X射线脉冲星导航中钟差的可观测性问题

标准X射线脉冲星导航(XNAV)能够求解航天器的位置信息,但航天器钟差会导致XNAV的结果产生误差.鉴于脉冲星周期的稳定性,在利用XNAV进行轨道估计中,将钟差作为状态变量进行估计的授时方案已被相关学者提出.一种针对卫星轨道修正专门设计的可观测性分析工具在文中给出,利用其能够有效地判断各个状态的可观测性情况.利用该方法分析将钟差作为状态变量的导航方案,其结果表明仅需2颗脉冲星就可以对全部轨道六根数,以及卫星钟差进行观测;仿真结果验证了可观测性分析结论,双脉冲星导航时系统可以达到60m的定位精度和60ns的授时精度.对比仿真同时揭示了该方案能够有效地抑制钟差对导航精度的影响,将由于钟差引起的定位误差减小20倍以上.理论分析与仿真表明,将钟差作为状态变量的导航方案是一种能够有效地估计钟差,并抑制钟差影响、提升系统估计精度的导航方案.     

载波相位测量中整周模糊度的解算与仿真

对整周模糊度解算全过程进行描述并提出GPS信号受到干扰条件下确定整周模糊度的一种方法。该方法将惯导伪距作为待定点目标位置的近似值 ,代入双差相位测量方程里 ,推导出误差项 ,通过最小二乘算法得到实数解的整周模糊度 ,再分别通过快速模糊度搜索法和综合模糊度搜索法进行整周模糊度搜索 ,通过仿真检验该方法的正确性同时对比两种算法性能。     

考虑钟差修正的X射线脉冲星导航算法研究

基于X射线脉冲星的航天器自主导航依赖于精确时间的测量,因此星载时钟 钟差对导航性能有不容忽视的影响。在原子钟钟差模型和航天器动力学模型基础上,提 出一种考虑星载时钟钟差修正的脉冲星导航算法。仿真结果表明,该算法可以有效消除钟差 的影响,保证了导航精度,研究结果对脉冲星导航的工程应用有一定的理论参考价值。
     

一种组合模糊度搜索方法的研究

GPS数据质量直接影响模糊度搜索的正确与否。首先对GPS数据质量进行控制,利用现有的几种模糊度 搜索方法的优点,组合成一种模糊度搜索方法,并从三个方面对其进行检验,即RATIO检验、OVT检验、多项式拟合残差 检验。为验证该算法,用单频GPS接收机进行了实验,利用文中的方法在31s以内正确确定了模糊度,其基线长误差小 于1cm,表明该方法不但可以改进模糊度的搜索速度,而且可以进一步提高可靠性和成功率。该方法可广泛应用于定向 及姿态测量。     

基于相位差测量的脉冲星时间相对导航方法

针对传统脉冲星导航方法在相位估计时依赖脉冲星信号轮廓,存在整周模糊及不确定星历参数引起的系统共模误差问题,提出基于相位差测量的脉冲星时间相对导航方法。该方法通过对脉冲星光子到达时间序列进行相位估计,以相邻时刻的相位差作为观测量,建立航天器位置增量与相位差的关系,采用广义卡尔曼滤波器处理系统噪声相关问题进行导航,可有效减小系统误差,实现脉冲星导航的应用。通过对导航系统初始定位方法、可观性分析,及基于罗西X射线时变探测器（RXTE）观测的Crab脉冲星的在轨实测数据试验分析,证明了该方法的自主性与可行性。最后,对基于相位差测量的脉冲星时间相对导航系统进行导航滤波仿真,试验结果表明,导航系统完全可观,噪声不累积,位置估计精度可满足实际应用。     

INS辅助的动态北斗双频周跳探测与修复方法

针对动态环境下载波相位测量受接收机运动状态影响,周跳不易探测的问题,提出INS辅助的动态北斗双频周跳探测与修复方法。该方法在宽巷组合的基础上,对原始载波相位观测值作差分处理,利用误差不随时间累积的姿态信息和加速度信息,推导载波相位与接收机运动状态之间的观测方程,构建INS辅助的宽巷组合检验量,并结合电离层残差法消除周跳探测盲点,实现优势互补。仿真结果表明,该方法可以抑制周跳检验量中因载体运动导致的载波相位跳变,能够有效探测出双频点发生的等周周跳、特殊周跳,对单一频点发生的小周跳、连续周跳也具有良好的探测性能,并能够正确解算出多种类型的周跳值。     

单差PPP相位偏差估计方法及有效性分析

针对常规浮点解精密单点定位收敛时间长的问题,分析了PPP模型中模糊度不具备整数性质的原因,采用方向数据统计的计算方法,以单差模糊度为研究对象,对相位偏差进行了建模估计。算例从精密单点定位单差模糊度固定、定位精度以及收敛速度等方面对相位偏差改正的有效性进行了分析,结果表明,经相位偏差改正后的PPP模糊度固定成功率、收敛速度有了明显提高,定位精度较浮点解提高了一个量级。     

一种GPS双频多天线姿态测量方法

北京遥测技术研究所自主研制的双频GPS-OEM板可以提供精度很高的双频载波相位原始观测数据,利用其对载体进行姿态测量,将是一种即经济又方便的工作方式,而且还能获得很高的精度和稳定性。基于此展开对双频GPS载波相位测姿的研究工作,结合双频GPS载波相位可以组合出86 cm波长宽巷载波相位观测值的特性,基于伪距和载波相位组合获取模糊度搜索空间,再使用最小二乘降相关平差法(LAMBDA方法)搜索整周模糊度。大量的试验数据证明,利用双频GPS载波相位进行测姿切实可行,姿态初始化速度快,测姿结果精度高。     

应用GPS载波确定载体姿态

本文简述了利用GPS载波相位技术进行载体姿态确定的原理，比较了目前已有的多种整周模糊度求解算法，选用最小二乘法进行了载体定姿实践，减少了备选整周模糊度的组合数，并采用多种约束信息来剔除不正确的模糊度组合，结合实验，指出了载体姿态变化和整周模糊度搜索速度的关系，提出了一种模糊度确定的辅助方法，并给出了应用算例。     

一种X射线脉冲星导航的多普勒频移估计方法

为了探索脉冲星Doppler导航在近地轨道的应用,建立了近地轨道Doppler频移估计的数学模型,引入RANSAC算法和航天器速度先验信息,改进了时域χ2统计的计算精度和搜索效率,使用RXTE卫星的Crab脉冲星实测数据进行方法校验,最后讨论了影响速度测量的主要误差。结果表明：提出的方法能够有效地跟踪航天器速度变化,对于轨道高度为570km的RXTE卫星,沿脉冲星视线方向的速度估计误差为±110m/s,加速度估计误差为±0.5m/s 2。