准面向仪器系统的PCI扩展(PXI)机箱结构,基于总线设计,可扩展性强.基带的关键技术包括发射信号的频率补偿技术,高精度接收技术,设备高稳定时延保持技术.实际测试结果表明:该导航综合基带性能良好,伪码测量精度优于0.20 ns,通道时延稳定度优于0.25 ns,频率补偿精度优于0.8 Hz,满足CAPS的需求.     

BD卫星星间链路定轨结果及分析

我国新一代北斗导航系统试验卫星搭载了高精度星间链路载荷并已经得到了实测数据。本文给出了星间链路数据预处理方法,并介绍了星间链路数据独立定轨和星间Ka测量与L波段数据联合定轨的方法和初步结果。利用3颗试验卫星和1个地面Ka站在轨试验,结果表明:独立采用星间链路定轨,其结果 R方向误差小于0.5m;星间链路数据与L波段数据联合定轨,其对L波段定轨结果有显著改善,轨道R方向误差小于0.3m;星间测量设备时延标校精度优于0.1m。     

卫星导航系统链路预算方法研究

卫星导航系统中,为了保证卫星发射信号到达地面的功率基本相等,卫星发射天线采用阵列天线,天线增益方向图设计为“马鞍”形,使得卫星导航系统的最大、最小链路预算方法不同于传统的卫星通信系统。结合工程实际,给出一种综合考虑卫星发射天线增益、自由空间衰减、大气衰减、极化失配损耗等因素的卫星导航系统最大、最小链路计算方法,对我国北斗全球卫星导航系统载荷和链路设计具有一定的参考价值。     

基于GPS浮动车采集交通信息的路段划分方法

针对目前GPS浮动车采集交通信息的路段划分方法大多忽略交叉口不同行驶方向车流运行条件的差别,且假设路段不同位置的交通状态均衡,从而导致交通信息质量偏低,无法有效满足交通状态判别和车辆动态导航系统数据需求的问题,设计了能够区分车流不同行驶方向统计交通数据的方向路段划分方法与区分路段不同位置统计交通数据的子路段划分方法,以便从路网空间数据结构方面改善交通状态判别和车辆动态导航系统的信息基础。     

北斗RDSS用户机测试系统指标监测校准方案设计

北斗卫星无线电测定业务(RDSS)用户机是我国北斗卫星导航试验系统的应用终端,测试系统可为用户机研制和使用提供可靠保障。鉴于RDSS体制的特殊性,测试系统的重要性能指标包括:用户机入站信号测量指标、用户机时延测量指标、以及用户机测试系统出站信号。为确保测试系统测试标准的统一,需要对测试系统的这些指标进行监测和校准。通过对普通用户机提出技术改进设计,为测试系统校准提供可行性方案,实现测试系统指标向标准测试仪器的溯源。     

CNS+GNSS+INS船载高精度实时定位定姿算法改进研究

天文导航（CNS）、卫星导航（GNSS）和惯性导航（INS）3种系统组合可提供高精度的定位定姿结果。实际工程中因INS长时间误差累积，以及系统硬件传输存在不可忽略的时间延迟，导致INS提供给CNS的预报粗姿态误差较大，恶劣海况下难以保障快速搜星，造成天文导航可靠性下降、姿态测量精度较低的问题。为此，本文提出了一种CNS+GNSS+INS高精度信息融合实时定位定姿框架，引入了等角速度外推措施，有效地解决了惯导信息延迟问题。通过高精度转台模拟恶劣海况下载体大角速度摇摆，验证了本文提出的改进算法的有效性。试验结果表明，该算法架构简单，性能可靠，显著提高了恶劣环境下星敏感器的快速、准确搜星能力，保障了三组合姿态测量的精度和可用性。     

中国区域电离层延迟改正模型建立方法的研究

电离层是影响卫星导航定位的主要误差源之一,建立电离层延迟改正模型对提高卫星导航定位的精度是十分必要的,本文采用球谐函数对中国区域电离层延迟改正模型的建立进行了研究,并分析了模型的精度。     

一种基于导航接收机的 ADC动态有效位测量方法

模数转换器（ADC ）是连接模拟电路与数字电路的纽带,其动态有效位直接影响导航接收机的性能。目前常用的 ADC动态有效位测量方法基于单频信号,其测量准确性依赖于信号源的载噪比,对于处理扩频信号的导航接收机来说,其测量结果并不一定能真实反映接收机的实际情况。本文基于导航接收机解扩端载噪比,提出了一种可以直接测量导航接收机ADC动态有效位的方法,并通过实验对测量结果进行了验证。     

基于球谐函数模型的GPS电离层延迟改正分析

电离层延迟误差是影响GPS导航和定位的最主要因素,但由于电离层本身的不稳定性,以及目前对其物理特性还不甚了解,我们只能采用精度有限的经验模型和数学模型对其进行描述。本文介绍了利用球谐函数模型模拟电离层延迟的原理与方法,采用双频伪距精确获得电离层延迟,模拟了中国地区上空的电离层延迟,并对模拟结果进行了分析比较,得出了几点有益结论。