基于熵权法的卫星钟差预报研究

星载原子钟是全球导航卫星系统的核心设备之一,其性能及钟差预报精度直接决定着导航定位授时服务的精度。针对卫星钟差组合预报技术中子模型权值难以确定的问题,将熵权法引入到北斗卫星钟差组合预报中。对卫星钟差数据中的粗差、钟跳等异常值进行相频域组合探测,并使用滑动拉格朗日内插法进行修补,得到“干净”钟差序列。以灰色模型和二次多项式模型作为基础模型,构建基于信息熵这一新的评价指标的钟差组合模型,建立北斗卫星钟差熵权组合预报模型。使用武汉大学IGS数据中心发布的北斗精密钟差数据产品,分别进行了连续多天的短期预报和中长期预报试验,多天的平均试验结果验证了熵权组合模型在北斗卫星钟差预报精度和稳定性方面较传统组合模型均存在一定优势。     

四轴人造卫星跟踪摄影机定位误差和跟踪误差估计

对四轴人造卫星跟踪摄影机提出了定位误差和跟踪误差的估计方法。考虑了轴系误差、予报误差、目标的视角加速度、小圆弧与轨道差、目视跟踪误差、机械传动误差、电调速误差和底片测量误差等8种误差对定位和跟踪精确度的影响。在三种跟踪拍摄条件下的定量计算表明,各种误差因素的综合结果为:定位误差小于4角秒。跟踪精度可达到1％。机械传动误差和电调速稳定度是决定跟踪误差和定位误差的主要因素,轴系误差影响较小。目标视运动加速度的影响不可忽视,应在底片处理时加以修正。为了提高低速卫星的跟踪精确度,在采用自动跟踪方案时,必须改善电气调速的平滑度。     

多普勒计程仪速度参照系统的误差分析

文章分析了一种多普勒计程仪速度参照系统的误差源，该系统由差分卫星定位仪和平台罗经所组成。载体动力与航向控制不稳定、流速不稳定、流向不稳定、差分卫星定位仪的定位误差以及平台罗经的定向误差构成了测速参照系统的误差源。文章还给出了计算机仿真分析结果，从而可以了解速度参照系统的测速误差与主要误差源之间的依存关系。     

GPS精密单点定位精度分析

GPS精密单点定位就是利用精密卫星星历和钟差数据以及单台双频接收机采集的码和相位观测值,采用非差观测模型进行单点定位的最新方法。本文首先系统的论述GPS精密单点定位技术的原理和方法,进而深入研究GPS静态精密单点定位随机模型,最后重点分析GPS静态精密单点定位精度以及收敛时间的影响因素。     

基于iGMAS的北斗导航卫星原子钟性能评估

星载原子钟是导航卫星系统的关键设备,星载原子钟的性能评估对导航误差分析及原子钟产品性能改进有重要参考价值。介绍了星载原子钟的主要性能参数和iGMAS钟差产品。基于iGMAS的钟差数据,分别对北斗卫星导航系统的铷原子钟和氢原子钟的准确度、漂移率和稳定度进行了评估和对比。结果表明,北斗三号原子钟的性能比北斗二号的明显提升,其中氢原子钟的长期性能更好,10天稳定度和天漂移率普遍达到10-15量级。     

基于光学测角与信号时差的同步卫星无源测轨

精确测量和确定同步卫星轨道是实现高精度导航、定位等应用的基础,光学测角定轨和卫星通信信号测时差定轨是两种最重要的无源测轨方法,各有优缺点。本文提出将光学测角与无线电通信信号测时差相结合,可实现对卫星的单次测量定位,多次测量提高定轨精度。推导得到卫星到光学站的距离表达式,实现对卫星位置的解析求解。通过GDOP方法,分析了光学站与无线电站的不同布站方式对定位精度的影响,据此提出了优化布站方式。通过计算机Monte-Carlo仿真,比较分析了联合测轨方法与单一光学测轨方法的测轨精度。仿真结果表明:若无系统误差时,24小时观测数据统计定轨位置误差为25m,预报1周位置误差为200m,约为单一光学方法的2/3;当存在系统误差时,需采用自校准方法估计系统误差,基于24小时观测数据的单一光学方法未能实现自校准定轨,而联合测轨方法定轨精度可达到约6m,归一化系统误差估计精度优于0.1,预报1周的位置误差约为140m。     

Passive Orbit Measurement of Geosynchronous Satellite Joint Angles from Optical Measurement and Time Difference of Arrival from Signals

精确测量和确定同步卫星轨道是实现高精度导航、定位等应用的基础,光学测角定轨和卫星通信信号测时差定轨是两种最重要的无源测轨方法,各有优缺点.本文提出将光学测角与无线电通信信号测时差相结合,可实现对卫星的单次测量定位,多次测量提高定轨精度.推导得到卫星到光学站的距离表达式,实现对卫星位置的解析求解.通过GDOP方法,分析了光学站与无线电站的不同布站方式对定位精度的影响,据此提出了优化布站方式.通过计算机Monte-Carlo仿真,比较分析了联合测轨方法与单一光学测轨方法的测轨精度.仿真结果表明:若无系统误差时,24小时观测数据统计定轨位置误差为25 m,预报1周位置误差为200 m,约为单一光学方法的2/3;当存在系统误差时,需采用自校准方法估计系统误差,基于24小时观测数据的单一光学方法未能实现自校准定轨,而联合测轨方法定轨精度可达到约6 m,归一化系统误差估计精度优于0.1,预报1周的位置误差约为140m.     

卫星导航接收机动态性能评估方法

根据卫星导航接收机的应用领域,利用卫星信号模拟器针对导航型接收机动态定位准确度、测速准确度、测向准确度三个主要指标制定了测试方法,并构建了一套评估工具。该工具能够在单次测试完成后输出上述三个指标的统计评估结果,统计评估结果包含均值、方差、圆概率误差等多项参数。研究结果表明,该测试方法及评估工具能够快速、有效地完成卫星导航接收机动态性能的校准。     

真空环境下铷钟性能的研究

星载铷钟是目前全球导航定位卫星中搭载的主要星载钟之一,其工作环境除了前期地面联试是大气环境外,其余大部分时间主要是在真空环境下工作,因此研究真空环境中铷钟的性能对卫星导航系统的发展起着重要的作用。研究了真空环境下铷钟的主要技术指标,包括输出频率稳定性、准确度和漂移率的变化规律。分析了真空环境对铷钟性能的影响,从而为星载铷钟的使用提供借鉴,同时对提高星载铷钟性能有一定的参考价值。     

静止气象卫星测距系统的距离计算及零值管理

风云二号三点测距系统是风云二号静止气象卫星应用系统指令与数据接收站的重要组成部分,其主要完成对风云二号卫星的轨道位置精度定位任务。其测距精度与测距方法和标校零值等多种因素有关。静止气象卫星测距系统采用的是伪码测距方法,零值测定、装订以及是系统中测量精度误差的主要来源,本文主要分析了其标校零值的测定以及距离计算过程,且对任务中相关零值的装订方法进行了说明。     

汽车GPS全球卫星定位系统应用分析

GPS是以"子午仪卫星导航定位"技术为依托的导航定位、测时、测速系统,近些年来,汽车GPS全球卫星定位系统逐渐成为关注焦点,首先对GPS全球卫星定位系统进行简单介绍,在此基础上对汽车GPS卫星定位系统的实际应用进行较为深入的分析。     

基于相空间重构与高斯过程的卫星钟差预报

提出了一种基于相空间重构与高斯过程预报卫星钟差的新方法。首先根据星载原子钟的物理特性用多项式进行拟合以提取钟差趋势项,并对拟合后的残差进行经验模态分解,作降噪处理;然后以降噪后的残差时间序列的混沌特性为基础,对其进行相空间重构;最后以重构的相空间为基础,运用高斯过程对残差时间序列进行建模预报,再将预报结果加上趋势项,获得最终的钟差预报值。采用IGS提供的GPS超快速观测钟差建模进行短期预报实验,结果表明,该方法能实时有效地对卫星钟差进行预报,且精度优于超快速预报钟差。     

基于卫星导航的列车组合定位技术研究进展

为探讨如何提高列车测速定位的精度与可靠性,本文对近年来轨道交通领域基于卫星导航的列车组合定位技术的研究进展进行了说明。本文首先阐述了列车组合定位技术的基本原理和常规系统构造,然后将各国在列车组合定位技术方面的发展历程及研究成果进行了比对分析,并着重对我国的研究现状进行了分析探讨,以期为促进我国轨道交通事业的发展提供一定参考。     

GPS伪距单点定位

给出GPS伪距动态单点定位、相关改正的计算模型以及精度评定方法即精度因子的计算方法。通过实例计算,得到伪距单点定位坐标精度优于10米的结论,并分析平差值与已知值的差值与卫星个数之间的关系、模型的误差以及精度因子与卫星个数之间分布。     

基于卫星导航信号模拟仿真法的北斗接收机导航精度校准测试

随着我国自主设计的北斗卫星导航系统稳步建设,北斗接收机相关技术取得突破,但当前北斗接收机校准体系尚不完善,相关测试方法亟待研究。本文提出卫星导航信号模拟测试法,通过多星座导航信号模拟器设计静态、动态等仿真场景模拟相关载体运动状态下真实的卫星信号,实现对北斗接收机在相关载体运动状态下导航精度的校准测试。该方法具有准确度高、简单易操作和重复性强等优点,可实现实验室条件下检测接收机性能。实验结果表明:北斗系统的定位和测速精度已基本接近GPS系统,但就系统的稳定性,北斗系统与GPS系统相比还存在一定差距。     

SINS/GPS组合导航的扩展Kalman滤波算法

针对捷联惯性导航系统(SINS)无法长时间单独工作和GPS卫星信号易失锁而无法定位的问题,分析了两种导航系统的优缺点,提出了SINS/GPS组合导航的方法.建立了陀螺和加速度计的误差模型,采用松耦合方式,设计了扩展Kalman滤波器.以姿态、速度、位置的误差以及陀螺、加速度计的误差作为状态变量,对姿态、速度、位置进行校正.运用Matlab对组合导航系统进行了仿真.结果表明,该算法简单,容易实现,能满足导航精度要求.     

基于双频组合观测值的GNSS全球电离层建模比较

为了比较当前不同斜路径电子含量（STEC）提取方法对全球电离层图（GIM）精度的影响,本文利用多个系统,包括全球定位系统（GPS）、格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）、北斗卫星导航系统（BDS）这4个系统的全球导航卫星系统（GNSS）的观测值,基于相位平滑伪距（CCL）和非差非组合精密单点定位（PPP）技术提取STEC建立相应GIM并对其精度进行评估。试验结果表明,与CCL相比,采用非差非组合PPP建立的全球电离层模型精度提升0.11 TECu。在南半球和北半球低纬度地区,非差非组合PPP解算的电离层模型精度提升率为6.3%～45.7%,而在45°N以上的北半球中高纬度地区,两者精度相当。     

基于钟差建模的水下定位时延修正算法

针对同步定位模式中存在的钟差影响定位精度的问题,提出了一种适用于水声定位系统的同步时钟修正算法.对单个水下固定潜标的时延进行长时间观测,测量定位时延的变化量,建立了钟差修正模型,定位精度得到明显提高.此模型在海试试验数据中得到了验证,两个潜标的相对定位精度分别提高了31.1％和64.6％,且解算钟差模型系数与设备精度吻...     

中航时平台惯导系统导航精度的全误差评估方法

平台惯导系统(PINS)初始对准误差和标定参数重复性是评估PINS精度的主要参数.应用给定精度评定指标无法准确评估PINS导航精度,PINS全误差导航模型能够准确描述PINS误差传播过程,但对多批次中航时PINS精度评估需消耗大量时间,缺乏实用性.结合实际应用中需要对每一台PINS中航时导航精度进行快速准确评估的需求,通过对PINS全误差导航模型传播规律进行分析,得到PINS误差参数对导航精度的单项评估公式和简化综合评估公式.数值仿真验证表明:该方法能够对中航时PINS导航精度进行快速准确估算,在PINS选择中具有很好的实用性.同时该方法可以指导惯导系统生产调试,找到影响惯导系统的主要误差因素,对改进设计、提高精度和精度评定具有参考价值.     

基于多基元的水下目标高精度测速方法

根据水下测控基阵对目标测量的时延信息,提取反映速度变化的各基元时延差,提出一种新的测量水下目标速度的方法,并做误差分析、实测数据验证,其测量精度达到0.2kn以上,利用现有定位设备解决了水下目标高精度测速问题。