北斗区域卫星导航系统电离层建模精度分析

北斗卫星导航系统是首个建成的区域导航系统,其在电离层建模中的可行性和作用倍受关注。采用多项式模型构建区域电离层模型,利用IGSjfng和cut0两站观测数据,从穿刺点分布、单系统建模精度和BDS/GPS融合建模精度等方面分析了北斗区域系统对于电离层建模的作用。结果表明,利用北斗建立电离层模型,其残差标准差小于1.2TECU(1TECU=10~(-16)m~2),外符合精度优于4TECU,与利用GPS建模精度相当,但融合北斗和GPS数据相对于采用单系统建模精度无明显提升。     

单站GPS接收机硬件延迟估计新算法

硬件延迟的确定与所采用的电离层误差修正方法密切相关,其方法的准确度直接影响到硬件延迟的估算精度。本文综合利用广播星历所提供的Klobuchar模型系数以及双频载波与码观测量修正电离层误差,修正过程中绕开了整周模糊度的计算,给出了一种实时计算GPS接收机硬件延迟的算法,提高了实时电离层修正的精度,通过实例反算卫星硬件的延迟与广播星历中的TGD一致,验证了算法的有效性。     

基于双频P码的GPS伪距单点定位研究及精度分析

首先给出了GPS伪距单点定位的几种主要误差的改正模型：电离层延迟、对流层延迟、地球自转改正、相对论效应改正等,然后采用双频伪距改正电离层延迟影响并利用IGS精密星历,通过算例来分析双频P码伪距单点定位的精度。     

电离层折射误差的多频改正方法及精度分析

基于GPS多频观测值的线性组合处理电离层折射误差的原理和方法,推导了电离层延迟的多频消除组合公式,并估计这些线性组合观测值的观测精度和适用范围,验证了用多频观测值组合改正电离层误差的可行性和有效性。GPS现代化后,充分利用增加的第三个导航频率,用三频组合观测值对电离层折射误差进行改正,可以考虑到高阶电离层延迟效应,更有效地提高GPS定位精度。     

两种电离层延迟改正方法的对比研究

从模型改正法和双频改正法两个方面阐述了目前对于在GPS数据处理中关于电离层延迟改正的两种思路,主要整理了Klobuchar模型的解算步骤,给出了双频改正的具体方法。并结合实测数据,分别用这两种方法对电离层延迟进行改正,然后与不用任何方法改正的解算结果进行比较,通过对比这两种方法对电离层延迟的改正效果,得出有益的结论。     

区域电离层延迟的时空变化分析

GPS在差分导航、车载导航和RTK的应用中,精确修正电离层延迟是决定测量定位结果能否达到精度要求的重要因素。利用GPS接收机综合检定场的登封、洛阳、梅山、平顶山和西安5个基准站2002年3月23日的部分观测数据,利用双频组合技术研究分析了郑州及周边地区电离层延迟的时空变化及其时空相关性,并在此基础上讨论了区域差分的可行性和即将广泛应用于城市控制测量中的RTK技术的可行性。     

基于IRI的卫星高度计电离层Keras神经网络模型研究

基于IRI-2016数据,通过深度学习建立了电离层Keras神经网络模型。经测试,Keras神经网络模型与IRI-2016模型具有同等精度。将Keras神经网络模型应用于Jason-2卫星高度计的电离层电子含量观测,对Jason-2双频观测值进行多项式拟合并与Keras模型值进行比对,结果表明:二者平均电子含量均方根误差为4.46 TECU;平均相关系数为0.75;将总电子含量的均方根差值换算成Ku波段的传输延迟值为8.5 mm,对于测高精度在厘米级别的卫星高度计,该误差在可接受范围内。电离层Keras神经网络模型可以扩展IRI模型的使用范围,方便快捷,也有效地避免了IRI复杂繁琐的分层积分算法。该模型可应用于单频卫星高度计的电离层延迟误差校正。     

GPS双频相位平滑伪距权重因子的探讨

介绍了GPS双频观测值以及利用载波相位平滑伪距观测值计算电离层延迟量的原理和方法。以载波相位观测值直接计算得到的电离层延迟量作为真值,比较了伪距观测值及相位平滑后的伪距所计算得到的电离层延迟改正数,结果表明平滑后的伪距精度明显提高,同时还分析了采用不同权重因子的平滑方法对伪距进行相位平滑的效果,分析显示直接采用Hatch滤波方法时平滑精度相对较优,且有计算简单的优点。     

Jason-2高度计电离层GIM误差分析及修正研究

基于Jason-2高度计2015年地球物理数据集(GDR)38个周期太平洋海域的全球电离层图(GIM)电离层校正值和双频校正值的数据,分不同季度和不同纬度区域比较二者的差异,结果表明:GIM值与双频校正值之间存在明显的差异,GIM校正值普遍高于双频校正值,说明GIM高估了电离层路径延迟,GIM校正值与双频校正值的差异与季节和纬度区间有关。用梯度下降法得到GIM值的修正方程,将修正方程应用于2016年Jason-2的全年数据,修正后的GIM值与双频校正值十分接近,在各年份中均具有良好的适用性。在单频高度计不能使用电离层双频校正算法的情况下,可以利用不同季度和不同纬度区域的修正方程对同等高度的高度计GIM值进行修正以达到双频校正值的精度水平。     

北斗三号BDGIM模型的适用性分析

随着北斗三号系统的建立完善,北斗系统的单频电离层模型从BDSKlob模型发展为BDGIM模型,适用范围扩展至全球。为深入分析BDGIM模型在磁暴期间的精度,分别利用磁暴期和磁平静期观测数据,计算BDGIM模型、BDSKlob模型以及GPSKlob模型在磁平静期与磁暴期间改正效果,分析BDGIM模型的精度和适用性。在磁平静期BDGIM模型平均改正率最高,在磁暴期3种模型精度均有所下降,BDGIM模型和BDSKlob模型的均方根误差变化较小,均在0.7TECU以内,GPSKlob模型变化最大,为1.88TECU。结果表明在磁平静期和磁暴期,BDGIM模型的精度与适用性均优于另外两种模型。     

GPS多频观测量的误差分析及组合选择方法

从基本的载波相位观测模型出发,得出了三频线性组合的一般形式。通过分析电离层延迟和观测噪声对三频组合的影响,给出了选择线性组合系数的长波长标准、弱电离层延迟标准、弱随机噪声标准。并依此为标准,给出了一些组合性质较好的线性组合。     

一种双频数据的周跳探测和修复方法的研究

研究了伪距／载波组合和电离层残差探测和修复周跳。利用伪距／载波组合探测和修复6—8周以上的周跳,对修复后的数据进行电离层残差探测,分离发生周跳历元的电离层残差跳变量,得到8周以内的周跳量并修复,实现了30s以内采样间隔任意整周周跳的探测和修复。实验证明此方法是可行的。     

基于Newton法优化ARMA模型参数的船舶升沉运动预测研究

为解决波浪补偿系统中时延现象导致的控制性能下降问题,通过建立Newton-ARMA模型提前预测船舶升沉运动来消除时延现象。首先设计卡尔曼滤波器对船舶升沉运动加速度信号进行降噪滤波处理;然后使用加速度二次积分模块将加速度信号转换为位移信号;最后建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并使用牛顿(Newton)法对模型参数进行优化,得到船舶升沉运动的Newton-ARMA预测模型。仿真结果表明,Newton-ARMA模型对船舶升沉运动的预测时间可达10 s,预测误差随着预测时间的增加而增大; Newton-ARMA模型对二级海况、三级海况和四级海况下的船舶升沉运动平均预测精度分别达到89.43%、88.53%以及87.78%,远高于ARMA模型对船舶升沉运动预测的精度,说明采用Newton法优化ARMA模型参数可以显著提高船舶升沉运动的预测精度,也即Newton-ARMA模型对控制波浪补偿系统时延具有较好的补偿效果。     

移动平均法的数字滤波特性分析

自然界的非电信号经传感器转换和放大器放大后，不可避免地要混入干扰及噪声信号，为此必须使用滤波器对信号滤波。本文讨论移动平均法的数字滤波特性，将“三点平均”与“四点平均”法作一比较。     

CAR模型的阶与时滞的强一致估计

研究随机线性反馈控制系统的结构辨识问题。在已知时滞的下界和模型阶的上界的假定下，通过使修改的Ｂａｙｅｓｉａｎ信息准则最小化，推导出由多输入多输出ＣＡＮ模型描述的系统的未知阶与时滞的估计算法，证明了算法是强一致收敛的，且能在有限步内达到其模型结构参数的真值。讨论了当模型的参数矩阵不满秩时减弱条件Ｈ’ｓ的强一致估计算法。