关于GPS载波相位中的野值周跳与模糊度

对于双频ＧＰＳ接收机,Ｇｉｐｓｙ软件可以对单站载波相位测量中野值,周跳进行自动检测与修复,本文用实测数据对Ｇｉｐｓｙ算法的效率进行评估。计算表明,对Ｐ码伪距的情形,该算法对周跳的修复基本无误;对Ｃ／Ａ码的伪距情形,则会有正负几周的误差。本文提出在Ｇｉｐｓｙ算法中加进小波方法,用来估计模糊度,计算表明,可极大地提高Ｇｉｐａｙ算法的效率。     

北斗亚欧全视时间比对试验

基于卫星导航双频时间传递型接收机的伪码观测量,利用国际全球卫星导航系统服务组织(International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service, IGS)提供的高精度卫星轨道和钟差产品,实现了北斗全视法时间比对.以IGS提供的时间尺度为两个待比对站的公共参考时间,首先使用双频组合法消除电离层对伪距观测的影响,然后将对流层和地球自转效应带来的时延利用理论模型在伪码观测量中进行扣除,分别获得两个比对站时间与公共参考时间之差后,将2者再做差,便得到了北斗全视时间比对结果.以中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国物理技术研究院(PTB)和西班牙海军天文台(ROA)所保持的国家标准时间作为比对对象,开展了长基线北斗全视时间比对试验,获得北斗全视时间传递结果,最后利用阿伦方差和时间方差两项关键性能指标以及卫星双向时间比对对其进行性能评估.结果表明:北斗全视时间比对的天稳为10-14量级,可以满足国际时间比对需求.     

基于伪距测量的钟差计算模型

基于伪距和钟差定义,讨论了无线电时间比对的基本原理。在此基础上,详细推导了地心非旋转坐标系中一般意义下基于伪码测距模式的钟差计算模型,并通过坐标变换,给出了地固系中的实用计算模型。对地回系计算模型的进一步分析表明：卫星在地固系运动速度引起的改正项与sagnac效应项是完全不同的两项改正;对于GEO卫星,sagnac效应项最大约为200ns,其地固系运动速度引起的改正约为1ns;而对于MEO卫星,sagnac效应项最大为120ns,其地固系运动速度引起的改正约为1200ns。     

北斗三号共视时间传递性能分析

简要介绍了4种北斗双频组合共视(Common-View, CV)模型,设计并实现了RINEX (Receiver Independent Exchange Format)转换CGGTTS (Common GNSS (Global Navigation Satellite System) Generic Time Transfer Standard)的工具软件rnx2cgg,解决了CGGTTS V2E (Version 2 Extended)不支持北斗三号(BDS-3)新信号体制的问题.系统性地分析了北斗授时误差源,包括空间信号测距误差、伪距测量噪声、差分码偏差,并根据误差模型给出了北斗双频共视的权函数.最后,利用BSNC (Beijing Satellite Navigation Center)和MGEX (The Multi-GNSS Experiment and Pilot Project)观测站数据,开展了北斗授时、站间共视时间传递性能分析.试验结果表明:北斗时从地面段到空间段、用户段的全链路双频共视闭合差的标准差(Standard Deviation, STD)优于2 ns.北...     

GIM在LEO卫星单频GPS定轨中的应用

电离层延迟误差是单频GPS(Global Positioning System)数据最主要的误差源,为提高基于单频GPS数据的LEO(Low Earth Orbiting)卫星定轨精度,必须消除/减弱GPS观测数据中电离层延迟影响.研究了全球电离层模型GIM(Global IonosphericMaps)在基于单频GPS伪距数据的低轨卫星运动学和动力学定轨中的应用,并通过估算电离层尺度因子的方法消除C/A码伪距观测量中电离层延迟影响.由于LEO卫星星载GPS信号受电离层延迟影响与卫星轨道高度相关,选取了轨道高度在300～800 km的CHAMP(CHAllenging Mini-satellite Payload)、GRACE(Gravity Recovery AndClimate Experiment)、TerraSAR-X及SAC-C等LEO卫星C/A码伪距观测量作为试算数据.CHAMP等卫星实测数据计算结果表明:以JPL(Jet Propulsion Laboratory)发布的GIM模型作为背景模型,通过电离层比例因子法能很好地消除C/A码伪距观测量中电离层延迟影响,提高LEO卫星运动学和动力学定轨精度,其中,CHAMP卫星轨道最低,受电离层延迟影响最严重,定轨精度提高最显著,分别为55.6%和47.6%;SAC-C卫星轨道高度最高,受电离层延迟影响最小,相应的定轨精度提高幅度也最低,分别为47.8%和38.2%.     

低频扩频中伪随机序列产生方法的研究

伪随机序列的产生是实现BPC低频时码发播台扩展频谱技术升级的一个重要环节。针对BPC低频时码发播台的现有系统，提出了伪随机序列的产生方案，并对其性能作了分析。     

双向测距与时间同步系统中设备时延标定的研究

双向测距与时间同步系统采用的是双向单程伪距测量机制。因此设备时延包含在伪码测距的测距值与钟差值之中,这对系统的测距精度产生了不良的影响。针对这种设备时延,提出了双向测距与时间同步终端闭环校准方法。实验及分析表明该方法是有效的,并为系统的下一步设计提供了有效的参考。     

同步卫星伪码测距系统设计

根据伪码测距技术和卫星通讯的特点,针对我国已发射的或将要发射的以及我国目前租用的C波段和Ku波段卫星,设计了用高精密传输终端(或MITREX)进行伪码测距时卫星地面站的参数,并估算出了伪码测距精度。     

卫星导航信号稳定性分析方法研究

全球卫星导航系统空间信号分析是系统设计阶段与运行过程中的一项重要工作。首先给出了基于全球卫星导航系统监测接收机观测量的空间信号稳定性分析方法,然后通过数字仿真实验证实了方法的可用性,最后以北斗系统地球同步轨道卫星的实测伪距数据为例,从原始伪距观测数据、伪距拟合残差与伪距拟合残差标准差3方面对信号稳定性进行了分析,实验结果进一步验证了本文方法的可行性与有效性。方法对于保障卫星导航信号的连续性与可靠性具有一定意义。     

静态测量型GPS接收机的研制及其性能

静态测量型GPS接收机系统由8通道、单频ST-1接收机和静态后处理软件两部分组成,通过跟踪测量卫星载波信号、测距码信号及数据码(包含有星历数据)信号,获得伪距和载波相位观测值,采用差分(主要是双差)处理方法,达到精确测定两接收机天线间相对位置的目的.基线测量精度为10mm+2ppm×D.     

北斗三号多频点双频组合共视时间传递性能分析

针对北斗二号(BeiDou-2) B1I&B2I标准双频无电离层伪距组合解算的共视比对结果中存在明显的噪声进而影响其短期稳定性的现象, 开展了在BeiDou-2和北斗三号(BeiDou-3)现有可用频率信号中选取最优双频组合的研究, 以期改善BeiDou的共视时间传递性能. 基于开发的CGGTTS (Common GNSS (Global Navigation Satellite System) Generic Time Transfer Standard)软件所生成的标准共视文件, 完成了中国科学院国家授时中心(NTSC)与捷克光电研究院(TP)之间GPS、Galileo、BeiDou-2 B1I&B2I及B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I及B1C&B2a双频无电离层伪距组合共视时间比对试验, 并用Vondark滤波对各双频组合的共视结果降噪处理, 通过计算滤波残差的RMS值来评估共视时间比对的精度. 结果表明, 利用BeiDou-3 B1C&B2a组合伪距值获得的共视时间比对结果噪声相对较小, 相比BeiDou-2 B1I&B2I、B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I组合的RMS (Root Mean Square)值分别提高约46%、52%和37%, 与GPS P1&P2组合的精度相当, 且与Galileo E1&E5a组合相差不大. BeiDou-3 B1C&B2a组合链路的短稳(< 1d)要优于BeiDou-2 B1I&B2I、B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I组合, 且与GPS P1&P2、Galileo E1&E5a组合的稳定性相当; 6条共视时间比对链路的中长稳(> 1d)基本一致.     

区域GPS网实测电离层变化和卫星硬件延迟的可靠性研究

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层电子总含量(TEC)变化和GPS卫星硬件延迟(DCB)的方法和结果.着重研究了区域网独立测定DCB的可靠性,利用中国境内的GPS站点分别构造了3个大小不同的区域网,通过实测DCB和垂直电子总含量(VTEC)与CO...     

一种提高CAPS导航通信融合系统保密性的新方法

根据导航通信融合系统的特点,通过伪随机序列码与混沌序列码的复合得到GC(Gold-Chebyshev)序列码,新序列码克服了混沌序列平衡性差的缺点,满足了系统短码的要求,得到的GC序列具有码组数量几乎无限多和序列线性复杂度好的优点。系统以伪随机跳变的方式更换码序列集合,极大地提升了系统的安全性。对换码模式和系统性能进行实验验证,表明复合新码GC序列采用换码模式易于实现可靠通信,还可以有效提高系统的保密性能。     

GNSS信号稳定性评估方法研究

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的信号质量评估是卫星导航系统设计和运行过程中的重要环节.在简要介绍导航信号特点的基础上,介绍了基于监测数据的信号稳定性评估方法,最后从伪距原始观测数据、伪距拟合残差、伪距拟合残差标准差3个层面进行了评估,给出了在Matlab环境下评估的具体结果.分析结果进一步证实了该方法的正确性和可行性.该方法有助于保证全球导航卫星系统空间信号的连续性和可靠性.     

卫星轨道误差对定位精度影响的摄动分析方法

卫星导航系统定位精度受伪距测量误差、大气时延误差、卫星原子钟钟差及卫星轨道误差等多方面因素综合影响。传统通常采用基于精度因子与用户等效伪距误差的方法对定位误差进行评估,但在其精度表征公式推导过程中需对测量方程组系数矩阵H及用户等效伪距误差分布做若干假设,因此它实际上是一个近似评估公式。此外,各类误差源中的卫星轨道误差属于三维误差,需经过坐标转换,并利用经验参数模型才能换算至用户等效伪距误差。为此,提出采用矩阵摄动数学理论研究卫星轨道误差对定位方程组解的影响,利用谱范数条件数对方程组形态进行刻画。仿真结果表明,方法能够直接反映卫星轨道误差对定位精度的影响,无需进行轨道坐标及用户等效伪距误差换算,能够更加直接和准确地评估卫星轨道误差对定位解精度的影响。     

单频GPS接收机天线扼流圈的研制与测试

讨论了多路径效应对GPS共视比对的影响及削弱其影响的方法。结合综合原子时项目的需求,研制了适用于单频GPS接收机的天线扼流圈,并用零基线比对方法进行了测试。结果表明,研制的天线扼流圈可有效地削弱多路径效应的影响,并可明显地改善单频GPS接收机NTSCGPS-1的抗干扰能力。     

星间链路对地伪距观测量历元归算及分析

对历元偏差引起的伪距变化量逐项分解,总结历元偏差引起的伪距各误差项的偏差典型值,使用多项式插值法进行历元归算,并进行仿真分析,最后以星间链路体制下的星地伪距观测量为实例进行方法验证。仿真分析结果表明当数据采样间隔不大于5 min时,若选取合适的插值阶数,使用多项式插值法能得到优于1 mm的历元归算精度;实测数据结果表明基于多项式插值的历元归算方法是有效的,能够完成星间链路对地伪距观测量的历元归算需求,历元归算造成的误差远小于伪距本身的观测噪声。     

时间扩频码信号及研究(摘要)

扩频码又叫测距码或伪随机噪声码。人们已对它作了广泛的研究,它的应用已随着对其研究发展而迅速扩展,除应用于通信、雷达、导航及密码学外,还应用于自动控制、计算机、声学与光学的测量、数字式跟踪、测频及数字网络等方面。本文所研究的是最长周期的伪随机序列(m序列)。及其短截式m序列。详细分析了     

伪距测量中的时标偏差影响分析

伪距是卫星导航系统的基本观测量,是实现导航定位、精密定轨和精确授时的基础。基于伪距、钟差和时标偏差的概念与定义,讨论了时标偏差对卫星伪距测量的影响特性;在此基础上,给出了利用伪距O-C(观测值与计算值之差)进行时标偏差解算的计算模型;理论分析表明:时标偏差影响主要体现在伪距变率项;对于MEO卫星,时标偏差影响不仅会使真实的O-C曲线斜率变大、曲线变长,而且会使多个弧段O-C曲线呈现锯齿状,表现为每个弧段解算的参数不能用于跨弧段预报。最后,利用北斗试验系统MEO卫星实测数据进行了验证分析,试验结果表明:采用实测数据计算的时标偏差精度约在0.02s左右,不同弧段解算结果比较稳定,并且扣除时标偏差后的O-C计算结果也与理论结果具有较好的一致性,从而验证了本文时标偏差理论分析和计算模型的正确性。     

差分GPS在车辆导航系统中的应用

简单介绍了差分GPS和伪距差分技术在车辆导航系统中的应用原理,分析了车辆导航系统及其基准站与导航车辆的基本组成,并介绍了一种基于GPRS/ GSM通信网络的DGPS数据传输与处理过程。