北斗卫星天线相位中心改正在PPP中的应用研究

基于我国时间基准UTC(NTSC)系统,开展北斗天线相位中心(APC)改正在精密单点定位(PPP)以及高精度时间比对中的应用研究。通过接收机实测的北斗数据以及国际GNSS服务(IGS)中心提供的北斗精密钟差产品、轨道产品和IGS发布的多系统APC改正文件,进行北斗精密单点定位数据处理。结果表明,APC改正前后的精密单点定位X、Y、Z 3个方向上的误差均方根分别为0. 011 0、0. 021 2、0. 009 5 m以及0. 002 6、0. 007 1、0. 003 7 m,可以看出修正后的定位精度具有明显的提高。同样在零基线共钟时间比对以及远距离时间比对方面,两接收机同源零基线比对结果的标准偏差由未进行APC修正前的0. 148 2 ns降到修正后的0. 093 0 ns;远距离高精度时间比对结果的标准偏差从修正前的0. 302 9 ns降低到修正后的0. 266 8 ns,时间比对的短期稳定度也有所提高。因此,随着北斗系统的建设以及国际GNSS服务分析中心的相关北斗精密产品的不断完善,北斗的服务精度将越来越高。     

基于北斗的时间传递方法及其精度分析

GNSS时间传递技术是卫星导航技术在时间频率领域的重要应用,也是时间传递的主要技术手段之一。随着我国北斗卫星导航系统的不断建设,北斗系统在时间频率领域应用的研究也逐步深入。主要基于北斗卫星导航系统特有的IGSO、MEO、GEO卫星星座,开展了基于北斗共视和载波相位时间传递算法研究,研制了北斗时间传递软件包(PPTSlo),并对其时间传递链路精度、稳定度进行了定性、定量分析,实验结果表明北斗共视时间传递精度优于6 ns,北斗载波相位时间传递精度能达到亚纳秒-纳秒精度。     

小波滤波在时间同步系统中应用研究

利用全球导航卫星系统(GNSS)接收机输出的秒脉冲(1PPS)信号作为标准信号,对本地振荡器输出的1PPS信号实施同步,实现了时间同步系统。针对GNSS接收机输出的1PPS信号抖动噪声对时间同步系统同步性能的影响,研究了一种抑制抖动影响的滤波器。滤波器采用小波滤波器结合滑动平均滤波器的方式,其中小波滤波采用自定义的阈值及阈值函数。对所实现的滤波器开展了滤波处理实验,实验结果表明,该滤波方案对GNSS接收机输出的1PPS信号的噪声抑制效果优于常用的卡尔曼滤波器,所实现的时间同步系统输出的1PPS信号精度达到1.17 ns,相比于GNSS接收机输出的1PPS信号精度提高一个数量级。     

基于BDS-3、GPS和Galileo重叠频率观测值的紧组合RTK定位方法

基于BDS-3、GPS和Galileo的重叠频率(BDS-3 B1C/B2a、GPS L1/L5、Galileo E1/E5a)观测值,分析了重叠频率观测值间的差分系统间偏差(DISB)稳定性,在此基础上提出了顾及系统间偏差的三系统紧组合RTK定位方法,并采用实测数据对常规松组合和紧组合模型的模糊度解算性能和定位精度进行了对比分析。分析结果表明,对于用相同类型接收机组成的基线,3个系统重叠频率观测值间的伪距和载波DISB均接近于零,可直接忽略。相比常规各系统选择各自参考卫星的松组合模型,采用共同参考卫星的系统间紧组合模型单历元模糊度解算的模型强度、固定率、固定准确率均有一定的改善,尤其在高截止高度角的不良观测环境下改进明显;在定位精度方面,紧组合模型也有一定的提升,当截止高度角为40°时,N/E/U 3个方向上的定位精度分别可提高15.0%、11.8%和19.4%。     

Ionospheric delay contribution to the uncertainty of time and frequency measurements by one-way satellite time transfer method

The results of international time and frequency comparisons between INPL reference and BIPM using GPS satellite system are presented. The uncertainty of time and frequency comparison by the one-way satellite time transfer method is discussed. Ionospheric delay contribution to this uncertainty is evaluated. The diurnal, seasonal and long-term variations of ionospheric delay are presented and discussed. Ionospheric delay has daily and seasonal oscillations with amplitudes of about 20–60 and 20 ns, respectively. These oscillations are due to variations of solar activity and the variations of total electron content in ionosphere. Long-term variations of ionospheric delay correlate with 11-year sunspot cycle. The difference between ionospheric delay values at minimum (in 1996) and maximum (in 2002) solar activity is 3 times. The increased values of ionospheric delay have caused the increase of the standard deviation of the time comparison results in the same proportion.     

北斗测距信号评估与精密单点定位应用研究

随着全球导航系统的建设和发展应用,我国北斗导航系统也开始逐步向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。基于我国时间基准UTC(NTSC)系统,开展北斗导航系统测距信号评估与精密单点定位(PPP)应用研究。通过实测数据首先分析北斗测距B1、B2频点的信噪比以及周围观测环境所引起的多路径影响。同时,讨论了北斗精密单点算法,并利用实测数据以及GNSS服务中心IGS国际多模GNSS实验工程(MGEX)提供的精密轨道和钟差产品进行精密定位解算。结果表明,B2频点信号的接收性能优于B1频点,北斗精密单点定位计算的结果在X、Y、Z 3个方向上的误差基本保持在cm级,解算的本地时相对于IGST偏差的频率稳定度短稳达到了10~(-14)量级,与全球定位系统(GPS)精密单点定位性能基本相当,表明我国北斗系统可用于ns级高精度时间传递。     

线路单相接地故障熄弧时刻捕捉算法

针对带并联电抗器的电力线路瞬时性单相接地故障,为确保自适应重合闸成功并最大限度缩短非全相运行时间,提出了一种基于单频信号全相位快速傅里叶变换(ap FFT)相位谱平坦特性的熄弧时刻捕捉算法。对故障相端电压信号进行全相位FFT计算,分析二次电弧熄弧前后故障相端电压信号的全相位FFT频谱特征,在二次电弧熄弧前,由于过渡电阻的高度非线性,故障相端电压中有剧烈变化的高频信号,其全相位FFT相位谱不具平坦性;二次电弧熄灭后,过渡电阻消失进入恢复电压阶段,高频信号平稳变化,其全相位FFT相位谱较平坦。通过分析高次谐波相位谱平坦特性的变化,可准确捕捉二次电弧熄弧时刻。ATP-EMTP仿真结果表明,该方法计算简单,受故障位置、过渡电阻、功角等因素影响小。实际故障录波数据的分析结果验证了所提方法的有效性。     

A comparison of 3D cone-beam Computed Tomography (CT) image reconstruction performance on homogeneous multi-core processor and on other processors

Computed Tomography (CT) has become an important noninvasive tool in diagnostic medicine. In fact, the use of cone-beam CT is growing in the clinical area due to its ability to provide 3D volumetric information. This study aims to parallelize an analytical 3D image reconstruction algorithm and then implement it on a commercial homogeneous multi-core processor. It is indicated from our results that the homogeneous multi-core processor actually achieved faster reconstruction than the heterogeneous processor-based or the FPGA-based implementation. Our results demonstrated that the shared cache mechanism associated with the homogeneous processor would represent a significant benefit to performing high-speed CT reconstruction or other High Performance Computing (HPC) applications. In addition, while the Graphic Processing Unit (GPU) is considered the most powerful processor nowadays, our experimental results further indicated that the joint use of the multi-core CPU and GPU could enhance the processing power as well as improve the computational efficiency.     

FY-3C/臭氧总量探测仪太阳辐照度偏差的修正

为了解决风云-3C/臭氧总量探测仪(FY-3C/TOU)太阳辐照度数据异常的问题,给出了一种求解TOU漫反射板坐标系安装偏差的算法,并利用调整后的安装参数对TOU太阳辐照度进行了修订。系统研究了该算法的基本原理及数值分析结果。该算法假设TOU在轨实际漫反射板坐标系与理想漫反射板坐标系之间的偏差可用未知转换矩阵刻画,根据太阳辐照度真值与TOU修订辐照度数据之间的关系建立了关于未知变量的方程。然后,基于最优目标问题求解出了转换矩阵的各未知参数;最后,将修订后的漫反射板坐标系参数代入TOU定位及定标处理流程,实现对FY-3C/TOU太阳辐照度偏差的订正,达到利用辐照度追踪仪器衰减系数的目的。数值分析结果表明偏差修订效果显著,TOU太阳辐照度的最大相对误差从35%降低为2%,相对误差波动范围从27.2%缩小为3.2%。