GNSS载波相位多天线实时测姿系统的设计与实现

载体姿态的精确测量是航空和航天、航海的关键技术之一,在军事和民用等方面的作用日益重要。基于GNSS的姿态测量系统具有体积小、成本低以及误差不累积等诸多优点,对于轮船等大型低速度运动载体的姿态确定具有很好的应用价值。本文基于GNSS载波相位观测量,以Turbo C++为平台设计了实时测姿系统,并编写了实时测姿软件。最后将该测姿系统应用于某型测量船上,利用船上记录的原始接收机二进制记录文件,模拟实时进行处理;并与船上惯导输出值相比对验证了测姿系统的有效性及精度。针对船上多路径大的特点,给出了一些数据处理经验。试验结果表明,设计实现的GNSS测姿系统,其航向测姿精度为40″;纵摇及横摇测姿精度分别为130″和100″。     

基于GPS的新测姿算法

GPS载波相位测姿过程中,以往整周模糊度解决法难以实现运载体的实时测姿要求,针对这个问题,提出用超短基线首先解决初始粗定姿,然后把短基线天线的载波相位测量值和初始定姿值用卡尔曼滤波解算,最终求得载体的精确姿态值。     

轻小型无人机飞控测姿数据辅助测图精度分析

针对轻小型无人机系统难以集成重量、尺寸较大的定姿定位系统,造成高精度传感器定姿定位数据缺失的问题,该文研究了基于无人机飞控系统定姿定位数据辅助测图的方法,统计分析了飞控系统姿态测量精度以及基于姿态数据辅助的测图精度。YS09无人机飞控系统姿态测量误差较大,姿态中误差低于±3°,航向中误差低于±5°。在直接地理定向的情况下,姿态角影响水平和高程测图精度,其中对平面精度影响小于0.1 H,对高程精度影响小于0.3 H;偏航角影响平面测图精度,影响约为0.098 H。结果表明:基于飞控姿态数据辅助测图精度较低,难以满足大比例测图的精度需求,仅适用于应急条件下对精度要求较低的测图需求。     

GPS精度鉴定测姿系统中的闭合差检验

简要介绍了GPS精度鉴定测姿系统构造原理,针对高动态条件下GPS精度评估与检验存在检核难的问题,设计了利用三角形闭合差进行检验方法,基于Visual C++编写了精度检验软件,经数据分析得出GPS高动态下的系统误差,该方法计算简单易于操作,有效利用了测姿系统冗余信息,具有较好的实用价值。     

GNSS广播协调世界时偏差误差评估方法与分析

全球卫星导航系统(GNSS)广播协调世界时偏差误差(UTCOE)近年来成为卫星导航供应商和用户关注的焦点之一。本文研究了UTCOE的定义,提出了基于中科院国家授时中心保持的协调世界时UTC(NTSC)和国际权度局(BIPM)时间公报的UTCOE间接评估方法,并采用GPS UTCOE直接评估方法对该方法的有效性进行了验证,给出了评估的不确定度预算。利用搭建的GNSS系统时间偏差监测系统输出数据,评估了BDS、GPS、GLONASS的UTCOE。在2018年全年的评估周期内,BDS UTCOE的均方根(RMS)为17.33 ns。BDS、GPS、GLONASS 3大系统的UTCOE的95%统计值分别为35.47、2.08以及8.64 ns。结果表明,BDS、GPS和GLONASS的UTCOE都符合性能承诺,但GPS远优于系统承诺,GLONASS次之,BDS的UTCOE结果临界,且呈现出明显的系统误差特性。BDS的UTCOE具有较大的提升空间。     

红河断裂带沿线地壳稳定性GNSS监测及评价研究

针对红河断裂带现今不同区段地震活动性差异显著,断裂活动速率低于预期的问题,该文以全球导航卫星系统(GNSS)自主组网建站的高密度观测数据为约束,综合地下断裂活动与地表形变观测结果,涵盖不同维度的7个指标因子,组成多维区域地壳稳定性监测及评价技术体系。其包括活动断裂、历史地震、地震动峰值加速度、布格重力异常、最大剪应变率、面膨胀率及闭锁程度,并基于多因素加权叠加法进行了区域地壳稳定性评价。评价结果表明,研究区以较不稳定和不稳定区为主,主要位于红河断裂带的北段、中北段和南段北部,覆盖25 260.96 km²,占总面积的63.77%。该评价体系可为区域建设发展规划、重大工程选址及防灾减灾提供重要技术依据。     

GNSS连续运行参考站实时测距精度评估方法

从分析伪距观测方程的角度,基于连续运行参考站的特性,推导了能够适用于连续运行参考站的实时伪距精度评价方案;并对其中的关健问题进行了阐述分析;合理地提出了能够适用于GNSS连续运行参考站的实时测距精度评估方案;并利用实际系统对该方法进行了实验,得出了有益的实时测距精度评估方法,希望能给相关工作者带来参考.     

基于几何约束的GPS测姿系统的原理和实验

详细描述了GPS测姿系统的原理,并给出了一种基于基线长度约束和空间几何约束的最小二乘模糊度搜索算法,并经过静态和动态车载试验证明GPS测姿系统切实可行,在基线长度为3m的条件下,航向角精度优于0.1°。     

改进CODE GIM的GNSS广播电离层模型评估方法

针对如何有效地对各类电离层模型在建模实现、模型精度、模型时效性等方面进行综合评估问题,该文提出一种基于改进CODE模型(CODE+模型)全球电离层图(GIM)的预报电离层精度评估方法,通过增加我国陆态网监测站数据,提高我国及周边地区的电离层建模精度,弥补了CODE GIM在我国及周边地区因观测数据少而精度受限的不足。通过试验分析表明,改进CODE GIM能够满足精度要求,且更好地与我国实际电离层情况相吻合;并以此为基准评估GNSS广播电离层精度,对比分析了GPS、BDS、Galileo电离层模型的精度,得到一些初步结论。     

GNSS星载原子钟在轨性能评估技术进展

星载原子钟作为全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）的核心载荷,其在轨性能指标决定着GNSS的PNT服务水平。由于太空电磁环境复杂,原子钟实际工作指标不稳定,对星载原子钟开展长期持续性能评估就显得尤为重要。本文综述了目前星载原子钟评估技术现状,对相位、频率、频率漂移率、拟合精度、拟合残差、频率稳定度等性能评估指标进行了分析总结,归纳了基于精密钟差产品进行星载原子钟评估的数据处理方法和流程,统计了现阶段GNSS星载原子钟类型和指标水平,并采集一年的精密卫星钟差数据对GNSS星载原子钟进行了综合评估与对比分析。最后,对现阶段GNSS星载原子钟性能评估技术现状和问题进行了总结及展望。     

四元数在GPS船姿测量中的应用

为了对船体姿态进行高精度检测,介绍了四元代数的基础知识和性质及其在GPS船姿测量中的应用,得到了一种更为便捷的解算方法,对保障舰艇武备性能的发挥具有一定实际作用.     

基于星敏感器的遥感卫星姿态确定仿真系统实现

为了在地面实验中研究基于星敏感器的遥感卫星姿态自主确定相关技术,本文在基于星敏感器的遥感卫星姿态确定半物理仿真系统工作原理的基础上,对整个系统的总体及各模块进行了详细的设计,最后建立了该半物理仿真系统,为多种目的服务。整个系统的建立能够为基于星敏感器的遥感卫星姿态确定技术新方法、新思路和新方案的研究提供参考。     

利用平滑广播星历的GNSS星载钟短稳评估方法

由于没有精密钟差数据,目前北斗和Galileo系统的一般用户很难获得精确的星载钟短期稳定度参数。在分析利用单个监测站观测数据实现星载钟短稳评估方法的基础上,提出了一种利用平滑广播星历的简单评估方法,给出了该方法的实现原理,并对其中的误差修正方法进行了讨论。利用GPS数据进行了有效性验证,与IGS的结果比较表明,该方法对800s平滑间隔内的短稳评估相对误差小于10%;与利用精密星历(PE法)和广播星历(BE法)两种方法的结果比较表明,本文方法与PE法获得的结果一致,优于BE法的评估性能。利用该方法对目前北斗所有11颗卫星(截至2012-08)的星载钟短稳进行了评估,其结果为6×10-12(τ=1...     

基于接收机位置信息的GNSS干扰源定位技术

全球卫星导航系统（GNSS）目前得到了十分广泛的应用,但是GNSS信号到达地面的功率很低,同时民用信号的格式是公开的,因此极易受到各种无意和人为故意的干扰,会对GNSS定位和授时的精度造成影响．查找和消除干扰源十分重要,目前通用的干扰源查找手段是采用测向设备实现干扰源的交叉定位,但在不知道GNSS干扰源的大致位置时,采用测向设备查找干扰源将耗费很长的时间．如果能够通过提取一些通用接收机的输出量实现干扰源的粗定位,就可以为测向定位提供初始参考位置和大概的查找范围．本文利用几乎所有的通用接收机都能输出的位置信息实现干扰源的粗定位,随着GNSS接收机逼近干扰源,会造成接收机位置信息的丢失,随着GNSS接收机远离干扰源,接收机又会重新获取位置信息,本文利用一定区域内众多受干扰的接收机的位置信息丢失点和位置信息重捕获点来实现干扰源的粗定位．通过仿真验证,分析了该技术的定位误差,仿真结果表明,该方法能够实现GNSS干扰源的粗定位,为进一步准确查找干扰源提供位置参考．      

航天器姿态算法在地面天文定位中的应用研究

针对天顶仪地面天文定位算法需要反复差值,计算繁琐的问题,文章将航天器姿态算法应用到天顶仪定位中来,详细研究了3种姿态算法,并为利用姿态算法实现定位给出了从姿态信息计算天顶仪光轴指向的新方法:建立了姿态算法的定位误差模型,结合过蒙特卡洛仿真,研究了姿态算法的定位精度并与原算法进行了比较;最后通过实际观测实验,实际分析了姿态算法和原算法在实验系统中的实际定位精度。结果表明:各姿态算法均能应用于天顶仪定位中,且精度高于原定位算法。     

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。     

GridGNSS--网格化全球卫星导航系统

计算机网络技术的发展已经使全球的信息资源实现网络互联和页面浏览,新一代的基于IPv6的IP地址方案的实施,将可以满足全球几乎任意的资源连接互联网的需要。随着移动通讯技术的发展,移动互联网和移动IP技术可以使移动用户通过网络实现全球资源的互联和访问。因此,对于通过全球卫星定位系统进行移动目标定位的用户,可以通过移动网络的方式实现传统的数据传输和通讯。随着新一代互联网络的的发展,WebService成为全球信息发布的最主要的平台,基于WebService的GNSS综合信息发布可以实现全球GNSS资源和信息的访问,计算机网格的出现为全球GNSS计算提供技术支持,本文基于网格技术,提出了GNSS网格和GridGNSS的概念,对GridGNSS的功能和研究内容进行了详细分析,并对GridGNSS的实现过程和应用进行了阐述。     

天文定姿恒星视位置解算及更新算法

恒星视位置为航天器天文定姿提供矢量信息,是星敏感器工作必备数据。针对天基恒星视位置由于受航天器光行差影响,与地心视位置有角秒量级的差别这一问题,该文基于新天文参考框架建立一种实用天基恒星视位置计算模型,该模型可计算恒星的地心视位置和站心视位置。与天文年历恒星视位置对比,赤经的差值在40ms以内,赤纬的差值在120mas以内,验证了模型的准确性。利用STK仿真轨道数据解算站心视位置,通过分析两种视位置差别提出一种定姿跟踪模式下视位置更新算法,该算法一周内精度可保持在0.6″以内。实验表明:视位置计算模型准确性高、速度快,可满足定姿初始捕获时间要求,更新算法长时可靠,提高了定姿的计算效率。     

采用GPS精密单点定位技术实时确定舰船位置与姿态

文章采用静态模拟动态的手段,研究基于精密单点定位技术实时确定海上舰船位置和姿态的方法,并分析实时精密单点定位技术的定位定姿精度.研究表明:用精密单点定位技术进行实时动态定位,一般可获得2cm的平面定位精度和4cm左右的高程精度;在动态精密单点定位技术的定位精度一定的情况下,航向角的精度高于横滚角和俯仰角;真实动态观测值的随机误差比静态模拟的大,定位和定姿精度可能会有所降低.