地心非旋转坐标系中卫星共视法时间比对计算模型

卫星导航定位系统测距的基础是测时,定轨和定位的前提是各观测量的时间同步,因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。卫星导航定位系统中时间同步技术包括卫星与地面（星-地）和地面站间（地-地）的时间同步。在本文中,根据卫星共视法时间比对的基本原理,分别从数学角度和几何角度详细推导了地心非旋转坐标系中卫星共视法时间比对的基本计算模型,从而为实现站间高精度的时间同步提供了一些参考。     

伪距与激光测距法时间比对计算模型及其精度评估

卫星导航定位系统测距的基础是测时,而定轨和定位的前提是各观测量的时间同步,因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。卫星导航定位系统中时间同步技术包括卫星与地面(星-地)和地面站间(地-地)的时间同步。在本文中,根据伪距与激光测距法时间比对的基本原理,详细推导了地心惯性系中伪距与激光测距法时间比对的基本计算模型,为实现星地之间高精度的时间同步提供了参考。     

基于GEI和IGSO卫星的Sagnac效应的求解

本文根据卫星共视法进行时间比对的基本原理,详细介绍了Sagnac效应产生的原因.并分别以静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星为例,推导了卫星共视法时间比对中Sagnac效应在地心惯性系中的基本计算模型,给出了当地面站在赤道上和不在赤道上这两种情况下Sagnac效应的详细计算过程,得出了当地面站与卫星的经度相同以及当地面站与卫星在两极地区这两种情况下Sagnac效应的值为零的结论.这对于地面站之间的时间同步以及卫星导航定位具有重要的参考价值和实用意义.     

基于组合卫星导航系统的编队卫星分析

针对编队飞行中星间相对定位的任务需求,分析了卫星导航系统对编队卫星的动态观测几何问题,引入了相对定位精度衰减因子(RDOP)描述,并讨论了其性质。在对编队中单颗低轨卫星进行导航卫星GDOP分析的基础上,研究了不同编队宽度下编队集合的共视卫星和共视时段,仿真了一定场景下的编队卫星RDOP,并比较了与PDOP的大小关系。接收机的截止高度角对于导航卫星GDOP影响较大;编队宽度会影响到共视卫星的选择;而与采用单个GPS系统相比,采用GPS-Galileo组合卫星导航系统对编队卫星进行相对定位,RDOP数值明显减小,从而有利于高精度的星间位置确定。     

Locata定位系统的时间同步机制

Locata系统是一种新型的高精度地基定位系统,它既可以与现有的全球导航卫星系统(GNSS)无缝对接,也可以在卫星信号失效时独立提供定位服务。Locata系统的定位精度可以达到厘米级,其关键技术是高精度(纳秒级)的时间同步技术。文中通过分析Locata系统的定位原理,对Locata系统独特的时间同步技术进行了研究,详细描述了其时间同步机制和技术实现方案,并给出了时间同步的具体流程和步骤。该研究可为我国研制地基伪卫星定位系统提供参考。      

伽利略卫星导航定位系统最新进展

作为欧洲卫星导航技术发展的极其重要的战略,伽利略卫星导航定位系统的计划早在20世纪90年代起就由欧共体(GE)、欧空局(ESA)提出。经过多年的论证,欧盟于2002年3月26日通过了伽利略计划。伽利略卫星导航定位系统作为交通方面的一项基础设施,将受控于国际民间组织,系统建成后,能够与新一代GPS系统相兼容,共同构成未来的全球导航卫星系统(GNSS),向全球各类用户提供物流管理及安全等所需的定位、授时服务。伽利略系统将具有以下特点:全天候和全球覆盖;独立的、欧洲人控制的、以卫星为基础的民用导航和定位系统;独立于GPS,但能与GPS兼     

抗差Vondrak滤波方法在时间频率传递中的应用

时间频率传递的结果会受到非模型化误差和观测噪声的影响,其噪声常为高频信号,构建低通滤波器可在一定程度上消除观测值序列中的高频噪声信号.本文对Vondrak滤波函数的本质进行剖析,通过IGG3算法对钟差序列进行定权并采用频率响应法选择适合的滤波因子;对不同的链路分别进行卫星双向时间频率传递(two-way satellite time and frequency transfer, TWSTFT)、基于软件接收机的卫星双向时间传递(two-way satellite time and frequency transfer based on software defined receiver, SDR-TWSTFT)和短基线共视时间频率传递实验,并对钟差结果采用抗差Vondrak滤波进行平滑去噪.结果表明：滤波后的钟差序列能够很好地反映原始钟差序列的趋势;平滑后的TWSTFT钟差结果,日波动效应得到了有效的抑制,精度有明显提升;对于共视钟差结果,精度有明显提升,与精密单点定位(precise point positioning,PPP)时间传递结果的差值保持在-1.0～1.0 ns范围内.     

伪卫星技术发展和应用综述

全球导航卫星系统已经引起了测量、测地、导航和其他与定位相关的学科的革命,但是卫星导航定位系统有两个内在的弱点：信号衰减和定位结果依赖卫星的几何布局。因此在比较苛刻的观测环境下,系统的表现明显降低。伪卫星就是为了解决这个问题而引入的。本文讲述了伪卫星发展的相关历史和近来伪卫星定位方面的一些成就,并提出了现存的技术问题。     

Modem通道时延对多台站TWSTFT的影响分析

针对多通道调制解调器(Modem)不同接收通道间时延值差异对双向卫星时间频率传递(TWSTFT)结果产生较大影响的问题,该文通过使用卫星模拟转发器的方法,实时测量地面站设备时延。采用多台站间两两双向的方法,归算后验证设备时延对三站闭合差结果的影响。依托国家授时中心的卫星双向比对网,开展了各地面站间基于中星12号卫星的TWSTFT试验。结果表明,通道时延对闭合差结果影响较大,在通道时延扣除前,误差可达数十纳秒;而在扣除后,结果优于0.2ns。这表明:多通道Modem各通道时延值不同引起的误差可有效测量并扣除,从而多台站开展TWSTFT是可行的。这样不仅提高了TWSTFT的执行效率,方便快捷地检验地面站间时间同步的准确度,而且节约了卫星资源的占用率。     

北斗卫星导航定位系统简介

本文简要介绍了我国研制的北斗卫星导航定位系统的卫星发射及系统组成情况，阐述了双星导航定位的原理，并概略回顾了国内外卫星导航定位系统的发展历程。     

基于双向C波段数据站间时间同步

卫星导航系统时间同步技术是系统的关键技术之一,用于实现卫星和地面站时间统一,其水平直接影响导航系统定位精度。时间同步技术主要包括星地、星间和站间时间同步技术,其中站间时间同步技术又包括了时间频率传递技术、卫星共视技术等。本文详细讨论了站间时间频率传递方法的基本原理和模型,推导了误差模型,分析了影响站间时间频率传递精度的因素,并处理了实际的站间双向C波段数据,分析了站间时间频率传递的精度,结果表明时间频率传递实现的站间时间同步精度1ns。     

基于RT-PPP的低轨卫星实时高精度时间同步方法

实现低轨导航增强的关键前提是实现低轨星座的整网时间同步,本文针对低轨导航增强系统,提出了一种基于实时精密单点定位(RT-PPP)的低轨卫星高精度时间同步方法,以解决低轨星座实时高精度时间同步的问题. 本文分析了在处理过程中存在的各类误差,介绍了低轨卫星采用状态空间(SSR)改正信息通过精密单点定位(PPP)实现实时高精度时间同步方法的处理流程,将此方法应用于气象、电离层与气候星座观测系统(COSMIC)卫星实测数据的处理,并将该方法与采用广播星历伪距的方法以及事后精密星历的方法进行了比较分析. 结果表明:采用SSR改正信息PPP的方式对2颗COSMIC卫星进行GPS双频观测值的解算,得到的轨道误差的标准差在分米级,钟差误差标准差分别在2.4 ns和2.3 ns左右,可以达到纳秒级. 通过对不同方法解算的结果进行比较可以看出,采用SSR改正信息PPP的方法明显优于采用广播星历伪距方法的解算精度,且与事后精密星历PPP的方法解算精度相当.      

基于星地/星间联合观测的时间比对方法

星间观测实现了移动卫星的连续跟踪,是提升卫星钟时间比对精度的重要手段。研究了基于星地/星间联合观测时间比对技术;推导了星地/星间时间同步比对模型;给出了星间钟差到星地钟差的一致性归算方法。理论上加入星间观测移动卫星钟差预报精度能大幅提升,但异质观测设备导致钟差观测序列不连续,影响了卫星钟预报精度。研究了小幅钟差跳变的探测与补偿技术,提出了基于传统粗差探测与相邻历元组差相结合的钟差跳变探测方法,有效消除了异质观测设备带来的钟差不一致性,提升了卫星钟预报精度。最后利用实测与仿真数据验证了所提出的理论和方法的正确性和有效性。     

下一代星载原子钟的新发展

高性能原子钟尤其是星载原子钟,在卫星导航定位系统中起着非常重要的作用。卫星导航定位系统的更新和发展要求更高精度、更小型化的新型星载原子钟。介绍了新物理原理和先进技术以及在新一代卫星导航定位系统和空间科学实验中有应用前景的新型原子钟的产生、发展以及它们目前的研究进展。     

基于Kalman滤波器的卫星钟差预报精度分析

Kalman滤波器稳态条件下的卫星钟差预报精度可作为评估星地时间同步性能的重要依据,研究了基于Kalman滤波器的卫星钟差预报精度问题。在卫星钟差包括3阶白噪声情况下,建立了卫星钟差的状态方程和测量方程,利用离散Riccati方程的非递归代数解,得到了Kalman滤波器的稳态解,进一步得到了卫星钟差预报误差,做了典型参数情况下的数值分析。     

卫星自主完好性监测技术

介绍了卫星导航定位系统完好性监测的主要技术手段,阐述了完好性监测技术对卫星导航定位系统的作用和影响.针对卫星自主完好性监测的性能需求和地基完好性监测的技术现状,参考国外最新卫星载荷情况,提出了通过接收卫星导航信号旁后瓣能量进行卫星自主完好性监测的实现方案.通过技术分析,得出了该方案是经济可行的结论.提出了我国卫星导航定位系统建设应具备或应具有扩展卫星自主完好性监测能力的建议.     

Method for evaluating real-time GNSS satellite clock offset products

Real-time satellite clock offset products are frequently utilized in navigation and positioning service fields. The precision of such products is a key issue for their application. The evaluation methods existed for satellite clock offset products are mostly based on post-processed satellite clock offset solutions, which will encounter problems in real-time product evaluation, especially for real-time satellite clock offset products estimated from data with regional stations only. We propose an improved evaluation method for global navigation satellite system (GNSS) satellite clock offset products. In the proposed method, we use all-satellite reference method instead of single-satellite reference method to eliminate the timescale in satellite clock offset products. Moreover, a preprocessing step is suggested to detect gross errors and initial clock bias before evaluating the precision of the satellite clock offsets. We conduct two examples to verify our method, and the experimental results show that the proposed method is more reasonable in assessing the GNSS satellite clock offset precision, and it also provides a reliable approach to analyzing the estimated satellite clock offset in both real-time and post-processed, or globally and regionally.     

卫星导航系统导航信号与导航电文设计中的时间要素

从时间要素考虑，卫星导航系统如何支持用户对卫星钟误差的改正，如何支持用户进行实时、无整周模糊地伪距测量以及如何支持多系统兼容定位等，是导航信号与导航电文设计中必须解决的问题。本文在对国外卫星导航系统导航信号与电文设计进行分析研究的基础上，对这些问题进行了一些探讨。