基于卡尔曼滤波的GPS高动态载波跟踪环路设计

针对高动态环境会使接收机接收信号载频上产生很大的多普勒频移及其变化率,普通的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪等问题,通过综合分析传统的二阶叉积自动频率控制环(CPAFC)辅助三阶锁相环(PLL)的高动态载波跟踪环路,以及卡尔曼滤波器在动态跟踪中的优势与劣势,该文设计了一种基于卡尔曼滤波的二阶CPAFC辅助三阶PLL的GPS高动态载波跟踪环路。通过仿真分析证明,新的环路能更好地适应动态性,整体跟踪性能更好;并且在信噪比较低的情况下,环路优势更明显。     

FPLL载波跟踪环仿真及高动态GPS信号测试

针对高动态环境下普通CPS接收机跟踪环路容易失锁的问题,考虑到锁频环动态性能好、锁相环跟踪精度高的特点,实现了二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪环(FPLL)。根据FPLI.结构原理和误差分析理论,提出了一种FPLI.环路的码相位和载波相位精度分析方法。借助CPS软件接收机平台,在Matlab环境下仿真实现了FPLI.载波跟踪环,并利用Spircnt USS7700仿真器采集高动态CPS模拟信号对FPLI.环路进行了测试。测试结果和精度分析表明,在导航信号的载噪比为40 dB-Hz,加速度为26 g,加加速度为9g/s的条件下,该高动态跟踪环路能够达到码相位1. 31 m(1?）,载波相位为4.24 X 10-3m/s(1?)的跟踪精度。     

高动态宽带信号码跟踪方法仿真分析

针对高动态场景,单独的码环路很难实现跟踪,由于高动态载波跟踪的算法很成熟,通常应用载波跟踪结果对码环路进行辅助,针对窄体制信号,这种方法可以帮助消除码环的动态误差,但对宽体制信号来说,辅助力度减小。从高动态宽带信号码跟踪误差门限以及跟踪精度入手,分析了单独码跟踪算法的易失锁性,理论和仿真验证应用高动态载波跟踪结果辅助码跟踪算法的有效性,且具有高的跟踪精度。这为导航接收机的跟踪算法提供了理论依据。     

高动态GPS接收机动态性能分析与改善途径

分析了高动态GPS接收机性能,并提出了改善GPS接收机性能的技术途径:惯性补偿技术;自适应天线技术;专用信号处理技术。     

北斗卫星载波动态差分定位最新性能评估

为了评估ＢＤＳ载波动态差分的最新定位性能,文中选择在巴西、美国、澳大利亚和中国境内共８个ＩＧＳ站构 成的基线长度在３０ｋｍ以下的４条基线,基于２０２１－１０－０８—２０２１－０８－１４ＢＤＳ,ＧＰＳ以及ＢＤＳ＋ＧＰＳ观测数据进行载 波动态差分定位,统计并分析可见卫星数目、ＥＮＵ 时间序列和定位精度,获得了ＢＤＳ最新的载波动态差分定位性 能。结果表明,ＢＤＳ可见卫星数明显多于ＧＰＳ;ＢＤＳ与ＧＰＳ载波动态差分定位结果稳定性基本相同;ＢＤＳ与ＧＰＳ载 波动态差分定位精度在Ｅ,Ｎ,Ｕ方向均能达到ｃｍ级精度,且在Ｅ和Ｎ方向的定位精度优于１ｃｍ。与单系统相比, ＢＤＳ与ＧＰＳ的组合系统能较好地提高定位精度。     

惯性导航算法的载体高动态特性研究

针对惯性导航算法中载体高动态特性的界定尚不明确的问题,提出了惯性导航算法中载体的高动态特性,即剧烈的复合运动形式可称之为惯性导航的高动态场景,而单纯的高速、大加速度或大角速度运动对于惯性导航来说并不是真正意义的高动态。文中阐述了载体的动态条件对惯性导航系统性能的影响,然后从惯性导航算法的角度得出载体高动态特性的界定,最后设计了仿真实验对结果进行验证。结果表明,剧烈的复合运动下惯性导航会产生明显的动态效应误差,此时惯性导航算法的高阶修正项影响显著,从而证明了惯性导航的高动态场景的特征。     

高动态GPS观测数据的仿真研究

主要介绍了高动态GPS观测数据的仿真情况,分析了GPS观测值仿真的意义、原理、及流程,重点讨论了各个模块系统的功能及采用的数学模型。利用编制的仿真软件仿真了武汉地区的GPS观测值,并与仿真的导航电文进行单点定位计算,算例结果表明本文方法的正确性和可靠性,能满足不同层次人员对GPS仿真观测值的需要。     

改进的高动态GPS定位自适应卡尔曼滤波方法

本文针对高动态ＧＰＳ不易确定动态噪声和观测噪声的特点,提出了一种适用于高动态ＧＰＳ定位的改进的自适应卡尔曼滤波方法。该方法具有数值稳定性好,存储量小的优点,克服了发散的缺点,具有较强的自适应性。     

智能高光谱遥感卫星前视相机性能设计

高光谱遥感可以得到地物连续光谱信息,实现地物精细分类、目标高精度探测以及地物生化参量的定量化应用。传统的高光谱遥感器由于固定辐射动态范围,存在大量无效且冗余数据,给卫星载荷造成了巨大的存储压力。智能高光谱卫星关键技术之一在于利用前视相机预判辐射动态变化范围的方式辅助主相机成像模式调整,本文在智能遥感卫星系统概念的基础上,重点开展前视相机倾斜角设计、波段设置和辐射动态范围预测研究。研究表明:前视相机倾斜角需要综合考虑星上响应时间、单次成像距离和空间分辨率;考虑到云检测、气溶胶光学厚度和水汽含量反演等指标的实现,前视相机需要设置0.49μm、0.66μm、0.87μm、0.94μm、2.1μm等5个波段;0.4—1.0μm波段范围最大最小值辐亮度可以由有限波段进行预测。基于ENVI光谱库76条光谱数据,通过MODTRAN辐射传输模型模拟各类地物(植被、矿物、人造地物、土壤)在不同观测条件下的表观辐亮度,建立了在0.4—1.0μm波段内各类地物辐射动态最大值和最小值模拟模型,利用光谱库中其他光谱数据验证了各类地物辐射动态最大值和最小值模拟模型,各类地物最大值和最小值预测模型验证的拟合优度(R2)分别大于98%和75%,模型验证相对误差分别小于5%和25%;同时利用Hyperion影像,验证了植被类预测模型,最大值模拟模型验证相对偏差在5%内,最小值模拟模型验证相对偏差在10%内。以上研究为智能高光谱卫星主相机的辐射动态范围调整提供了重要依据。     

基于FPGA的高动态P码直捕算法设计与实现

长周期精密测距码（P码）的直接捕获技术对提高导航接收机的性能十分关键,为了设计出高动态、低信噪比环境下的P码快速直接捕获接收机,采用部分匹配滤波器组实现伪码时域并行搜索,结合小点数的快速傅里叶变换（FFT）,将匹配滤波器输出的部分相关值进行功率谱分析,完成多普勒频率偏移的并行搜索。硬件实现时结合FPGA的特殊结构,提高资源利用率,同时采用并行流水机制处理ADC的采样信号,对于每一个采样点,均可以在下一个采样点到达之前完成该点的码相位和频率的二维搜索。对比国内外P码接收机的研究成果,算法在捕获时间上有很大改进。在信号功率为-165 dBW,伪码相位±1 s的时间不确定度,以及多普勒频率偏移±16 kHz的条件下,捕获时间小于10 s,完全适用于高动态环境下的P码快速直接捕获。     

Performance analysis and design of the optimal frequency-assisted phase tracking loop

GPS Solutions - The frequency-assisted phase tracking (FAPT) is investigated extensively in comparison with the phase tracking (PT) in a Kalman filter (KF) frame to explore the role the augmented...     

Time transfer using GPS carrier phase: error propagation and results

 A joint time-transfer project between the Astronomical Institute of the University of Berne (AIUB) and the Swiss Federal Office of Metrology and Accreditation (METAS) was initiated to investigate the power of the time transfer using GPS carrier phase observations. Studies carried out in the context of this project are presented. The error propagation for the time-transfer solution using GPS carrier phase observations was investigated. To this purpose a simulation study was performed. Special interest was focussed on errors in the vertical component of the station position, antenna phase-center variations and orbit errors. A constant error in the vertical component introduces a drift in the time-transfer results for long baselines in east–west directions. The simulation study was completed by investigating the profit for time transfer when introducing the integer carrier phase ambiguities from a double-difference solution. This may reduce the drift in the time-transfer results caused by constant vertical error sources. The results from the present time-transfer solution are shown in comparison to results obtained with independent time-transfer techniques. The interpretation of the comparison benefits from the investigations of the error propagation study. Two types of solutions are produced on a regular basis at AIUB: one based on the rapid orbits from CODE, the other on the CODE final orbits. The rapid solution is available the day after the observations and has nearly the same quality as the final solution, which has a latency of about one week. The differences between these two solutions are below the nanosecond level. The differences from independent time-transfer techniques such as TWSTFT (two-way satellite time and frequency transfer) are a few nanoseconds for both products. Received: 15 November 2001 / Accepted: 6 September 2002 Correspondence to:R. Dach     

苏通大桥形变的GPS动态监测

针对目前大桥监测的现状及各种监测方法的优缺点,该文结合苏通大桥运营情况,研究了GPS动态监测的原理、系统组成、坐标转换及监测注意事项,并对其进行了GPS动态监测试验。采集了桥面沿轴线方向、横向及竖向位移数据,对大桥在温度、风荷、车载等因素影响下的运营期大桥响应情况进行了分析。表明大桥轴线方向位移与温度正相关,1/4跨处相关系数为0.859;竖向位移与温度负相关,1/4跨处相关系数-0.817。并对数据进行了频谱分析,分析结果表明频谱没有明显变化;大桥各方向振幅在安全范围内,表明运营期的大桥十分健康;同时也表明GPS动态系统监测结果是可靠的。     

基于场论的动态缓冲区生成方法与应用

缓冲区可分为影响度只呈单一距离关系的静态缓冲区和影响度随距离变化而呈不同强度的扩散或衰减的动态缓冲区。本文通过对现有动态缓冲区算法在实际应用中存在的不足与局限的分析,提出了一种新的基于场论的动态缓冲区生成方法。该方法以场论的观点为指导,打破了传统缓冲区在进行重叠合并时简单地采用影响度小的服从影响度大的方法,而是按照场强叠加的原理,将各个影响度进行叠加来生成动态缓冲区。论文按照实际需要,提出了两种新的动态缓冲区模型,给出基于场强积分原理的动态缓冲区影响度的计算方法,实现了基于场论的动态缓冲区的生成,并成功应用于实践中。     

一种基于形状先验和动态外推的道路段分割方法

针对高分辨率影像中道路提取效果不佳这一问题,该文提出了一种道路段分割方法。在经典能量函数中引入无符号距离函数表示的形状先验,用以排除非道路干扰物;引入星形形状先验能量项用以解决细小干扰物、道路内部孔洞两个问题,此时可得到一段无干扰物、无孔洞的道路;基于动态外推的思路分割出一条完整的道路段。实验表明该方法可以有效获取影像中不同形态的道路段,同时为影像分割提供有益思路。     

GPS Dynamic Monitoring Analysis of Long-Span Experiment and Result Cable-Stayed Bridge

For the sake of timely appraising the working condition of the bridge, measuring the dynamic Characteristics of the bridge structure is very important and necessary. A GPS dynamic monitoring test was carried out in the Wuhan Baishazhou Bridge, which is one of the longest span cable-stayed bridges having been built in China. This paper introduces the experimental implementing scheme and data processing method. The vibration characteristics of the middle span of cable-stayed bridge are availably obtained by use of the spectral analytic approach. The measuring results are very identical to the theoretical designed values. The research demonstrates that, with GPS receiver of the high sampling rate and suitable data processing method, the vibration characteristics of the bridge structure can be determined with high accuracy.     

GPS动态观测数据的周跳探测与修复及其分析

从探测与修复周跳的观测值线性组合人手,分析非差方式下M-W组合和电离层残差组合对周跳的探测能力,探讨两种组合相结合的优越性.研究分析相结合算法对地面低动态数据和星载GPS高动态数据的适应能力,实验结果表明此算法对GPS双频动态观测数据的周跳探测、修复具有较好的适用性和实用性.     

地球资源环境动态监测技术的现状与未来

针对国家全球化战略和迫切需要解决的全球环境和资源问题,本文阐述了国内外地球资源环境动态监测技术主要研究进展,发现存在地球资源环境监测高精度产品缺乏、动态监测能力不完备、遥感信息服务及时性和便携不足等主要问题。在此基础上,提出中国迫切需要发展面向全球和重点区域的持续、动态观测能力,建立全球视野的资源环境动态监测产品和应用系统,突破全球资源环境研究的理论和关键技术,建立全球资源环境遥感监测指标和技术体系,形成全球立体协同观测、资源汇聚优化、信息智能处理、云平台业务应用的自主技术体系,完善支撑任务驱动的数据汇聚、模型调度、产品生成等在线遥感信息服务能力,发布全球、洲际和全国高质量空间要素遥感信息产品、专题应用系统、技术报告等成果。最终为全球资源环境研究提供知识发现的数据和服务,支撑中国在全球资源环境监测评估、重大灾害事件监测预警、应对国家安全与全球变化等领域的服务。     

GNSS PPP海洋平台动态变形监测分析北大核心CSCD

实时监测海洋平台在环境激励下的动态变形对于保障其安全运营有着重要意义。GNSS PPP技术无需设置基站,仅依靠单点监测站便可实现精密单点定位,因而在海洋平台变形监测领域具有潜在的应用价值。针对GNSS PPP信号受背景噪声干扰而精度较低的问题,本文提出改进CEEMDAN算法对GNSS PPP信号降噪,并应用于某海洋平台动态变形监测。结果表明:①GNSS PPP技术结合改进CEEMDAN算法可有效监测海洋平台在环境激励下的动态变形;②改进CEEMDAN可有效去除GNSS PPP背景噪声干扰;③基于降噪后信号可获取监测点清晰的三维位移轨迹,从而为结构安全评估提供参考。