基于INS辅助的高动态GPS接收机算法研究

通过对弹载GPS接收机在实际应用中遇到问题的分析,提出了INS(inertialnavigationsystem)辅助GPS接收机的算法。采用不同性能的INS直接辅助GPS接收机,可以使弹载GPS接收机在多普勒频率发生较大变化时仍然保持锁定,而且陀螺漂移误差为0.01°/h的INS辅助GPS接收机后的动态应力误差比未辅助时减小了90%以上,提高了跟踪性能。对陀螺漂移误差为25.2°/h的INS进行紧耦合校正,并用校正后的结果辅助GPS接收机,动态应力误差比未校正前减小了20%以上。仿真结果表明,该算法在高动态环境下仍然可以使环路带宽足够小,在满足接收机动态性能的情况下,也保证了噪声性能。     

差分GPS定位技术的原理和应用研究

全球导航卫星系统(GNSS)为人类导航定位提供了巨大的便利,特别是美国的全球定位系统GPS。GPS接收机由于受到电离层延时、对流层延时、卫星时钟偏差、卫星时钟频率漂移、卫星星历偏差、多径误差等影响,定位精度在最优情况下只能达到7-10米。为了提高定位精度,出现了差分GPS定位系统,实现了亚米级、甚至厘米级的定位精度。因此,对差分GPS定位技术的原理和应用进行研究具有重要的现实意义。     

半实物网络测试系统从时钟频率漂移影响分析

针对精确时钟协议(PTP)用于半实物网络仿真测试时难以实现精确系统同步的问题,研究从时钟频率漂移对PTP仿真系统同步性能的影响。建立了半实物网络环境下PTP系统模型和时钟模型,解析性推导出单向传输链路中Slave_n对主时钟的时延误差估计,得出从时钟模型时延误差表达式具有一致的加权结构,且各误差项都将累积并渗透到传输线路中,影响整个网络的同步精度。基于此,设计多种半实物网络仿真场景进行验证、分析和测试。仿真结果表明:单个从时钟频率漂移对系统同步精度影响甚微,但系统内从时钟均存在漂移或主时钟存在时间抖动的情况下,造成的同步误差是单个从时钟频率漂移时的10倍,会对系统同步精度产生严重的影响,研究成果能为半实物网络测试环境时钟部署策略提供重要参考。     

差分GPS定位技术的原理和应用研究

全球导航卫星系统（GNSS）为人类导航定位提供了巨大的便利,特别是美国的全球定位系统GPS。GPS接收机由于受到电离层延时、对流层延时、卫星时钟偏差、卫星时钟频率漂移、卫星星历偏差、多径误差等影响,定位精度在最优情况下只能达到7-10米。为了提高定位精度,出现了差分GPS定位系统,实现了亚米级、甚至厘米级的定位精度。因此,对差分GPS定位技术的原理和应用进行研究具有重要的现实意义。     

单向延迟测量中时钟动态性检测算法

延迟是评价网络性能的重要指标,也是进行其他网络性能指标测量的基础.基于全球定位系统(GPS)的端到端(end-to-end)时钟同步是测量网络单向指标的常用方法,但是其代价昂贵且缺乏灵活性.在无端到端时钟同步机制下进行网络单向延迟指标测量的关键是消除时钟偏差效应的影响.基于对时间序列分段技术的分析,提出了一种新的时间序列分段标准与改进的分段算法,实现序列的自动聚类,其时间复杂度为O(N²).将该算法应用于检测端到端时钟的动态性,识别测量过程中时钟跳变和时钟频率调整位置,实现对网络单向延迟的测量,弱化了同类工作中对时钟动态性的严格假设.同时提出了基于滑动窗的在线实时时钟动态性检测算法.实际测试实验表明,该算法是行之有效的.     

采样时钟抖动对GPS信号跟踪性能影响研究

本文分析了晶振的漂移对GPS接收机的影响,从锁相环理论的角度,重点分析了采样时钟抖动对基带载波跟踪和伪码跟踪性能的影响,并给出一种环路分级降带宽的方法来消除这种影响.该方法在保证最终伪码跟踪精度的前提下,增加了跟踪环路对动态应力的容忍范围.提高了GPS接收机跟踪环路的稳定性.     

GPS接收通道性能分析

对于一般用户来说,GPS的动态应用是非常熟悉的,同样的,一个GPS接收机也是一个动态测量系统,然而直到现在,一个GPS接收机的基本观测量(码和载波相位)在处理时,或多或少被当作带有白噪声输入的固定随机偏差过程。文章通过应用动态系统的方法来看待GPS接收机的误差特性,利用一种线型动态空间误差模型针对GPS接收机相关接收中产生的主要误差进行了分析,从而较好地解决了实际经验与理论之间的差异。     

无线定位系统中的异步测距算法研究

分析了无线定位系统中传统异步测距算法节点时钟漂移对定位精度的影响,为了减小测距误差,提出了一种改进的伪对称双边双向测距算法(PSDS-TWR).该算法采用多请求单确认的测距方法.仿真和分析结果表明,该方法减小了时钟漂移所带来的测距误差,提高了定位精度.     

GRACE：轨道上的毫米和微米级测量

GRACE卫星已于2002年3月17发射入轨。CRACE任务的实验目的旨在改进地球重力场模型的精度。CRACE任务由两颗几乎完全一样的孪生卫星来执行，两颗GRACE卫星运行在约500km高度的同一个准极轨道平面内，相距约200km。每颗卫星携带四种仪器：一台GPS接收机，一个K／Ka波段微波测距系统，一台星像机(这三种仪器均与一个公用处理器组装为一体)，一个精密加速度计。GPS接收机能够跟踪最多14颗GPS卫星，可获得的双频数据精度与精密测地型地面接收机相当。K／Ka波段微波测距系统能实现μm级的测距精度(有一个常值偏差)。加速度计的测量精度高达1mm／s^2。而星跟踪器的姿态测量精度为10″。GPS数据经处理后可用于：(1)复原地球的长波引力场；(2)消除星上振荡器长期漂移引起的误差；(3)使2个GRACE卫星的K／Ka波段测量的定时精度校准到优于0．1ns。加速度计的标度因子和偏值参数是综合利用GPS数据和加速度计误差模型确定的。本文着重介绍利用GPS实现的这些定时扣标定功能，而不讨论地球重力场的恢复问题。当然，GPS的定时功能与精确定轨(POD)密切相关。三轴的定轨精度均优于2cm。本文发表了GRACE的验证结果，包括GPS残差，轨道重叠，K／Ka波段测距以及卫星激光测距(SLR)的结果。为确定轨道参数和时钟参数，所有GPS数据的处理都是利用一个数据驱动的自动化系统完成的，该处理系统是专门为装备GPS接收机的卫星星座设计的。     

基于时间序列分析的Kalman滤波方法在MEMS陀螺仪随机漂移误差补偿中的应用研究

从工程实用的角度出发,探讨了MEMS陀螺仪随机漂移误差的有效补偿方法.首先采用时间序列分析的方法建立了MEMS陀螺仪的随机漂移误差模型,然后阐述了用基于时间序列模型的Kalman滤波方法减小该漂移误差的具体方法.对某MEMS陀螺仪实测数据的误差补偿结果表明,所介绍的滤波方法能够有效地抑制其漂移误差,提高MEMS陀螺仪在实际系统中使用精度.