Fast error analysis of continuous GNSS observations with missing data

One of the most widely used method for the time-series analysis of continuous Global Navigation Satellite System (GNSS) observations is Maximum Likelihood Estimation (MLE) which in most implementations requires $\mathcal{O }(n^3)$ operations for $n$ observations. Previous research by the authors has shown that this amount of operations can be reduced to $\mathcal{O }(n^2)$ for observations without missing data. In the current research we present a reformulation of the equations that preserves this low amount of operations, even in the common situation of having some missing data.Our reformulation assumes that the noise is stationary to ensure a Toeplitz covariance matrix. However, most GNSS time-series exhibit power-law noise which is weakly non-stationary. To overcome this problem, we present a Toeplitz covariance matrix that provides an approximation for power-law noise that is accurate for most GNSS time-series.Numerical results are given for a set of synthetic data and a set of International GNSS Service (IGS) stations, demonstrating a reduction in computation time of a factor of 10–100 compared to the standard MLE method, depending on the length of the time-series and the amount of missing data.     

兰州GPS观测站观测数据异常分析

针对兰州GPS观测站2013年5月观测数据以来出现趋势性异常问题,运用地质学方法,在收集了站场地区的地震地质构造资料的基础上,从大范围判定了站点所在的局部构造部位有向西向南的运动趋势;另外,收集了站点的2010年以来的观测资料,运用最小二乘法进行数据处理得到站点东西和南北向时间序列趋势性运动结果。运用FLAC3D数值模拟软件,对站点北面5m外的土方开挖进行了分步开挖和回填数值分析计算,计算结果与GPS观测结果相比一致性较好,故初步认为GPS观测数据异常可能由站点北面大面积挖土引起。     

基于GPS的飞机姿态实时测量实现及误差分析

本文阐述了用GPS接收机实时测量飞机姿态的基本思想,建立了数学模型并推导了相关的公式,并构建了基于两台GPS接收机构成的姿态实时测量系统,分析了利用两台独立GPS接收机进行测姿的方法所获结果精度,实验表明该系统有效满足了工程需要,具有一定实用价值。     

利用单频GPS／Galileo组合观测值的导航性能分析

针对不同观测值的初始方差比值,对比GPS／Galileo组合单点定位的结果。利用不同测站的观测数据和广播星历数据进行单频GPS／Galileo组合单点定位试验。结果表明,组合GPS／Galileo单点定位的平面方向精度优于2m,高程方向精度优于4m,点位精度优于5m;相比于GPS单系统,GPS／Galileo组合系统在平面方向的定位精度略有提高,高程方向的定位精度改善率为11％。同时给出基于4颗IOV卫星的Galileo单点定位结果。     

GPS高程数据时间序列分析

对GPS台站时间序列进行了研究,对我国IGS连续跟踪站高程分量的数据进行谱分析和小波分析,用最小二乘法将时间序列的白噪声与有色噪声分离,并利用AR模型建模。通过分析,获得拉萨、上海和武汉GPS连续跟踪站的有色噪声特征。     

GPS测量中多径误差简便模型

多径误差是限制GPS精度进一步提高的环境关键因素之一。根据多径干扰的信号特性,推导了对GPS精度影响最大,反射信号处于镜反射情况下的多径误差的简便模型,讨论了衰减因子和GPS接收机天线高度等参数对多径信号相位的影响,并且进行了仿真计算和分析。     

时间跨度对GPS坐标时间序列噪声模型估计影响分析

文中介绍GPS坐标时间序列模型,并给出GPS噪声模型种类、估计方法及最佳噪声模型评价准则。选取来自IGS08的24个IGS核心站的时间序列作为数据基础,对不同时间跨度的时间序列噪声模型进行定量分析,探讨其随着时间变化的演化规律。结果表明:当时间序列长度较短时,噪声模型的不确定性较大,而12.5a以上时间跨度的噪声模型趋于稳定且主要表现为闪烁噪声加白噪声的组合噪声模型;大跨度时间序列中噪声的长周期分量变得显著。     

GPS多路径误差处理技术

GPS高精度定位和授时中存在多路径效应。本文介绍了多路径效应产生的原理、作用特性,并着重从三个方面归纳、分析比较了目前国内多种关于多路径误差的处理技术。本文在北京基站进行了GPS单站定时实验,分析实验结果认为,多路径效应是GPS授时中不可忽视的误差因素。     

GPS水准拟合模型的比较与分析

二次曲面模型是GPS高程异常拟合的常用方法,但在地形起伏较大的地区拟合残差较大。文中比较与分析常用的几种拟合模型,介绍一种改进的二次曲面拟合方法,通过实例验证模型的拟合精度,得出几点有益的结论,对实际生产有一定的参考价值。     

基于FPGA的GPS信号快速捕获方法实现

介绍了一种基于平均相关器的GPS信号快速捕获算法,通过VHDL语言描述在FPGA上实现了该算法。平均相关器是一种将输入的5000点GPS样本信号平均化为1024点样本,然后通过FFT方法实现GPS信号快速捕获的基带相关器。这种相关器可以一步搜索到所有可能的码相位偏移,大大提高了捕获速度,比较好地满足了实时处理的要求。     

Fast direct GPS P-Code acquisition

GPS P-Code has a higher chipping rate, better accuracy, and anti-jamming property than C/A code. Traditionally, GPS P-Code acquisition depends on handover from C/A code. This potentially needs long acquisition time. Moreover, when C/A code is not available, it is no longer possible to acquire GPS P-Code through handover from C/A code. The purpose of this paper is to describe a new overlap average method to facilitate hardware design of fast direct P-Code acquisition. It allows the rapid code phase search to acquire GPS P-Code signals, and also decreases the hardware resource requirement. The small size FFT in the proposed methods is very promising for fast FPGA hardware system design using FFT cores. The simulation results and theoretical analysis are included demonstrating the overall performance of the proposed method.

云南地区GPS基准站噪声模型分析

以云南地区陆态网27个全球定位系统(GPS)基准站在2011-2017年不同时间跨度的观测数据为例,使用赤池信息量和贝叶斯信息量估计准则(AIC/BIC)对解算结果进行分析,从而确定其最优有色噪声模型.结果表明,不同时间跨度基准站各坐标分量上噪声特性主要体现为白+闪烁噪声(WN+FN)、幂律噪声(PL)模型组合.部分基准站在北向和垂向的最优噪声模型会随着观测时间的累积而改变,PL模型所占比例有所下降,WN+FN模型所占比例有所上升.当时间跨度大于5 a时,基准站噪声模型的稳定性显著提高.随着坐标时间序列积累时长的增加,未知噪声分量出现的可能性也相应提高.     

美伊冲突中的GPS信号增强分析

对2019年6月美伊冲突事件中的GPS功率增强进行了分析,具体从接收机类型、天线类型以及卫星型号三部分对GPS P(Y)码的功率增强进行了分析,分析表明,采用不同类型接收机的测站,其功率增强值明显不同,而采用不同类型天线的测站,其功率增强值相差不大;此外,在接收机或天线类型相同情况下,同组并址站的相同类型的卫星功率增强值对比结果呈一致性.      

基于小波分析的GPS信号噪声特性

通过提取南宁实验GPS控制网的原始载波信号,利用小波分析理论在多尺度、多分辨率、可伸缩、可平移等分析方面的优势,分别对提取的原始载波信号、单差观测值、双差观测值采用bd3小波函数进行3层小波分解,研究各种GPS信号噪声的特性,对减弱各种GPS噪声的影响有一定的参考价值。     

附有约束条件的GPS模糊度快速解算

采用GPS相位观测值进行快速定位时,由于坐标与模糊度参数间的强共线性,造成浮点模糊度最小二乘解的精度很差,整周模糊度难以正确固定。在GPS的实际应用中,可以利用坐标参数与模糊度参数的约束条件,改善浮点模糊度的解算精度,减小整数模糊度的搜索空间。首先给出了这两类约束的通用模型,然后给出了不同情况下约束条件的具体形式,并导出了相应的GPS模糊度快速解算公式。用实例验证了算法的有效性。结果表明,采用约束条件,可排除大量错误的模糊度备选组合,从而提高模糊度的解算效率和成功率。因此,在GPS定位时,应尽可能利用各种约束条件。     

The value of ocean reflections of GPS signals to enhance satellite altimetry: data distribution and error analysis

The time and space distribution of general reflection altimetry from two satellites (senders and receivers) via the the oceans surface is examined with specific reference to GPS senders and two current receiving satellites. While a considerable enhancement of conventional altimeter coverage is possible in all configurations if the reflection signals can be used, repeating passes of these (with GPS senders) having reasonably small cycle times (days to tens of days) occur only if the receiving orbit is nearly polar. Results of an analysis of the fundamental geometry show that over a large range of reflection angles the error of recovered sea heights depends almost entirely on the errors in the delay signal and the radial error of the receiving satellite (using current estimates of GPS orbit accuracies). The most critical element is the precision of the delay measurement. Both it and the accuracy of the receiving orbit should be below the decimeter level for the technique to achieve its full potential.     

利用GPS快速采集道路信息系统的研究

介绍了"利用GPS快速采集道路信息系统"的主要模块及其功能,并说明了运用系统进行道路数据更新的工作流程,对GPS接收机与计算机的通信、坐标匹配、图形快速显示等关键技术进行了阐述。     

Single epoch GPS deformation signals extraction and gross error detection technique based on wavelet transform

IntroductionGPS technique is widely used for deformationmonitoring thanks for the high precision. Usual-ly , there are three working modes associatedwith GPS deformation observation: periodicalGPS deformation monitoring net , GPS monito-ring array and rea…     

顾及信号相关关系的GPS坐标监测序列噪声分析

时间序列分析、谱分析和小波分析理论是对信号进行时、频域分析的主要方法,对GPS坐标监测序列研究并分析其噪声序列发现,GPS坐标监测序列中的噪声主要包含白噪声和闪烁噪声,但是大多数噪声分析方法未考虑信号之间的相关关系。针对GPS站坐标监测序列,在分析2维坐标信号之间相关性的基础上,采用多变量小波去噪工具实现坐标监测序列的2维去噪,对得到的2维噪声序列进行谱分析,并与传统1维去噪方法比较。以苏通大桥GPS坐标监测序列为实例进行分析,结果表明:顾及信号间相关关系的GPS坐标监测序列的噪声分析更加符合实际情况。