导航卫星原子钟频率稳定度估计的小波方差方法

国内外学者对小波方差理论在原子钟性能分析方面的应用做了一些研究,但相关文献对小波方差的定义及其表征稳定度的特性描述却并不完全一致,这给应用研究造成不便。为此,首先根据时域方差定义的原理,相应地提出了小波方差、重叠小波方差和小波总方差的概念,然后经综合归纳,针对性地选择给出了应用于原子钟频率稳定度估计的"尺度域"小波方差的定义计算公式及等效自由度的计算方法。最后,通过一个算例与时域方差进行比较分析,总结明确了两者的关系及小波方差的特点,从而说明小波系列方差可以有效地进行原子钟频率稳定度的估计。     

灰色模型在快速卫星钟差预报中的应用

GPS实时精密单点定位需要实时的、精确的、可靠的预报卫星钟差预报,因此卫星钟差的预报是一项非常重要的工作,它对实时的高精度导航定位具有重要意义。为导航定位提供时间标准的导航卫星原子钟是非常精密的仪器,对外界环境非常敏感,无法将卫星钟差作为普通的白噪声处理,可以但可将卫星钟差看作是灰色系统来进行研究。本文根据灰色系统相关理论,将灰色系统模型GM(1,1)应用到卫星钟差的预报,并用IGS超快速星历建立了预报卫星钟差的灰色预测模型,研究了卫星钟差的变化规律。结果表明:灰色模型可用于卫星钟差的短期预报,它对超快速星历的预报精度与IGS产品中的IGU超快速星历本身的预报精度相当。     

基于噪声估计的卡尔曼滤波用于GPS卫星钟差预报研究

利用重叠哈达玛方差确定卫星钟噪声随机模型,采用顾及钟差随机噪声模型的卡尔曼滤波进行钟差预报分析,并与最小二乘预报算法相比较,得出以下结论:卡尔曼滤波进行1 d以内的短期预报时,精度达到亚纳秒级,优于最小二乘预报算法,在长期预报或拟合数据量较少时,最小二乘预报精度优于卡尔曼滤波。     

北斗广域差分分区综合改正数定位性能分析

目前北斗广域分米级星基增强系统在钟差改正数、轨道改正数的基础上,提出了基于相位观测值的分区综合改正数,介绍了分区综合改正数的概念及单频、双频用户的使用方法与定位模型。利用中国范围不同地区的北斗观测数据和对应的分区综合改正信息,统计了单频和双频用户分区综合改正精密单点定位的精度,并对其收敛性进行了分析。通过与使用GFZ提供的北斗超快速精密星历的定位效果比较,验证了分区综合改正定位在实时定位中的优势。在此基础上进一步对中国范围内分区综合改正定位效果与分区中心距离的关系进行了分析,并对不同观测时间长度的定位效果进行比较。结果表明,经分区综合改正后的双频用户平均25 min内动态定位三维误差能收敛至0.5 m以内,收敛后的定位精度为水平0.15 m,高程0.2 m;单频用户平均20 min内动态定位三维误差能收敛至0.8 m以内,收敛后的定位精度为水平0.3 m,高程0.5 m。随着用户站距离分区中心越远,定位效果总体呈现变差的趋势。总体上,当用户在分区中心1 000 km范围内时,北斗广域分区综合改正数将能提供实时分米级定位服务。     

基于RBF神经网络的多系统钟差预报算法

针对海上条件下,对于实时定位应用,实时数据流无法下载的情况,文中提出一种基于RBF神经网络的卫星钟差预报算法,给出基函数的中心、方差以及隐含层到输出层的权值的计算方法,采用滑动窗口的方法,用样本数据训练后的网络预测下一个历元的钟差值,依次往后训练网络直到预测完整个时间段,通过实验验证了算法的可用性。短期预报中,GPS预报精度在1 ns以下,BDS和GLONASS在2～3 ns左右;长期预报中,GPS预报精度在几十纳秒左右,而BDS和GLONASS在几百纳秒左右,文中给出了相应的结果分析。     

北斗卫星导航系统SISURE初步评估

北斗导航系统自2018年12月27日提供全球服务以来,其服务性能受到了极大关注.以上海天文台iGMAS (International GNSS MonitoringAssessment System)分析中心发布的精密轨道、钟差产品作为基准,评估了2019年年积日3–12 d的北斗二号、北斗三号以及GPS广播星历的轨道、钟差和空间信号用户测距误差(Signal in Space User Ranging Error, SISURE,简称为URE),并且对北斗卫星导航系统结果进行了详细的分析.结果表明:在评估时间段内,北斗三号广播星历轨道精度、URE均明显优于北斗二号,且部分结果优于GPS.北斗三号广播星历轨道径向精度最高,优于0.2 m.北斗三号全部卫星URE均值优于0.4 m, URE RMS (root mean square)优于0.5 m.北斗二号每颗卫星URE均值、95%URE (置信度为95%的URE)、URE RMS小于2 m,北斗三号每颗卫星URE均值、95%URE、URE RMS小于1 m,均达到了系统公开承诺的服务性能标准.     

虚拟通信媒介模式北斗CORS跨网服务无缝切换通信模型实现

目前国内各省市北斗CORS服务系统相互独立运行,不同省服务系统账户无法通用,在一定程度上影响北斗高精度位置服务的社会化应用范围。针对此难题,本文基于移动通信技术,提出了一种虚拟通信媒介模式的CORS跨网服务无缝切换通信模型,实现了用户跨省使用北斗高精度服务的无缝切换和实时获取高精度定位数据。该方法不改变目前各省市CORS服务业务流程,且用户无需重新注册账号,即可实现在不同省市使用CORS服务的无缝切换。经测试,该方法实现跨省切换并获得高精度定位数据的平均用时为9.029 s,可应用于多省市跨网服务及国家"北斗位置服务一张网"建设。     

AR模型中AO类异常值探测及其在GPS卫星钟差预报中的应用

基于EM算法,提出一种AR模型中AO类异常值(additive outlier)探测的算法。该算法可同时进行AR模型拟合与AO类异常值探测,并可有效地解决成片AO类异常值探测时所产生的掩盖和淹没问题。最后,将本文算法应用于GPS卫星钟差预报之中。本文算法可以准确探测出钟差历史观测序列中的AO类异常值,并可对卫星钟差进行精确预报。     

基于背景噪声互相关技术的海底地震仪的时钟校正方法在西南印度洋脊的应用

Seismic monitoring using ocean bottom seismometers(OBS) is an efficient method for investigating earthquakes in mid-ocean ridge far away from land. Clock synchronization among the OBSs is difficult without direct communication because electromagnetic signals cannot propagate efficiently in water. Time correction can be estimated through global positioning system(GPS) synchronization if clock drift is linear before and after the deployment. However, some OBSs in the experiments at the southwest Indian ridge(SWIR) on the Chinese DY125-34 cruise had not been re-synchronized from GPS after recovery. So we attempted to estimate clock drift between each station pairs using time symmetry analysis(TSA) based on ambient noise cross-correlation. We tested the feasibility of the TSA method by analyzing daily noise cross-correlation functions(NCFs) that extract from the data of another OBS experiment on the Chinese DY125-40 cruise with known clock drift and the same deployment site. The results suggest that the NCFs' travel time of surface wave between any two stations are symmetrical and have an opposite growing direction with the date. The influence of different band-pass filters,different components and different normalized methods was discussed. The TSA method appeared to be optimal for the hydrophone data within the period band of 2–5 s in dozens of km-scale interstation distances. A significant clock drift of ~2 s was estimated between OBSs sets through linear regression during a 108-d deployment on the Chinese cruise DY125-34. Time correction of the OBS by the ambient noise cross-correlation was demonstrated as a practical approach with the appropriate parameters in case of no GPS re-synchronization.     

基于星间链路体制的北斗卫星时间同步可行性分析

BD-3试验星上搭载了Ka频段星间链路（ISL）设备,可进行Ka波段对地观测。推导了星间链路时分观测体制双向时间同步的数学模型;以ISL星地观测数据为样本分析ISL体制时间同步的可行性,并与L波段观测结果比对。结果表明,ISL体制钟速拟合参数与L波段结果一致性较好,7 d和3 d弧段拟合精度在1 ns以内,1 d和1 h弧段拟合精度均在0.2 ns以内,较L波段拟合精度有所提高,其中1 d为最优拟合时长;利用7 d的实测星地钟差进行向后1 d的钟差预报,结果显示,ISL星地钟差1 d预报误差为2 ns,较L波段预报精度略有提高;最后采用星地星间联合钟差观测,2 d内观测残差为0.52 ns,验证了ISL钟差观测的可行性。