一种单频GPS反演误差改正方法研究

为了将单频GPS直接应用于土地调查（亚米级精度）等业务领域,用码／载波相位扩散技术减少电离层误差和反演卫星轨道误差方法来改善单频GPS的定位精度。本文详细讨论了影响GPS定位精度的电离层延迟和卫星轨道误差的特性,基于码／载波相位扩散技术,提出利用已知点的位置信息和观测值来反演卫星轨道误差的方法,从而提高GPS后续历元的定位精度。实验结果表明,该算法能明显提高单频GPS的定位精度,降低GPS调查系统成本,有效提高系统的灵活性。     

低采样率下北斗三频数据周跳探测与修复

针对低采样率情况下电离层延时变化量增大,导致常规周跳探测方法无法达到较高精度的问题,提出了一种适用于低采样率的新方法。首先,通过无几何-无电离层载波相位组合和二次历元间差分的电离层残差组合求得周跳发生的历元;然后在该历元处选取两组无电离层伪距相位组合作为周跳第1、第2检测量,一组考虑电离层变化量的无几何组合作为第3检测量,构成3个线性无关的组合,对周跳进行修复;最后通过北斗三频实测数据对算法进行验证。实验表明,该方法对30 s采样间隔下的各种类型的周跳组合仍可以准确修复,且不存在盲点。该方法有效地减弱了采样率减小时,电离层延时变化量增大对周跳探测的影响,可适用于非动态、动态、非差数据的实时修复。     

GPS载波相位测量数据的时间序列分析建模研究

整周模糊度与周跳是应用GPS载波相位测量数据进行高精度定位亟待解决的问题。本文采用时间序列分析理论对GPS载波相位测量数据进行分析,证明了测量数据的四次差分序列是平稳过程,建立了差分序列的数学模型,实现了载波相位测量值的预测。数据试验结果表明,利用该模型得到的载波相位预测值与实际测量值的误差不超过1周,取得了较为满意的效果。本文的研究为整周模糊度与周跳等问题的解决提供了新的思路,可以作为GPS高精度定位以及实时姿态测量等工程应用的参考。     

多项式拟合法在周跳探测中的研究与改进

针对北斗卫星定位系统(BDS)在载波相位观测中出现的周跳问题,建立改进的多项式拟合模型对载波相位观测中产生的周跳进行探测与修复。该方法采用3个接收机测得与同一颗卫星间的载波相位观测值,同时结合接收机与卫星间的载波相位测出两组单差值,利用一组单差值进行的多项式拟合可获得产生周跳的历元数,结合另一组单差值的多项式拟合可确定哪组载波相位发生周跳,最后对周跳进行修复。通过实验仿真发现,该方法不仅可以测得0.2以上的周跳,也可以测出0.2以上的周跳发生在哪组载波相关观测值中。     

非差运动学精密定轨伪距和相位加权分析

双频星载GPS非差运动学定轨法的定轨精度完全取决于观测数据的质量,单独利用伪距观测量会导致定轨精度低,单独利用载波相位观测量容易导致法方程奇异。对非差运动学精密定轨伪距和载波相位观测量加权进行了分析,在保证获取同单独采用载波相位观测量运动学定轨相当精度的条件下,提高了定轨运算的稳定性和解算速度。用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星2006年1月3日实测数据作为算例验证了该加权方法的有效性。GRACE卫星实测数据的仿真结果表明:伪距和载波相位观测量加权的非差运动学精密定轨,在R、T、N方向的定轨精度分别为3.93cm、3.19cm、3.34cm,三维位置精度为6.07cm。     

GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的先验权比研究

为满足多星座GNSS系统实时动态定位解算的需求,本文通过先验定权的方式,对GPS/BDS/GLONASS三系统在伪距单点定位和载波相位相对定位时合适的权比进行探索。基于北斗系统的现有星座条件,采集三系统的数据进行实验,实验结果表明:三系统组合定位时,伪距观测值的先验权比定为4:3:1,相位观测值权比定为4:3:3,能够得到比GPS单系统和GPS/BDS组合更优的定位结果。     

一种改进的GBAS地面站MRCC故障监测算法

地基增强系统(Ground Based Augmentation System,GBAS)是支持飞行器精密进近着陆的有效手段,完好性监测算法的设计是保障飞行安全的关键点与系统设计的难点,多参考接收机一致性监测(MRCC)通过B值计算与故障监测流程可排除校正中产生很大误差的接收机信道,保证GBAS地面站发送差分修正量的可靠性.分析了MRCC算法的原理与方法,发现MRCC故障监测流程无法有效处理伪距与载波相位B值均超过阈值,且最大值不为同一通道的问题,针对该问题提出了一种MRCC故障监测流程改进算法,并且对已有和改进的MRCC故障监测流程算法进行了实验对比.结果表明,改进算法故障监测流程针对伪距和载波相位引起的不一致性分层处理,可有效解决当前存在问题.     

Lagrange 插值定理辅助小波变换法在周跳探测中的应用

在北斗导航定位领域,为获得准确的载波相位观测数据,必须对载波相位观测中出现的周跳现象进行有效探测和修复。 首先构造了单差、双差检测量,利用小波变换对单差、双差检测序列进行三尺度分解,同时提取高频系数和低频系数,从高频系 数奇异值可以观察出明显的周跳,然后通过 Lagrange 线性插值法对高频系数奇异值进行替换,将替换后的高频系数和低频系数 进行重构。 最后将重构信号与原始信号相减,可以获得周跳差值,利用该值对周跳进行一层一层的修复。 实验选择了 200 个无 周跳历元,在 100 历元处加入不同周跳,仿真结果发现该方法可以对 0. 5 周以上的周跳进行有效地探测和修复。     

GPS姿态测量中的可靠性理论研究

利用全球定位系统(GPS)的载波相位双差方程进行姿态测量能够获得高精度的定姿结果,但实际测量中必须对周跳进行检测.本文在线性模型的假设检验理论的基础上,推导了周跳的检测、识别、内部可靠性和外部可靠性的表达式,重点研究了发生在不同时刻的周跳和不同大小的周跳对初始基线分量、整周模糊度的浮点解、整周模糊度的固定解以及最终基线解和最终姿态角的影响,以及对基线各个分量求解所造成的偏差的上限,对于高可靠性姿态测量系统中周跳检测和修复具有重要意义.通过实际测试数据,进一步验证了本文基于周跳检测提出的可靠性理论.     

基于二次解重扩算法的全球卫星导航系统抗干扰误差分析

为了提高全球卫星导航系统(GNSS)干扰控制的情况下对载波相位测试造成的影响,提出了一种基于二次解重扩算法的GNSS抗干扰误差分析方法。对卫星信号载波频率进行了精确估计,同时利用该频率完成二次解重扩计算,有效降低抗干扰处理过程产生的相位偏差。仿真实验分析得到:通过一次解重扩处理再以频率精估方式获得的载波频率可以达到所需的估计性能。DR会引起较大载波相位误差,利用频率精估方法得到准确频率估计值之后,可以有效缩小重扩信号和卫星接收信号载波频率的差异性。当阵列误差增大后,由PI引入的载波相位测量误差也明显增加,MVDR算法也会因为阵列误差而产生载波相位测量误差。     

后差分方法在空中三角测量POS数据精度优化中的应用

针对大范围、复杂的野外测量环境下,多点布设外业测控点,难度较大,且耗时耗力的问题,文章以后差分方法优化POS数据精度为研究基点,基于后差分原理,进行两层面创新。首先,基于外方位元素对POS数据精度的影响,利用相机延迟测定及控制技术获取真实的POS数据,并融合码伪距和载波相位双差方程,通过建构基于UbloxN-M8T芯片的后差分GNSS模块,来消除POS数据误差;同时,使用联立GPS与IMU观测值方程的光束法区域网平差模型,通过平差循环迭代运算,获取精度最优的POS数据,并据此,在不同的控制点方案下生成DOM正射影像,通过成像精度测评,得出后差分可显著提升POS数据精度,且在极少控制点、无架构航线下的效用更为明显。     

基于GPS实现电力系统高精度同步时钟

根据全球定位系统(global positioning system,GPS)秒时钟的随机误差和高精度晶振的累计误差互补的特点,利用数字锁相原理,通过测量GPS秒时钟与晶振秒时钟间的相位差来控制晶振秒时钟的分频系数,实时消除晶振秒时钟的累计误差,从而产生高精度秒时钟,并利用复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD)设计了高精度同步时钟系统。GPS信号接收正常时,CPLD根据数字锁相原理产生高精度同步时钟;GPS信号接收不正常时,CPU调取存储的分频系数控制CPLD产生高精度时钟。仿真分析和实验结果表明该时钟系统具有很高的时间准确度和稳定性。     

伪码数字相关技术及其在超声波液位测量中的应用

将伪码数字相关技术应用到超声波液位测量中，构成汽包水位测量系统；分析了伪随机码的相关特性，讨论了基于伪码相关技术的超声波液位测量原理，设计并完成了液位测量系统。实验表明：系统测量精度高，可用于火电厂中汽包水位的测量。     

伪码数字相关技术及其在超声波液位测量中的应用

将伪码数字相关技术应用到超声波液位测量中,构成汽包水位测量系统;分析了伪随机码的相关特性,讨论了基于伪码相关技术的超声波液位测量原理,设计并完成了液位测量系统。实验表明:系统测量精度高,可用于火电厂中汽包水位的测量。     

Positioning models and systems based on digital television broadcasting signals

The requirement and feasibility of the positioning system using digital television (DTV) broadcasting signals are analyzed. The principle of DTV positioning on the basis of frame synchronization is brought forward and the ranging characteristic is studied that the observables are asynchronously measured during the same epoch interval. The models of the pseudo-range observation and Doppler carrier phase integral are researched. The system observation and state equations are presented on the basis of the above models. The simulation results showed that DTV positioning technology could remarkably improve the precision of system state estimates using smoothing methods for positioning systems or integrated navigation systems. The DTV positioning that has a sub-meter level ranging error and meter level positioning accuracy can parallel with and even taken as a beneficial substitute for the tradition positioning technology. __________ Translated from Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2006, 36(5): 690–694 [译 自: 东南大学学报(自然科学版)]     

通信定位系统中定位解算

伪码测距的高动态目标定位是基于直序扩频系统的到达时间(TOA)测量原理,为满足高动态用户的需求,根据一定实测经验数据,建立基于高度的大气层延迟模型,再结合定位接收机与地面引导站的仰角进行伪距的大气层误差修正,提出基于DSP的伪距定位解算实现方法,结果表明该方法在定位解算速度以及定位接收机小型化方面将会有良好应用前景和社会效益.     

实现线性测量的光学电压传感器设计

设计了一种采用径向偏振光栅实现线性测量的光学电压传感器。将光学晶体的电光相位延迟角转化成环形光斑的同步旋转,由图像转换器将环形光斑转换为条形光斑,通过图像采集系统定位条形光斑暗纹的中心位置来获得被测电压值。应用琼斯矩阵证明了光斑暗纹中心位置与晶体电光相位延迟角之间的线性关系,给出了计算方法,并给出了锗酸铋(BGO)晶体和铌酸锂(LN)晶体的实验验证。结果表明该光学电压传感器的测量模式与光强无关,可直接测量172°的电光相位延迟角,测量误差小于0.5%,实现了对电压的线性测量。