北斗二号/三号融合载波相位时间传递精度分析

本文给出了载波相位时间传递数学模型,并基于多模全球卫星导航系统(GNSS)试验跟踪网MGEX (Multi-GNSS Experiment)的实测数据,对北斗二号/北斗三号卫星导航系统(BDS-2/BDS-3)融合载波相位时间传递性能进行分析. 结果表明:BDS-3的加入能够增加测站的可视卫星数量,改善卫星分布空间构型. 相比仅使用BDS-2,BDS-2/BDS-3融合解算可将MRO1-CUSV和NNOR-CUSV的时间传递精度分别从0.11 ns、0.10 ns提高到0.07 ns、0.08 ns,A类不确定度分别从0.007 ns、0.006 ns提高到0.004 ns、0.005 ns.      

基于卫星编队InSAR系统相位误差分析

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量,相位精度是影响系统高程测量精度的主要因素之一,通过相位误差分析,以达到减小误差的目的.在介绍了InSAR高程测量基本原理基础上,结合基于卫星编队InSAR系统的特点,依据两幅复影像的相干性对相位误差的影响情况,从影响雷达接受信号的相干性为切入点,分析了影响卫星编队InSAR系统的相位误差源.经研究得出主要误差源为热噪声等设计误差、空间同步和相位同步引起的误差,以及数据处理干损引起的误差.并对其影响和要求进行了分析.     

基于卫星编队InSAR系统相位误差分析

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量,相位精度是影响系统高程测量精度的主要因素之一,通过相位误差分析,以达到减小误差的目的。在介绍了InSAR高程测量基本原理基础上,结合基于卫星编队InSAR系统的特点,依据两幅复影像的相干性对相位误差的影响情况,从影响雷达接受信号的相干性为切入点,分析了影响卫星编队InSAR系统的相位误差源。经研究得出主要误差源为热噪声等设计误差、空间同步和相位同步引起的误差,以及数据处理干损引起的误差。并对其影响和要求进行了分析。     

基于卫星双向时间频率传递进行钟差预报的方法研究

用多项式拟合、谱分析、改进的AR模型三种方法对由卫星双向时间频率传递得出的钟差时间序列进行了拟合和预报分析。为了抵制钟差时间序列中异常值的影响,引入了“抗差等价权”,利用卫星双向时间频率传递得到的1 d的钟差,按不同采样率、不同时间跨度进行计算分析。结果表明,抗差估计的预报精度明显高于最小二乘估计;平滑值的预报精度高于采样值;由于钟差时间序列中有明显的周期变化,多项式进行钟差预报的精度不可靠;用谱分析进行钟差预报的精度不高,但可以发现钟差时间序列中的主要周期变化;改进的AR模型预报精度最高,预报6 h钟差的RMS在1 ns左右。     

载波相位的共同跟踪

共同跟踪技术10倍地改进了GPS与GLONASS接收机的跟踪能力。改进的基础是同时用两种类型的锁相环(PLL)。第一种PLL跟踪接收机视在动力学特性(包括接收机的运动和内部振荡器),这一PLL利用的是所有可见卫星的总功率,具有20Hz左右的宽带宽。第二种锁相环是专门为跟踪某一颗卫星的动力学而设计的。这些单独的环路具有比较窄的带宽(约2Hz)。这样的两种环路的组合,既能改进跟踪能力,同时又能降低测量噪声(10倍)。     

GNSS载波相位精密时间传递数据处理技术综述

精密时间传递是时频领域最为基础的工作之一,在科技、经济、军事和社会生活中具有重要作用.全球卫星导航系统(GNSS)因其众多优势成为精密时间传递的重要手段,尤其是近些年发展的基于高精度载波相位观测值的时间传递技术成为GNSS时频领域的研究热点.本文对GNSS载波相位精密时间传递相关的研究进行了全面总结,对其数据处理涉及的观测模型、模糊度处理方法进行了归纳阐述,对精准性、一致性、稳健性、连续性、实时性、完好性等技术进行了探讨,并指出该领域未来应该重点解决非差与差分处理模型统一性、不同机理融合时间服务统一性和天空地海地下时间服务无缝性问题.     

GNSS载波相位时间传递关键技术与方法研究

高精度时间传递技术作为建立和保持国家标准时间的三大要素(高性能原子钟技术、时间传递技术、时间尺度算法)之一,是获取主钟时间频率驾驭量、维持高性能地方原子时TA、实现UTC溯源的重要手段和支撑,直接影响着国家标准时间的性能。GNSS载波相位时间传递技术作为一种时间传递手段具有设备成本低、测量精度高、覆盖范围广、不受距离限制等诸多优势,已成为精密时间传递领域中研究热点。然而,近年来GNSS载波相位时间传递中仍然还有诸多关键技术问题有待进一步细化和解决。     

一种载波相位残差的精密卫星钟差插值方法

该文针对传统的精密卫星钟差插值方法没有考虑精密单点定位技术解算数据特点的不足,提出了一种基于载波相位观测值残差的精密卫星钟差插值方法。在精密单点定位中,卫星钟误差将部分体现在载波相位观测值残差中,基于此,考虑将载波相位残差的变化趋势引入到插值的过程中,达到提高插值精度的目的。利用IGS分析中心提供的精密卫星钟差数据进行分析,结果表明:新方法的插值精度为0.2ns~0.7ns;和线性插值、样条插值、Hermite插值、多项式拟合和Lagrange插值等5种传统的插值方法相比,新方法的插值结果在最大误差、平均误差、均方根误差方面均有显著改善,其中均方根误差相比5种传统方法的平均改善率最大达到了37%。     

对流层双向时间比对及其时延误差分析

双向时间比对技术广泛应用于高精度时间同步系统中,借鉴卫星双向时间比对和流星余迹双向时间比对原理,本文提出利用对流层散射通信进行双向时间比对的思想。分析对流层散射通信延迟理论及其在高精度时间比对中的重要性,研究对流层双向时间比对技术原理及其时延误差,根据选择的3个观测站的气象数据,详细分析各站在不同计算模型下的延迟误差,并设计了一种多站对流层散射双向时间比对系统。研究表明,在对流层散射双向时间比对中,散射传输时延误差是影响比对精度的最大因素,估计理论上总时延误差在1.2ns左右。     

北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性分析

高精度的卫星定位测量中,由于卫星在测站上空的重复周期性运动,周期性误差是影响测量精度的重要误差源。恒星日滤波利用周期性误差的特点,提取前一天的周期性误差来改正后一天的定位结果,可滤波处理诸如多路径误差。本文从北斗GEO卫星载波相位观测值站间单差的角度来探讨其周期性特点,通过前后两天站间相位单差观测值进行对比,采用相关性分析方法,验证北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性特征。     

基于大地型时频传递接收机的精密时间传递算法研究

介绍了大地型GPS时频传递接收机的特点,给出了传统GPS载波相位时间传递法与连续GPS载波相位时间传递法的算法流程,利用IGS/TAI并置站的数据进行了精密时间传递计算。     

基于星间距离变化的动态双向时间同步算法

以卫星双向时间同步算法为基础,分析了运动卫星之间的双向时间同步信号传播延迟随星间距离的变化特点,推导了按此算法计算得到的卫星钟差随星间距离的变化规律,提出了一种利用星间伪距拟合多项式和钟差拟合多项式联合求解高精度星间钟差的卫星动态双向时间同步算法。实际卫星的仿真数据表明,该算法能够把星间的时间同步误差控制在5 ns以内,可用于星间高精度时间同步。     

基于卫星双向时间频率传递进行钟差预报的几种方法

Three functional models, polynomial, spectral analysis, and modified AR model, are studied and compared in fitting and predicting clock deviation based on the data sequence derived from two-way satellite time and frequency transfer. A robust equivalent weight is applied, which controls the significant influence of outlying observations. Some conclusions show that the prediction precision of robust estimation is better than that of LS. The prediction precision calculated from smoothed observations is higher than that calculated from sampling observations. As a count of the obvious period variations in the clock deviation sequence, the predicted values of polynomial model are implausible. The prediction precision of spectral analysis model is very low, but the principal periods can be determined. The prediction RMS of 6-hour extrapolation interval is Ins or so, when modified AR model is used.     

Numerical prediction methods for clock deviation based on two-way satellite time and frequency transfer data

Three functional models, polynomial, spectral analysis, and modified AR model, are studied and compared in fitting and predicting clock deviation based on the data sequence derived from two-way satellite time and frequency transfer. A robust equivalent weight is applied, which controls the significant influence of outlying observations. Some conclusions show that the prediction precision of robust estimation is better than that of LS. The prediction precision calculated from smoothed observations is higher than that calculated from sampling observations. As a count of the obvious period variations in the clock deviation sequence, the predicted values of polynomial model are implausible. The prediction precision of spectral analysis model is very low, but the principal periods can be determined. The prediction RMS of 6-hour extrapolation interval is 1 ns or so, when modified AR model is used.     

卫星双向共视法时间比对中Sagnac效应计算模型

根据卫星双向共视法进行时间比对的基本原理,详细介绍了Sagnac效应产生的原因。并以圆轨道地球静止同步卫星为例,推导了卫星双向共视法时间比对中Sagnac效应在地心惯性系的基本计算模型。给出了当地面站在赤道上和不在赤道上这两种情况下,Sagnac效应的详细计算过程。     

RaPC:一种基于栅格化思想的多边形裁剪算法及其误差分析

传统的基于矢量计算的多边形裁剪算法的时间复杂度介于O(Nlog N)~O(N2)之间,且计算过程与特定的复杂数据结构耦合紧密,难以进行底层优化和细粒度并行化。在满足一定误差要求的前提下,采用栅格化处理思想可以实现多边形快速裁剪。本文在已有多边形裁剪算法特征的基础上,提出了一种基于栅格化处理思想的多边形裁剪算法——RaPC算法,并对其误差进行了分析和讨论。试验结果显示,RaPC算法的计算效率随网格单元增大呈幂函数规律降低;当网格大小恒定时,RaPC算法效率随多边形顶点数量呈线性增长,计算时间复杂度为O(N);在处理小数据集时Vatti算法表现出了较高效率,但是在处理包含大量顶点的多边形叠加时,RaPC算法更为高效;RaPC算法的面积误差与网格大小直接相关,提高网格空间分辨率可以有效地降低面积误差。RaPC算法在处理包含大量顶点的多边形叠加分析时比Vatti算法更为高效。     

卫星位置误差对GPS共视时间比对的影响

影响GPS共视时间比对的一种因素是卫星的位置误差,这个影响程度取决于用户对卫星的观测仰角和用户间的基线长度。当两个用户的仰角大致相同时,卫星位置误差对时间比对的影响与基线长度近似成正比,而与仰角的大小几乎无关。当两个仰角不同时,对于小于2500km的基线,两个仰角之差越小,这种影响就越小。对于5000km以内的基线,无论多大的仰角,时间比对的误差最多相当于卫星位置等价误差(卫星位置误差除以信号传播速度)的四分之一。     

基于道路的地球同步卫星定位方法误差分析

针对基于道路的地球同步卫星定位方法，分析了几种主要的误差源（测距误差，星历误差，中心站站址误差和道路数据库误差）对定位精度的影响特点，从而给出院 系统本身的定位精度及对道路数据库的精度要求，理论分析表示，测距误差，星历误差是影响用户平面精度的主要因素，而道路数据库的高程误差是影响用户高程精度的主要因素，另外，也进一步验证了该方法的可行性和可靠性。     

一种单差观测值的连续实时载波相位时频传递方法

针对传统GPS共视法(GPS CV)和载波相位时频传递法(GPS Different CP,GPS CP)的特点和局限性,提出了一种基于单差观测值的连续实时载波相位时频传递方法(GPS DCP),该方法利用两个时频传递站上对单颗卫星构成的单差观测值进行GPS CP模式计算,同时利用基于参数贝叶斯估计的算法平滑天与天之间的钟跳。算例结果显示,新算法相比传统GPS CP法在中短距离内具有更高的时频传递精度和稳定性。