GNSS系统间钟差辅助定位研究

GNSS（global navigation satellite systems）系统时使用原子钟作为时间基准,相比使用晶振的GNSS接收机,其稳定度高出几个量级。GNSS系统间钟差相比接收机钟差具有更高的稳定度,如果可以充分利用此先验信息将有助于优化多GNSS系统的定位结果。分析如何充分利用系统间钟差更稳定这一先验信息,并测试引入这一先验信息对多系统单点定位结果的影响,推导了基于两种不同钟差估计方法的定位解算模型,给出了最小二乘和扩展卡尔曼滤波两种参数估计算法。通过比较不同模型和估计算法在静态和动态定位的实验结果,最小二乘法无法利用系统间钟差更稳定的特点改善定位精度;静态实验结果表明,扩展卡尔曼滤波自身有一定的降噪效果,若引入系统间钟差更稳定的先验信息,将更有利于减小噪声;动态实验结果表明,引入系统间钟差更稳定的先验信息可减弱扩展卡尔曼滤波的发散现象。     

基于新陈代谢灰色模型的实时GPS卫星钟差预报研究

实时GPS卫星钟差的可靠性预报是GPS实现实时精密单点定位的关键技术之一。传统的GM(1,1)模型不能及时更新新息数据,致使计算结果精度较差。本文首先介绍了常用的几个钟差模型,并利用新陈代谢GM(1,1)模型,与常用的二次多项式模型进行了对比。通过自编程序,依据某一IGS跟踪站实测的精密卫星星历数据,进行了实时的GPS卫星钟差预报,并与IGS事后精密钟差进行了比较。实验结果表明,基于该新陈代谢GM(1,1)模型估计的卫星钟差与IGS发布的最终精密钟差具有较好的有效性和一致性,这为实时GPS动态精密单点定位提供较高精度的卫星钟差产品。     

顾及钟差变化率的GPS卫星钟差预报法

提出了一种基于钟差变化率拟合建模的卫星钟差预报方法。以附加周期项的线性或二次多项式作为基础模型对钟差变化率序列进行拟合,最优估计卫星钟差的趋势项系数,然后直接使用精密定轨得到的相应时刻的卫星钟差计算预报初始时刻的基准项系数,来建立卫星钟差的预报模型。以IGS发布的快速星历(IGR)的卫星钟差为试验数据,对GPS星座中各种型号的所有卫星钟差进行预报。结果表明:本文方法3、6、12与24h的预报精度分别可达0.43、0.58、0.90与1.47ns,相比于传统的基于钟差拟合的预报方法,精度分别提高69.3%、61.8%、50.5%与37.2%;与IGS发布的超快速星历(IGU)的预报钟差相比,钟差精度分别提高15.7%、23.7%、27.4%与34.4%。     

基于接收机钟差约束的精密单点定位时间传递研究

精密单点定位(PPP)技术起初主要面向定位与导航等位置应用.近年来,PPP技术逐渐成为时间传递等非定位应用的一种重要且有效的手段.如今,具有更高稳定性的氢原子钟也被越来越多的测站用来提供时间频率基准.而传统的PPP时间传递方法通常在数据处理时将接收机钟差参数视为白噪声(WN)参数进行处理,并未充分利用原子钟的高稳定特性...     

GPS精密卫星钟差估计研究

随着精密单点定位技术的发展,对于精确的卫星坐标以及卫星钟差改正精度的要求越来越高,精密卫星星历以及精密卫星钟差的求解成为制约精密单点定位技术发展的瓶颈。本文基于修复周跳的载波相位观测值与相位平滑伪距观测值,采用无电离层延迟星间单差精密卫星钟差估计模型,在先估计出整周模糊度后,进行了精密卫星钟差的估计,并采用与IGS事后精密钟差作二次差的方法进行精度分析,这对于提高精密单点定位精度具有一定的意义。     

顾及钟差随机项的GPS卫星钟差预报

针对卫星钟差呈趋势项和随机项变化的特点,提出了基于GM(1,1)与自回归求和移动平均的组合预报模型。该模型首先采用GM(1,1)模型预报钟差的趋势项部分,然后利用ARIMA模型对GM(1,1)的模型残差序列进行建模和预报,最后将GM(1,1)和ARIMA模型的预报结果对应相加即得到钟差的最终预报值。此外,采用IGS公布的精密卫星钟差进行预报试验,通过与卫星钟差预报中常用的二次多项式模型和修正指数曲线法模型预报结果的对比分析,结果表明:该方法可以对GPS卫星钟差进行高精度的中短期预报。用12 h钟差建模时,预报未来6、12、24和48 h的平均预报精度分别为0.71、1.17、1.93和4.38 ns,相比于二次多项式模型的平均预报精度分别提高了29.70%、43.75%、67.62%和76.21%;相比于修正指数曲线法模型的平均预报精度分别提高了18.39%、33.90%、61.40%和70.49%。     

多星座参考站接收机钟差的估计方法研究

多星座数据融合处理时,由于接收机钟差和信号传播延迟的影响,导致信号发射时刻的卫星位置不能精确求定。在定位解算里,可以通过星间差分消除与光速有关的接收机钟差影响,然而与卫星径向速度有关的接收机钟差项却得不到消除。该文详细分析了多星座接收机不同钟差值的产生原因,推导了卫星径向速度对站星距的影响,提出了一种针对多星座的单基准站接收机钟差估计方法,通过统一修正各星座卫星位置,有效消除了与卫星速度有关的接收机钟差项的误差,并且适用于存在1ms时钟跳跃的接收机,实现多星座融合的高精度定位。     

GPS精密卫星钟差估计与分析

探讨了GPS精密卫星钟差的估计方法,并分析了伪距与相位观测值对估计精度的影响。基于PAN-DA软件,采用全球均匀分布的40个IGS跟踪站的实测数据,对GPS精密钟差进行估计与分析。试验结果表明,目前采用PANDA软件估计的GPS精密卫星钟差与IGS事后精密卫星钟差比较,互差优于0.2 ns,与国际IGS各分析中心估计的卫星钟差精度相当。     

接收机钟跳对GPS定位的影响及探测方法

介绍GPS接收机的钟跳现象,并从GPS观测模型入手,分析钟跳的基本原理及其对GPS载波相位观测值和伪距观测值产生的影响,讨论钟跳的处理方式,给出一种探测钟跳的有效方法,并建议在处理接收机钟跳为毫秒跳类型的数据时,在精度允许范围内可以作为周跳进行处理,数据量较大时可以引入新的模糊度进行解算。     

接收机温启动状态下辅助长码快捕的钟差预测算法

卫星导航接收机中,时间是影响长码快捕实现的重要因素。接收机钟差预测是压缩码相位不确定范围,减少信号搜索范围的一个方面。提出利用递推阻尼最小二乘法进行二阶钟差模型参数在线解算,并在温启动状态下利用存储的这些参数进行钟差预测的算法。以一款温补晶振为例进行了实验验证,数值结果表明该算法可以将钟差误差范围压缩6倍,将有效地辅助长码快捕的实现。     

模拟退火算法的灰色模型钟差预报

针对传统灰色模型的预报效果不好的问题,文章提出了一种基于模拟退火算法的灰色模型钟差预报方法,采用模拟退火算法代替最小二乘求解灰色模型参数,较好地优化了灰色模型的参数估值。算例结果表明,基于模拟退火算法的灰色模型较传统的灰色模型,不仅能提高钟差的短期预报精度,而且对钟差的长期预报精度也有一定的改善。     

利用改进灰色模型的钟差预报算法及其精度分析

灰色模型在钟差长期预报中虽具有一定的优势,但是预测的精度还有进一步提高的可能。在本文中,采用经过数据预处理和残差修正对一阶灰色模型进行了改进,再对GPS卫星钟差进行不同时间尺度上的预报。算例利用IGS提供的精密钟差产品,建立了一个基于改进灰色模型的预报算法,改进灰色模型的预报精度较传统的二次项模型有了很大的提高,且预报结果的收敛性也获得了一定程度的改善。     

灰色模型在快速卫星钟差预报中的应用

GPS实时精密单点定位需要实时的、精确的、可靠的预报卫星钟差预报,因此卫星钟差的预报是一项非常重要的工作,它对实时的高精度导航定位具有重要意义。为导航定位提供时间标准的导航卫星原子钟是非常精密的仪器,对外界环境非常敏感,无法将卫星钟差作为普通的白噪声处理,可以但可将卫星钟差看作是灰色系统来进行研究。本文根据灰色系统相关理论,将灰色系统模型GM(1,1)应用到卫星钟差的预报,并用IGS超快速星历建立了预报卫星钟差的灰色预测模型,研究了卫星钟差的变化规律。结果表明:灰色模型可用于卫星钟差的短期预报,它对超快速星历的预报精度与IGS产品中的IGU超快速星历本身的预报精度相当。     

基于灰色系统模型的IGS精密钟差预报

钟差是精密单点定位中的重要误差源,IGS及其分析中心能够提供高精度卫星钟差改正信息,但其具有滞后性,一般要13d后才能获取。基于此,在讨论灰色系统建模的基础上,利用12d的IGS钟差文件进行GM(1,1)建模与预报,并将其结果与二次多项式的预报结果进行比较分析,同时对Rb钟和Cs钟的GM(1,1)模型预报效果进行讨论,得出一些有益的结论。     

精密单点定位中卫星钟差加密方法的探讨与分析

本文系统地分析了多种精密卫星钟差加密方法,以IGS提供的GPSweek 1421周第2天的2号、11号、21号和28号卫星的30s间隔的精密卫星钟差为基准,然后以从中提取的15min和5min间隔的钟差为例,将其用内插或拟合等不同方法分别加密到30s,将加密结果与30s间隔的精密卫星钟差基准进行比较分析,得出样条函数内插法精度较高、较可靠,拟合法精度较差,在个别历元处,内插或拟合卫星钟差的误差仍然很大。     

一种组合模型在卫星钟差长期预报中的应用研究

近年来,卫星钟差长期预报普遍采用灰色模型,该模型的预报精度虽较传统的二次多项式模型有所提高,但仍不理想。本文在其基础上提出了一种新的组合模型:首先利用灰色模型估计的残差建立二次多项式模型,预报以后历元的残差,然后和灰色模型的预报结果相加;并分析了利用不同历元个数的残差建模所得组合模型的精度,将组合模型与灰色模型、二次多项式模型的预报精度进行了比较。结果表明:组合模型相对于灰色模型的预报精度能提高一个数量级左右,验证了本文提出的组合模型的可行性和有效性。     

利用最小一乘法改进的灰色模型的导航卫星钟差预报

在卫星钟差波动较大的情况下,为了克服基于最小二乘法估计灰色模型参数对卫星钟差预报精度的不足,本文利用最小一乘法对传统灰色模型进行了改进。在建模的过程中,采用以误差绝对值之和最小为优化原则,针对目标函数不可微的特点,运用线性规划的方法对灰色预报模型的模型参数进行了估计。此外,将改进后的预报模型应用到卫星钟差波动较大情况下钟差的预报中,并将预报结果与传统灰色模型的预报结果进行了对比分析。结果表明：在卫星钟差波动较大的情况下,该方法相比传统灰色模型的预报结果有显著改善,为高精度的卫星钟差预报提供了一种新思路。     

一种基于灰色神经网络的卫星钟差预报策略

针对钟差预报中灰色神经网络模型种类较多、性质和适用范围尚未具体分析的问题,根据其预报特点,该文提出了一种基于灰色神经网络的自适应钟差预报策略。基于MGEX精密钟差数据进行预报实验,采用不同建模钟差数据量进行相同时间段钟差预报,对3种不同的灰色神经网络模型钟差预报效果进行对比,总结了几种预报模型的性质与适用范围。该文提出的自适应预报策略较好地平衡了几种灰色神经网络模型的特点,提升了钟差预报效果。基于该文策略的实验结果表明:所提策略能够有效利用不同灰色神经网络模型特点,提高钟差预报精度。在1d预报中,该策略较本文提及的其他可靠方法精度提升1%~3%;6h预报中,该策略较较灰色模型等精度提高0.02~0.09ns。     

灰色系统理论的优化方法及其在卫星钟差短期预报中的应用

通过利用灰色系统理论对卫星钟差进行预报研究,论述了灰色GM(1,1)模型的建立、计算及原点精度检验方法,并结合实例给出一种模型优化的途径,即参数优化法。计算结果表明,参数优化法可以提高卫星钟差短期预报的精度。