多层卫星网络星间链路性能分析与设计

对多层卫星网络星间链路各参数之间的关系进行了分析,分别在S和Ka波段上分析计算了GEO(对地静止轨道)-IGSO(倾斜同步轨道)、GEO-MEO(中轨道)和IGSO-MEO卫星间的星间链路参数Eb/N0、发射功率、天线直径和数据速率间的关系。根据计算结果对星间链路的性能进行了分析,在分析计算的基础上得到了一些规律性的结论,这些结论可应用于星间链路的设计与建立。     

卫星星座时间同步中星间链路的设计和性能分析

在卫星星座内的时间同步中,为满足时间同步信号的传输要求,需要对星间链路进行分析和设计。对星间链路各参数之间的关系进行了分析,并对低地球轨道(LEO)卫星和中地球轨道(MEO)卫星的星间链路参数和性能分别进行了计算和分析。另外,还对受天线指向误差影响的LEO卫星和MEO卫星的星间链路性能进行了分析。在分析计算的基础上完成了符合要求的星间链路的参数设计。     

HY2D卫星星载GPS数据精密定轨研究

采用HY2D卫星2021年6月1日―14日和6月19日―27日星载GNSS主、备份接收机数据,基于简化动力学定轨算法,研究了星载GPS精密定轨技术,分析了主、备份接收机性能及其定轨精度。利用主、备份星载GPS数据定轨,得到相位拟合残差RMS的平均值,分别为0.69 cm和0.82 cm。当轨道重叠4 h时,主份接收机径向差异为0.2 cm,三维位置差异为0.6 cm;备份接收机径向差异为0.3 cm,三维位置差异为1.7 cm,备份接收机结果差异稍大。用法国CNES提供的精密轨道检验主、备份接收机数据的定轨精度,发现主、备份接收机定轨结果与法国产品的径向差异平均值分别为0.8 cm和1.2 cm。用站星间高度角大于20°的全球SLR核心测站观测数据检验主、备份接收机定轨精度,其测距方向残差RMS分别为1.51 cm和2.44 cm。研究结果表明,HY2D卫星搭载的主、备份星载双频GNSS接收机都可以满足卫星径向厘米级精度的定轨需求。     

GPS 导航电文中时间参数的变化特点

GPS导航电包含有GPS卫星的位置参数和时间参数,是定位,定时用户都必须使用的,随着GPS的改进,导航电民有所变,GPS导航电中时间参数的变化特点及SA对卫星钟的影响是这里着重讨论的内容。     

NTSC—PTB链路的GPS全视法时间比对数据分析

采用通过中国科学院国家授时中心(NTSC)GPS单、双频这2类观测设备得到的实测数据,进行了NTSC—PTB(physikalisch-technische bundesanstalt(Germary))链路的全视法比对计算和分析。利用这2类设备得到的GPS AV(全视)的结果与BIPM公布的AV方法的A类不确定度一致,从而确定国家授时中心的2类GPS观测设备的性能达到了国际同类水平。如果对双频观测设备时延校准后,采用P3类型进行比对,有望将NTSC现有的比对精度提高50%。     

基于星间链路的BDS导航系统实时星历和钟差分离修正

BDS导航系统授权服务通过提供实时广域差分改正,满足高精度导航用户的导航需求。研究独立时间同步支持下的BDS卫星导航系统的广域差分修正模型与方法,比较了星历和星钟误差的一维(即ICD文件中的等效钟差)和四维差分等两种模式的修正性能,利用DOP值分析了星历改正的误差传播规律。分析表明,一维差分模式的修正精度随轨道误差增加而降低,不适用于在轨卫星故障及GEO卫星轨道机动后轨道快速恢复等情况,并且会降低广域差分系统的可用性;而仅在星地观测条件下,广域差分的三维星历和钟差分离的四维差分模式稳定性较差,区域监测网分布严重限制了星历和钟差误差的分离精度。随着BDS全球系统发展,为满足星座自主导航的需求,系统将提供星间链路观测。通过建立仿真平台,对星间链路支持下的星历和星钟误差分离方法进行研究与分析,结果得出,增加星间链路观测,可以有效地分离星历和星钟误差,将星历误差传播放大因子降低约50%;与一维差分模型相比,将监测站布站稀疏区域内的用户差分改正精度提高约60%。     

第三代卫星导航定位系统星载原子钟的新发展

传统铷原子钟和铯原子钟已在卫星导航定位系统中作为星载原子钟获得重要应用.卫星导航定位系统的更新和新发展要求更高精度更小型的新型星载原子钟.该文介绍采用新物理原理和先进技术在下-代卫星导航定位系统有应用前景的新原子钟的产生和发展以及它们目前的进展.     

导航卫星精密定轨与时间同步技术进展

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递.随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新,卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月,北斗三号卫星导航系统正式开通,为"一带一路"国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务.综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战,针对上述问题,阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标.与GPS等其他GNSS系统进行比较,分析了不同导航系统技术特点.最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图,为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.     

利用星敏感器的卫星及星座自主定轨方法研究与应用

卫星自主定轨是卫星自主导航中的关键技术,其概念是指卫星在不借助地面站系统测控情况下直接在星上实现轨道参数的自主确定,实时确定卫星飞行的位置和速度.国际上已提出了诸如利用星敏感器测量、地球磁强计测量、利用掩星时刻测量以及近年来非常热门的利用X-ray脉冲星信号相位测量等多种算法来实现卫星自主导航.其中利用星敏感器测量的自主导航方法具有成本低、研制周期短、可观测条件强以及观测设备技术成熟等优点,其可行性和经济效益比较突出,是一种非常值得采用的自主导航方法.国内外对星敏感器自主导航的研究,基本还是原理方法的论述以及简单仿真验证研究.本论文对卫星利用星敏感器的自主导航算法进行了研究,通过建立逼真的卫星运行平台,充分考     

GPS全球电离层TEC的并行算法建模及初步结果分析

根据高精度卫星导航定位和全球电离层活动监测的需要,利用全球370多个GPS基准站的双频相位实测数据,监测全球电离层总电子含量变化和GPS卫星及接收机的DCB。由于数据量大、数据处理时间长,很难实现高精度快速建模,为此我们采用OpenMP并行算法来加快数据处理速度。实验表明,相对于串行处理,并行处理在8核服务器下能加速7倍以上,在48核服务器下能加速超过40倍。将本文的初步建模结果与CODE、JPL等分析中心的结果进行比较,表明用该方法建立的模型是可靠的。其卫星DCB结果相对于CODE发布的结果精度为0.4ns,相对于JPL发布的结果其精度达到0.3 ns。其测站DCB相对于2个分析中心结果的精度均优于2 ns,垂直总电子含量相对于各分析中心的GIM产品的精度都在5.3TECU以内,相对于CODE的结果的精度最高,达4 TECU。     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

利用地基GPS技术反演武汉地区大气可降水分

利用武汉地区的探空资料和GPS实测数据，对对流层干分量延迟、对流层加权平均温度进行了检验分析．结果表明，对于武汉地区而言，常用的大气干分量延迟模型(SAAS Hopfield and Black)存在着1-2cm的系统误差，这在利用GPS资料估算大气可降水分(PWV)时会引入2-3mm的误差；对流层加权平均温度与常用的Bevis公式也存在着一定的差异，但这种差异对PWV结果影响很小．为此，提出了校正对流层干分量延迟的方法，并利用实测数据对该方法进行了检验．实践证明，这种校正方法基本上可以消除常用干分量模型的系统误差。     

用于JATC的GPS CV时间比对中的数据处理

GPS CV(共视)时间传递技术将在重建的我国的综合原子时(JATC)系统中起重要作用。介绍了GPSCV时间比对中共视数据的选取和消除观测数据中的随机噪声的方法，对GPS共视时间比对中的电离层时延改正和几何时延改正方法作了阐述，给出了对NTSC(中国科学院国家授时中心)与CRL(日本通信研究所，现已更名为国家信息和通信技术研究院(NICT))两个时间实验室之间的共视比对数据的计算结果。     

GP S数据处理策略对成果精度的影响及可靠性分析

高精度全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据处理的成果精度往往受海潮模型、卫星轨道约束模式、星历产品等数据类型及处理策略的制约.在考虑上述影响因素的前提下进行相关实验,并基于误差理论提出一种增加基线解算次数组合平差的方法,以提高基线解算精度.实验结果表明,数据处理中置入海潮模型较...     

利用GPS时间传递数据修正接收机天线坐标

在采用ＧＰＳ进行共视时问比对过程中，当两站位置相隔不大长（小于１０００ｋｍ）时，由于卫星轨道误差、电离层和对流层延迟修正的误差可减少至只有几纳秒，可以主为接收天线位置的误差是其主要误差来源．利用ＧＰＳ本身的时间比对数据，不必增加别的数据来源和设备，采用相对定位的方法可提高定位精度，从而提高时间比对的精度．本文利用日本（ＣＲＬ）和北京天文台（ＢＡＯ）之间五天的共视时间比对数据，对（ＢＡＯ）的天线坐标进行修正．在水平方向和高程方向的修正偏差分别为２．９ｍ和５．６ｍ．如果试验数据足够，修正６４效果会更好．     

GPS信号延时相乘捕获算法的检测率仿真

对全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号捕获中的延时相乘捕获算法的检测率进行了仿真分析.延时相乘捕获算法消除了多普勒频偏的影响,适用于高动态环境下信号的捕获.但算法的缺点是延时相乘操作增加了噪声量,从而降低了信噪比,影响检测性能.针对算法的缺点,通过理论计算与蒙特卡罗方法仿真,分析了算法中检测变量的噪声分布.从仿真结果看,检测变量的噪声符合高斯分布.根据噪声分布,计算了在不同信号载噪比(C/N0)条件下延时相乘捕获算法的检测率与虚检率的关系.通过减小噪声带宽和延长积分时间,可以提高算法的检测率.