利用GPS共视法确定重力位差及海拔高差的实验研究

阐述了GPS共视法的基本原理,讨论了利用重力频移法通过GPS共视观测数据确定重力位差和高程差的方法。利用国际权度局(BIPM)发布的时间序列数据,选取了4个守时台站之间的时间差序列进行实验。结果表明,受目前GPS共视法精度所限,高程差计算值与理论值之间的平均差异和标准差在几十m的量级水平。     

利用GPS多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用GPS多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计了这一方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,做了两个试验:静态试验和动态试验,试验中实测动态数据处理采用VAES软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定精度可达mm/s。     

利用GPS伪距导出的多普勒频移测速

推导了利用伪距观测值获取多普勒频移的公式,并利用导出的多普勒频移来确定载体的速度。实测数据表明,利用伪距导出的多普勒频移测速,可以达到dm/s级的水平。在没有原始多普勒观测值或者相位观测出现了频繁周跳的情况下,可以利用伪距导出的多普勒频移获得载体概略的速度信息。     

GPS多普勒伪距平滑定位与测速方法

针对卫星导航系统受移动载体所处特殊工作环境及状态的影响,导致载波相位观测值发生周跳并引起载波相位平滑伪距产生较大误差的问题,该文提出一种基于高精度且不受周跳影响的多普勒频移观测值对精度相对较低的伪距观测值进行平滑的方法;采用GPS多普勒频移进行伪距平滑,并计算移动载体的位置信息;通过结合求解的位置信息与多普勒频移进一步完成移动载体速度的求取。静、动态实验结果表明:该文提出的多普勒频移平滑伪距算法能够进一步提高载体的定位和测速精度。     

利用伪距差分法进行GPS测速

针对低成本GPS接收机只能观测到单频伪距和相位的情况,提出了利用伪距差分法测定载体速度的方法,给出了相邻历元和历元间伪距差分测速的公式,并分析了其精度。用一组机载和一组车载实测数据对伪距差分测定速度方法进行了验证,结果表明,由于车载系统受外界的干扰较大,相比于机载系统,其测速精度较低;对于不同的观测环境、接收机类型以及运动状态,差分历元对数n的大小对伪距差分测速精度的影响也会不同;接收机本身的特性对伪距差分测速精度的影响较大。     

几种GPS测速方法的比较分析

GPS高精度定位结果、原始多普勒频移观测量，以及由载波相位中心差分而获得的多普勒频移观测值，它们都可以用来获得高精度的速度测量结果。主要从测速精度方面，对这3种方法进行了比较，并作算例分析。     

北斗多普勒测速精度的分析

介绍了原始多普勒观测值测速方法的数学模型,分析了各误差源对多普勒测速的影响,并使用北斗卫星导航系统实测数据在静态模式下对多普勒测速精度进行了分析。结果表明,目前使用北斗原始多普勒观测值测速精度可优于0.1m/s。     

一种基于多普勒频移的GPS自适应滤波算法研究

针对接收机的动态模型对GPS定位精度的影响,提出了一种基于多普勒频移观测的高动态GPS自适应滤波算法。该算法利用GPS伪距测量值以及利用信号载波的多普勒频移所获得的伪距率测量值,在GPS动态滤波中同时观测伪距和伪距率。借助于移动目标的运动矢量模型以及GPS定位误差模型建立了滤波方程。重点讨论了运用该模型进行Kalman滤波的实现过程。仿真实验表明,该模型与传统的方差自适应模型相比,位置精度提高了32%、速度精度提高了25%,应用本文算法能够提高定位精度和改善接收机的动态性能,拓宽高精度、高动态导航的应用范围。     

利用多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用ＧＰＳ多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计了 方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,做了两个试验：静态试验和动态试验。,试验中实测动态数据处理采用ＶＡＥＳ软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定精度可达ｍｍ／ｓ。     

互相关干扰下微弱GPS信号的直接检测算法

微弱GPS信号的检测是当前的研究热点之一。基于GPS C/A码的互相关干扰理论模型,详细分析研究了强弱信号间的相对载波多普勒频移对互相关干扰的影响,在此基础上,研究了一种新的基于相对载波多普勒频移的微弱GPS信号直接检测算法,该算法不需要对互相干扰进行扣除,计算量小、便于工程实现,仿真结果表明:当干扰信号高出弱信号29dB时,该算法依然可以达到90%以上的检测成功概率。     

论相对论重力位及相对论大地水准面

根据广义相对论,两地之间的重力位差导致两地之间时钟的运行速率差或频率差。反之,通过比对两地之间高精度时钟的守时速率之差或频率差,则可确定两地之间的重力位差及海拔高程差。本文选取国际度量局(BIPM)发布的5个台站2013年4月1日至21日的卫星双向时频传递(TWSTFT)数据,采用卫星双向时间频率传递技术,并基于重力频移法确定两地之间重力位差和高程差。与EGM2008模型结果的比对结果表明,重力位差和高程差的标准差分别为129.2 m²·s^-2和13.2 m。实验结果与目前守时台站所采用原子钟的稳定度10×10^-15量级基本一致。迅速发展的时频技术及原子钟(光钟)精度不断提高,为利用卫星双向时间频率传递确定重力位差和高程差提供了应用空间。     

一种新的长距离跨海GPS高程传递方法

基于"移去-恢复"原理,借助GPS天文水准理论,本文提出了一种新的GPS高程传递方法。首先,通过重力场模型移去高程异常中的低频部分,使其剩余部分趋于平缓;其次,通过二次曲面拟合,获取残余面的形状和夹角偏差,并计算大陆侧和岛屿侧点间剩余高程异常差;最后,获取两点间正常高差。试验表明,该方法可获得三等水准测量的高程传递精度,对跨海高程传递具有借鉴作用。     

Short Note: On the Relativistic Doppler Effect for Precise Velocity Determination using GPS

The Doppler effect is the apparent shift in frequency of an electromagnetic signal that is received by an observer moving relative to the source of the signal. The Doppler frequency shift relates directly to the relative speed between the receiver and the transmitter, and has thus been widely used in velocity determination. A GPS receiver-satellite pair is in the Earth’s gravity field and GPS signals travel at the speed of light, hence both Einstein’s special and general relativity theories apply. This paper establishes the relationship between a Doppler shift and a user’s ground velocity by taking both the special and general relativistic effects into consideration. A unified Doppler shift model is developed, which accommodates both the classical Doppler effect and the relativistic Doppler effect under special and general relativities. By identifying the relativistic correction terms in the model, a highly accurate GPS Doppler shift observation equation is presented. It is demonstrated that in the GPS “frequency” or “velocity” domain, the relativistic effect from satellite motion changes the receiver-satellite line-of-sight direction, and the measured Doppler shift has correction terms due to the relativistic effects of the receiver potential difference from the geoid, the orbit eccentricity, and the rotation of the Earth.     

带参数GPS水准拟合实现跨河高程传递

为了解决在特大桥隧工程建设中远距离高程基准传递的难题,介绍带高程基准参数的GPS水准拟合方法,给出拟合函数、计算公式及精度估算公式.通过3个大跨度桥梁高程控制的计算实例验证方法的可靠性,证明方法能同时获得局部似大地水准面模型和高程基准参数,解算高程基准参数的精度优于公路桥位勘测设计规程中桥梁高程控制测量的限差要求.     

全站仪仪器高度测量新方法

基于光的反射原理,借助普通平面镜和塔尺,提出一种测量全站仪仪器高度的新方法,并对该方法误差影响因素进行分析。该方法是一种非接触测量方法,受地形环境影响小,测量精度高,操作简便。该方法适用于经纬仪等竖直方向测角的同类测量仪器,对实际工程测量具有一定借鉴意义。     

GPS/Doppler导航随机模型的移动窗口实时估计算法

引进时间遗忘因子和观测冗余度因子,有效地平衡移动窗口内不同时刻的观测数据及其冗余情况对单位权方差估值的贡献,改进单位权方差的移动开窗实时估计算法.采用载噪比模型确定观测权阵,等价权抗差估计方法处理粗差.实测车载GPS/Doppler数据的处理结果表明:采用本文算法显著提高GPS/Doppler的导航精度与可靠性.     

远距离高精度GPS潮汐观测及垂直基准转换研究

为实现远岸潮汐精确监测及潮位海图高程转换,基于GPS事后动态处理技术(PPK)开展了远距离高精度潮位观测、提取及垂直基准面确定和转换模型构建方法研究。分别探讨了在锚定和走航情况下瞬时水面高程信号改正方法及潮位有效信息提取的最优截止频率,并给出了在不同情况下深度基准面大地高的计算方法模型及区域无缝深度基准面大地高构建模型。在实际试验中,基线距离在100km范围内,获得了基于深度基准的GPS潮位,精度优于10cm。     

提高GPS高程拟合模型精度的有效方法

在调兵山地区,选择76大地高和正常高都已知的点作为原始数据,采用多项式拟合加权平均法建立该地区大地水准面,包括泰勒二次多项式加权平均法和双二次多项式加权平均法。通过实例发现,泰勒二多项式曲面加权平均法和双二次多项式加权平均法对高程异常的短波项有很好的改进效果,拟合残差值比较大的点采用泰勒二次多项式曲面加权平均法和双二次多项式加权平均法残差值变小,大大提高了拟合模型的精度,改善了拟合模型。