聚类分析的伪距偏差特性研究

针对如何对由信号畸变导致的伪距偏差数据快速准确地进行判断分类这个问题,该文进行了分析研究,提出采用聚类分析中的K-medoids算法展开伪距偏差特性研究,实现信号畸变导致的伪距偏差自动判别.通过对实际观测数据的分析比较可以看出,引入聚类分析方法实现伪距偏差的自动判别比仅按照接收机厂商、接收机模型划分伪距偏差更加符合实际情况.由信号畸变导致的伪距偏差在全球卫星导航系统(GNSS)精密数据处理中至关重要,会对精密单点定位精度和收敛性能、电离层延迟提取等产生影响.随着卫星导航系统以及GNSS跟踪网的建设与完善,海量的基准站及丰富的接收机类型为GNSS精密处理带来了更多的挑战.引入聚类分析方法实现了伪距偏差的自动判别,对于卫星导航精密数据处理性能具有重要的意义.     

模糊度固定与弧段长度对区域站定轨的影响分析

我国北斗卫星导航系统难以实现境外全球布站,采用区域站观测值是实现高精度定轨的主要手段。本文分析了整网模糊度固定、有效定轨弧段选择对提高区域定轨精度的作用。采用陆态网GPS观测数据进行区域精密定轨仿真验证,首先论证了不同测站分布下,整网模糊度固定对区域定轨精度的效果,结果表明:相同测站条件下,固定解定轨精度比浮点解精度提高30%以上;仅采用国内7个站的固定解三维定轨精度即达到20 cm左右,优于27站的浮点解精度。另外,从星座的构型与地面站分布的可视范围方面,分析了不同观测时长对定轨精度影响,实测数据论证表明:当中国区域站观测时间大于48 h,总能获取不小于24 h的区域有效定轨弧段,并且各卫星最佳的24 h观测弧段三维定轨精度均可达到0.3 m左右。     

北斗卫星伪距码偏差特性及其影响分析

在北斗导航卫星伪距码偏差特性分析的基础上,建立了倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）和中轨卫星（MEO）的伪距码偏差多项式改正模型;并利用星间单差宽巷小数周一致性,分析建立北斗地球同步轨道卫星（GEO）卫星伪距码偏差改正模型。采用武汉大学北斗试验网、中国陆态网络和MGEX网不同位置、不同类型接收机观测数据进行分析验证,结果表明,北斗卫星伪距码偏差特性与观测值频率、卫星类型相关,所有GEO和IGSO卫星变化规律相同,所有MEO卫星变化规律相同,与接收机类型、测站位置和观测时间无关,偏差值大小随卫星高度角变化,其变化规律稳定,可以采用建立的两类改正模型（GEO/IGSO和MEO）进行修正。通过偏差修正后的伪距无电离层组合的残差、双频SPP以及单频PPP三个方面验证了伪距码偏差改正模型的正确性。     

GLONASS频间码偏差特性分析及其在宽巷模糊度固定中的应用

受接收机类型、固件版本和天线的影响,GLONASS IFCB变化规律复杂且难以有效改正,导致GLONASS HMW组合包含系统性偏差,无法用于GLONASS宽巷模糊度固定。本文提出一种基于GLONASS HMW组合观测值残差的站间IFCB估计方法,并对站间IFCB变化特性进行分析。结果表明,站间IFCB长期稳定,少数相同类型硬件（包括接收机类型、固件版本和天线）站间IFCB可达0.5 m。为削弱伪距多路径效应对站间IFCB估值的影响,基于一个轨道重复周期的观测数据求得一组站间IFCB对实时观测值进行补偿,实现HMW组合平滑序列直接用于GLONASS宽巷模糊度实时固定。进行站间IFCB补偿后,基线宽巷模糊度固定正确率均在98%以上。     

基于北斗导航系统的我国地基增强格网模型研究

基于全国均匀分布的210个北斗地基增强基准站观测数据,提出基于非差非组合精密单点方法获取空间相关的延迟误差及残差,研究利用反距离加权法、克里金插值法以及球谐函数法建立了中国区域的三种地基增强格网模型。使用单频伪距单点定位方法对中国区域的北斗地基增强格网模型定位精度进行了评估,验证结果表明本文建立的格网模型的定位精度达到米级,可满足大众用户的需求。     

智能水下应急通信一体化探讨

目前海洋应急通信主要关注海面部分,较少涉及水下部分,不能满足水下应急需求。为此,对水下应急通信进行探讨。首先,分析了可能的多种应用场景,讨论了基本的需求和性能指标。其次,从网络拓扑、工作机制和节点类型几方面探讨了系统的体系结构。然后,对关键技术进行了阐述,包括：节点多模通信及功能一体化、网络快速机动部署、网络模式快速切换、水上水下联合一体化等。最后,介绍了智能化可以采用的机器学习和元学习方法,探讨了水下应急通信智能化的思路。     

北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析

采用IGS、MGEX、北斗地基增强网的实时观测数据,研制北斗广域精密定位服务系统,实时生成北斗高精度轨道、钟差、电离层产品,提供厘米级北斗双频PPP、分米级单频PPP、米级单频伪距定位服务。对实时产品评估分析的结果表明:北斗卫星实时轨道与钟差产品URE统计精度约为2.0cm,实时电离层精度优于4.0TECU。采用全国分布的实时测站动态定位精度(95%置信度)评估分析表明:北斗双频PPP精度存在明显的区域特征,高纬度以及西部边缘地区的定位精度平面约0.2m,高程约0.3m;中部地区定位精度平面优于0.1m,高程优于0.2m,接近GPS实时PPP精度水平;北斗与GPS融合可以提高单北斗、单GPS的定位性能,尤其是显著加快了PPP收敛时间,收敛时间缩短到20min内。另外,除边缘地区外,北斗单频PPP实现平面0.5m,高程1.0m;北斗单频伪距单点定位实现平面2.0m,高程3.0m。     

区域电离层建模的单频伪距定位验证

针对电离层单层模型无法满足单频用户定位精度要求的问题,该文建立了区域电离层斜路径模型和单星多项式函数模型。基于河北省区域CORS站的实验结果表明:该文建立的区域电离层模型的拟合精度比CODE中心的格网电离层模型提高了近80%。并将其应用于北斗、GPS单频伪距单点定位,得出北斗的单点定位高程和平面定位精度分别优于3和2m,GPS的单点定位高程和平面定位精度分别优于1.5和1m;相对于CODE,GPS和北斗在平面及高程方向的定位精度均提高了50%左右。结果证明,采用斜路径电离层模型和多项式函数模型,可以较好地反映区域电离层的精细结构。     

QZSS系统在中国区域增强服务性能评估与分析

日本准天顶卫星系统(QZSS)是区域性辅助与区域增强一体的导航系统,覆盖区域为日本及周边区域,包括我国部分区域,该系统采用IGSO卫星播发L1-SAIF与LEX两类增强信息,可以提供我国部分区域用户的高精度定位。本文从可用性、空间信号精度、用户动态精密单点定位几个方面对QZSS两类增强信号在中国区域的性能进行较为全面的评估,并采用QZS-1卫星实测数据进行实验,结果表明,以20°为截止高度角,中国大部分区域,尤其是东部沿海地区一天之内80%的时段可连续观测QZSS卫星;L1-SAIF差分增强信息可实现与目前WAAS相当的精度,URE约0.56 m,满足1 m左右的精密单点定位,平面精度优于1 m;与L1-SAIF相比,LEX精度更高,轨道与钟差精度可达dm级,URE约0.4 m,可实现亚m级定位,平面0.2 m,高程0.5 m。     

基于 iGMAS 的国家标准时间精密授时系统

在广域高精度时间服务（wide-area precise timing,WPT）原型系统的基础上,提出了北斗高精度时频传递理论方法,进一步扩展了北斗高精度时频服务,包括时频基准溯源、时钟实时比对、授时终端性能在线监测,相关服务对于北斗精密单点授时、实时时间比对、授时终端的可靠性具有重要意义。对北斗高精度授时终端在短基线、中长基线以及长基线链路上的授时性能进行了评估,结果表明,WPT服务系统可提供优于100 ps和1×10^－15量级的时间和频率服务。在此基础上,对北斗高精度时频服务在时频终端在线计量、低轨星座时间同步、时频测试分析3个方面展开了应用研究。