GPS系统的误差分析和抑制方法

针对GPS系统出现的误差进行研究分析。对电离层和对流层所形成的误差,通过修正模型减少对系统的影响,达到了很好的消除和抑制作用;采用多径估计延迟锁相环算法对多径产生的误差进行抑制,实验证明：该算法技术资源要求不大,易于在硬件上实现。     

基于GNSS的武汉区域电离层TEC建模

为研究适用于区域电离层总电子含量(total electron content, TEC)建模的方法和估计策略,对传统单层假设下的几种建模方法和估计策略进行了比较分析. 基于我国中纬度武汉地区17个连续运行参考站的数据进行TEC建模,建模方法分别采用4×3阶多项式模型、2阶多项式模型、4阶球谐级数模型,估计策略使用分段常数估计策略和分段线性估计策略. 在传统单层假设的基础上,本文还提出了三层电离层TEC模型,该模型可以分别给出底部电离层、峰高电离层和顶部电离层的TEC. 研究结果表明,几种模型的天顶方向总电子含量拟合效果和欧洲轨道确定中心公布的电离层格网地图均具有较好的一致性,其中4阶球谐级数模型和分段线性估计策略效果最佳. 通过三层电离层模型,可以得到TEC与电离层高度之间的关系,多层电离层模型对空间目标监视和低轨卫星航天测控具有重要应用价值.     

电离层闪烁对北斗增强系统影响的建模研究

电离层闪烁严重影响了北斗及其增强系统的性能.为了评估电离层闪烁影响下北斗系统的可用性,需建立闪烁影响下的北斗及其增强系统性能模型,并进行仿真分析.文章系统地建立了电离层闪烁影响下的卫星导航接收机模型、用户定位算法和系统性能模型,利用电离层闪烁模型给出电离层闪烁分布,利用建立的北斗系统性能影响模型,实现对电离层闪烁影响下北斗增强系统性能的可用性分析.利用上述方法,仿真分析了中国中低纬地区强电离层闪烁影响下北斗增强系统的可用性.结果表明:电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,对于中国低纬地区而言,强电离层闪烁影响下,存在系统可用性低于95％的性能严重影响区域,北斗系统性能受影响区域与电离层强闪烁的发生 区域具有密切关系.     

中国区域电离层特性对卫星导航系统的影响

利用GPS数据对中国区域电离层环境(电离层赤道异常、电离层暴、电离层闪烁)对卫星导航系统的完好性、可用性影响进行分析。结果表明,中国区域电离层异常将影响电离层延迟误差的空间相关性,从而影响电离层完好性门限的建立。电离层暴破坏了电离层的空间相关性,在影响系统完好性门限建立的同时,还影响到系统对扰动的检测能力。电离层闪烁影响接收机测量的精度、可用的卫星数和定位精度,影响系统的可用性;同时,闪烁相关的不均匀体也会影响电离层TEC的准确提取,从而影响系统电离层修正模型的实现。电离层这些不同影响效应之间往往又相互影响,使得中国区域的电离层环境对卫星导航系统的影响具有复杂性。     

电离层非相干散射谱和自相关函数估计算法

非相干散射谱对电离层各物理参数的研究具有至关重要的作用。现有非相干散射谱模型推导和计算较为复杂,且无法给出相应的自相关函数模型。该文重新推导了电离层非相干谱的简化模型,并提出相应的自相关函数模型。在此基础上,针对非相干散射信号处理中零时延处距离模糊大、分辨率较低,导致自相关函数在不同时延处均衡性较差,影响电离层散射谱估计性能的问题,提出使用自相关函数模型估计零时延自相关值的数据拟合方法。考虑到计算复杂度,提出利用多项式函数逼近自相关函数模型的快速实现方法。最后,通过对实测回波数据处理结果的对比分析,证明了该方法的可行性,对提高电离层探测精度具有重要意义。     

单频GPS导航定位中的电离层延迟改正方法

电离层延迟是单频ＧＰＡ导航定位的主要误差源之一。本文提出了一种利用单频ＧＰＳ接收伪码载波相位实时观测数据实时估计和改正电离层延迟的方法，着重阐述了利用局部电离层垂直延迟模型和实时观测数据确定载波相位整周模糊度的步骤，并讨论了该电离层改正方法的优缺点和应用前景。     

GBAS与ILS联合导航系统数据融合方法与验证

电离层延迟和多径干扰分别是陆基增强系统（ground-based augmentation systems,GBAS）和仪表着陆系统（instrument landing systems,ILS）的主要干扰源。在实现GBAS与ILS时间对准和空间对准的基础上,分析了电离层风暴对GBAS以及多径干扰对ILS的影响;通过深入解析从模拟飞行软件X-Plane采集的多次进近着陆飞行数据,建立了飞机精密进近着陆阶段的运动模型;引入了一种基于改进的Sage-Husa自适应滤波和方差估计学习算法的GBAS与ILS数据融合方法;基于X-Plane及自行开发的数据采集模块构建了实验验证系统,并针对GBAS不受电离层风暴的影响、ILS受弱多径效应影响,GBAS受电离层风暴的影响、ILS受弱多径效应影响,以及GBAS不受电离层风暴的影响、ILS受多径效应影响三种情况展开仿真实验。实验结果表明,改进的Sage-Husa算法能有效抑制电离层风暴对GBAS的影响以及多径对ILS的干扰,使GBAS与ILS联合后的导航系统在相应干扰条件下,能为飞机提供满足I类精密进近精度要求的水平和垂直引导,有效提高精密进近运行的生...     

通信系统中自适应回波抵消的一种新方法

语音分组传输系统的出现，对回波抵消技术提出了新的挑战。在回波抵消中一个关键的问题是需要快速有效地估计延迟时间。基于直接计算输入信号互相关函数的延迟估计方法，在实际应用中回波消除性能差，运算量大。为此提出了基于混合模型的延时估计方法，对输入信号进行带通滤波和降低抽样率抽样，使其具有白噪声特性，然后快速计算互相关函数的估计值。理论分析和实验结果证明新的延迟估计方法有很好的回波消除性能和较少的运算量，在实际通信系统中有较好的应用前景。     

宽带短波信道建模综述

宽带短波通信系统作为中远程主要通信手段受到了人们的广泛关注,研究宽带短波系统的重点和难点是宽带短波的信道建模。Watterson信道模型作为比较经典的窄带模型,从它的基础上衍生出2种宽带短波信道模型,Watterson后接高斯随机延迟模型和Watterson后接群延迟特性滤波器模型。另外还介绍了电离层物理模型、Volger决定性模型、ITS信道模型及其改进、基于并行子路径结构的宽带信道模型、伪决定性信道模型和子带并行-宽带窄带化模型。对这几种模型的建模思想以及基本原理进行了叙述,对其复杂度进行了比较并且对可行性进行了分析。     

掩星观测中电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应

从Haselgrove和Budden方程出发，模拟了GPS信号在电离层中的传播过程，利用GPS/MET实验中5组GPS和LEO卫星的实际轨道，分别模拟了无LEO卫星轨道扰动和有轨道扰动情况下的GPS信号在电离层中的传播，并生成了对应的电离层延迟量，以同步生成的模拟精度序列为参照，就掩星观测中电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应程度进行了估计和分析，初步结果显示：在掩星观测中，电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应比中性层延迟要弱得多，这可能同采用了电离层掩星观测的采样频率比中性层采样频率低两个数量级的技术手段有关。     

电离层误差对卫星导航系统测距误差影响分析

电离层延迟误差是单频接收机的主要定位误差之一。电离层延迟误差具有多变性,不易准确描述。本文探讨了几种常用单频接收机电离层延迟改正模型,Bent模型IRI模型、Klobuchar模型、NeQuick模型以及IGGSH模型。并利用单频GPS接收机实测数据统计分析各模型对定位误差的修正效果,为单频接收机用户选择合适的电离层改正模型提供参考。     

大气层对卫星导航信号的时延影响及修正

详细论述了电离层、对流层对卫星导航信号传播时延的影响,讨论了修正大气层时延影响的相对定位、延迟模型改正方法,详细分析了双频观测量电离层时延误差修正方法。     

WAAS完好性监测结构设计

设计了与地面通信结构密切相关的WAAS完好性监测结构,在此基础上,依据WAAS原理,确定了WAAS的信号流程,为WAAS地面通信系统的设计奠定了良好的基础。     

Link16时隙固定分配算法的时延分析

时延是数据链的重要性能指标,而时隙分配算法对其有很大影响.运用排队理论,对数据链Link16的时隙固定分配算法进行建模,主要分析了其时延特性.数值计算和仿真结果表明,固定分配算法适用于用户业务量比较稳定且时隙资源比较充足的情况,选取合适的负荷率,系统才能达到良好的性能指标.     

On Low-Delay Frequency-Response Masking FIR Filters

This paper offers two main contributions to the theory of low-delay frequency-response masking (FRM) finite impulse response (FIR) filters. First, a thorough investigation of the low-delay FRM FIR filters and their subfilters or three different structures, referred to as narrow-, wide-, and middle-band filter structures, is given. The investigation includes discussions on delay distribution over the subfilters as well as estimation of the optimal periodicity of the periodic model filter. Second, systematic design procedures are given, with explicit formulas for distribution of the ripples and the delay to the subfilters. For each of the three structures, two design procedures are given that include joint optimization of the subfilters. The first proposal uses partly linear-phase FIR subfilters and partly low-delay FIR subfilters. Thus, it has a lower arithmetic complexity compared to the second proposal, which has exclusively low-delay FIR subfilters. The second proposal is instead more flexible and can handle a broader range of specifications. The design procedures result in low-delay FIR filters with a lower arithmetic complexity compared to previous results, for specifications with low delay and narrow transition band.     

电离层与对流层模型对北斗RAIM可用性的影响分析

电离层和对流层是卫星导航系统测量的主要误差源,也是北斗卫星导航系统可用性变化的重要因素。采用星历数据仿真分析了电离层和对流层延迟误差模型对北斗导航系统RAIM可用性的影响,特别分析了不同对流层模型对民用航空的影响。实验表明电离层和对流层的延迟误差分别为0~14.5 559 m及0~23.7 796 m,且在民用航空的非精密进近阶段,用Saastamoinen模型、UNB3模型及Hopfield模型分别作为北斗的对流层误差模型的RAIM可用性分别为99.308%、92.041 5%和100%,相比较Hopfield模型更适合作为北斗卫星导航系统的对流层模型,能满足民用航空的99.9%RAIM可用性要求。     

各向同性电离层低频一跳天波时延特性研究

低频天波的准确预测对于低电离层探测、远程导航授时具有重要意义。该文基于传统“波跳”理论和FDTD方法对地-电离层波导中天波传播时延特性进行研究。结合天地波时域分离技术,给出了100 kHz载频罗兰-C信号在均匀/指数渐变各向同性电离层条件下,距发射台200 km范围内采用两种方法计算的一跳天波时延随收发距离的变化规律。与“波跳”理论相比,该方法可同时考虑地面不规则、电离层昼夜参数分布不均匀的影响,计算精度更高。     

星载P波段SAR电离层效应的双频校正方法

对于高分辨星载P波段SAR系统,电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重误差,包括时间延迟、法拉第旋转和色散等,这些误差与电波频率和电离层TEC值关系密切,并使得图像质量下降。如何测量与校正电离层效应误差是星载P波段SAR面临的重要问题。根据SAR系统自身的宽带特点,借鉴GPS系统采用的电离层双频测量校正方法,提出了一种基于双频SAR距离像相关的延迟误差测量方法,计算机仿真结果表明,该方法有效提高了双频回波信号的电离层延迟误差测量精度,适于低频段星载SAR系统的电离层效应测量与校正应用。     

BDS/GPS组合导航RAIM可用性分析

采用RINEX数据实验比较了北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)电离层Klobuchar模型在BDS/GPS组合导航中的性能。选择相对较优的电离层模型分析了基于卫星星座类型和卫星类型两种加权情况下,单一北斗、单一GPS与BDS/GPS组合导航系统在非精密进近(NPA)阶段和一类垂直引导进近(APVⅠ)阶段的RAIM可用性。实验表明,在BDS/GPS组合导航中,BDS的Klobuchar模型在中国区域内能修正大量的电离层误差,相比于GPS的Klobuchar电离层模型,电离层延迟修正有0-3.4364 m左右的提高。对于两种加权RAIM算法,在NPA阶段,单一导航RAIM可用性为90%左右,BDS/GPS组合导航的RAIM可用性达到100%。而在APVⅠ阶段,单一导航不具备APVⅠ能力,组合导航APV I阶段RAIM可用性达到100%,具有提供APV I应用的能力。      

考虑工艺波动的RLC互连延时统计模型

基于概率解释算法的原理,提出了一种考虑工艺波动的RLC互连延时统计模型,该模型使用了对数正态分布函数。在给定互连参数波动范围条件下,利用该算法计算延时仅需要采用前两个瞬态。和HSPICE相比,Monte Carlo分析中的均值和平均偏差误差分别低于0.7％和0.51％。模型计算简单且精度高,可以满足互连线仿真要求。