国际间GPS时间同步系统差的估计

根据１９９６年上海天文台（ＳＯ）和国际计量局（ＢＩＰＭ）时间部、美国海军天文台（ＵＳＮＯ）、日本通讯研究所（ＣＲＬ）的时间公报公布的协调世界时（ＵＴＣ和ＵＴＣ（Ｋ））和综合ＧＰＳ时间数据，提出通过比较分析的方法进行国际间ＧＰＳ时间同步系统差的估计。     

自适应卡尔曼滤波实时性研究及其应用

自适应卡尔曼滤波在估计系统状态的同时，也估计系统噪声统计值，因而计算量很大，通常在实际的应用中，其实时性很难保证。通过在ＴＭＳ３２０Ｃ３０芯片上实现惯性导航系统／全球定位系统（ＩＮＳ／ＧＰＳ）组合导航系统的自适应卡尔曼滤波可以看出，采用ＴＭＳ３２０Ｃ３０芯片来解决自适应卡尔曼滤波的实时性问题是可行的。     

美国集中力量发展GPS系统

美国联邦航空局（ＦＡＡ）已终止进一步研制微波着陆系统（ＭＬＳ），以便集中力量发展ＧＰＳ着陆系统。ＦＡＡ终止ＭＬＳ的研制是因为其价格昂贵，而且ＧＰＳ技术发展迅速。当前，ＩＬＳ精密进场系统仍将继续使用，在基于ＧＰＳ的着陆系统投入使用之前，美国将不会放弃ＩＬＳ。ＦＡＡ已通知国际民航组织（ＩＣＡＯ），将取消从１９９８年１月开始在国际机场安装ＭＬＳ的承诺。ＦＡＡ已开始进行Ⅲ类ＧＰＳ着陆的可行性研究，这些研究将于１９９５年２月完成。ＦＡＡ在ＧＰＳ着陆的研究方面在世界上领先。尽管ＧＰＳ着陆的适用性还有待证明，…     

GPS定时校频应用技术的基础研究

针对利用GPS进行定时校频技术开展了一系列的应用基础研究,包括GPS定时校频的方法及其不确定度、定时校频数据的处理等。在给出实验结果的同时,对影响GPS定时精度的各种因素(包括SA影响)进行了讨论;同时对提高GPS定时精度的途径作了初步探讨。     

美联邦航空局计划加速GPS进场的进程

美联邦航空局（ＦＡＡ）打算在１９９７年开始批准在美境内实现１类ＧＰＳ进场，一旦证实２类ＧＰＳ和３类ＧＰＳ进场的可行性，届时，微波着陆系统（ＭＬＳ）将派不上什么用场。ＦＡＡ负责系统工程和研制的副总裁Ｐｏｚｅｓｋｙ认为，美国不用装备很多的ＭＬＳ，只是欧洲国家还需在某些地区装备这种系统。Ｐｏｚｅｓｋｙ说，现在已经能确定１类ＧＰＳ进场的可行性，它将在３年内投入使用。美国现役的１２００个仪表着陆系统（ＩＬＳ）机场有９０％属１类进场，大约只有１００个能力较强的２类和３类仪表着陆系统进场，将用ＧＰＳ或ＭＬＳ替…     

美国“地球观测系统”卫星参数表

美国“地球观测系统”卫星参数见表１。表１　“地球观测系统”参数表卫星ＥＯＳ－ＡＭＥＯＳ－ＰＭＥＯＳ－ＣＯＬＯＲＥＯＳ－ＡＥＲＯＥＯＳ－ＡＬＴＥＯＳ－ＣＨＥＭ科学用途测量地表、云、气溶胶和辐射收支特性测量云、降水和辐射收支、地面雪和海冰、海面温度和海洋生产率研究海洋生物量和生产率观测大气和气溶胶测量海平面高度、洋流和冰层质量测量大气化学成分及其传输过程、海洋现象有效载荷ＡＳＴＥＲ，ＣＥＲＥＳ，ＭＯＤＩＳ，ＭＩＳＲ，ＭＯＰＩＴＴＡＩＲＳ／ＡＭＳＵ／ＭＨＳ，ＭＯＤＩＳ，ＣＥＲＥＳ，ＭＩＭＲＳｅａＷＩＦ…     

网格编码8PSK系统中最佳码的研究

网格编调制（ＴＣＭ）是一种先进的纠错编码方案。用网格编码８ＰＳＫ系统代替目前广泛使用的ＱＰＳＫ系统,可在不扩展占用带宽的前提下获得可观的编码增益。文章主要研究了在加性白高斯噪声（ＡＷＧＮ）干扰环境下,网格编码８ＰＳＫ系统中最佳码的设计问题。首先对Ｇ．Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ和Ｓ．Ｓ．Ｐｉｅｔｒｏｂｏｎ的结果进行了验证,在此基础上修正了“最佳码”的搜索规则,在２维和６维时,分别发现了一些距离参数更优的码。所得结果对ＴＣＭ系统的设计提供了更多的直接依据。     

SGCMG系统运动奇异机理及研究进展

介绍了单框架控制力矩陀螺（ＳＧＣＭＧ）系统的运动奇异机理,并对当前运动奇异的研究概况进行了综述;通过分析可以知道,对于ＳＧＣＭＧ系统奇异机理的认识,现在还处于一个较浅的层次上,还远达不到ＳＧＣＭＧ系统非奇异操纵的需要;同时指出,ＳＧＣＭＧ系统奇点的分布及可回避性判别将是未来ＳＧＣＭＧ系统运动奇异机理研究的主要方向。     

一类单框架控制力矩陀螺系统奇点的有限性

单框架控制力矩陀螺（ＳＧＣＭＧ）是应用在航天器上的一类惯性执行机构,但当多个ＳＧＣＭＧ协调工作时,由多个ＳＧＣＭＧ组成的ＳＧＣＭ５Ｇ系统会出现奇异现象,不能产生所期望的控制力矩。为回避系统奇异、必须对ＳＧＣＭＧ系统的奇点在框架角空间中的分布作一定的了解。文章则针对框架轴非共面锥形对称安装的ＳＧＣＭＧ系统,证明了对于角动量空间中的任意一点,其对应的框架角空间中的奇点是有限的。     

基于多参考源的铷原子钟校频方案的设计与实现

研究了铷钟校频系统的原理,并对校频误差进行了分析,提出了一种基于多参考源的铷原子钟校频方案,可用GNSS/北斗接收机的1PPS,IRIG-B(DC)码以及一级频标的10MHz频率三种方式校频,提供100s,1 000s,10 000s三种不同的校频时间,以满足用户对不同校频时间和校频准确度的综合需求。     

GPS授时校频方法研究与试验结果

为了解决多目标综合测量系统各测站之间时间同步和频率校准问题,提出了利用GPS(Global Positioning System)单星或多星共视方法进行站间时间同步与校频,给出了这两种方法的计算公式,分析了星历误差、星钟误差、电离层折射误差、对流层折射误差、多径效应和接收机硬件延迟对时间同步精度的影响.为了验证GPS授时校频精度,进行了相关试验.通过与铯原子钟比对,表明利用GPS可实现纳秒级时间同步,校频精度也优于5.0×10-11,多星共视具有更高的同步校频精度.      

GPS基频率标准的计量校准

GPS基频率标准具有高准确度、零漂移的特点,可广泛应用于移动通信、数字广播、计量校准等领域。介绍了GPS基频率标准的工作原理、性能描述,并进一步探讨给出了GPS基频率标准类设备的不确定度因素以及计量校准方法。     

利用星地差分GPS的地基测控系统实时标校方法

针对地基测控系统传统标校方法和基于差分GPS事后标校方法的不足，提出了一种基于低轨卫星与地面测控站之间星地差分GPS的地基测控系统测量误差实时标校方法。与基于差分GPS的事后标校相比，实时标校能使地基测控系统及时获取标校后的测量数据，从而实时进行轨道解算和预报，并及时上注以提升卫星运行性能。针对星地长基线、高动态和实时标校场景，系统地分析了影响星地基线估计性能的各项误差及修正效果，并提出相对位置精度因子的概念，由此得到星地基线估计精度预算。采用基于抗差自适应卡尔曼滤波的实时星地基线估计算法，并利用加权最小二乘法求解测控系统测量误差，从而获得校准结果。利用星载双频GPS接收机和导航信号模拟器构建半实物仿真平台，仿真结果表明，实时标校后测距系统误差残差降低到40cm左右，测速系统误差残差降低到1cm/s以下，与理论分析结果一致，可以较好地满足未来航天任务的测控需求。     

数模转换器DAC1220在驯服时钟中的应用

在GPS驯服时钟中,需要将CPU计算所得的控制数字量使用D/A转换器转化为对应的模拟电压,从而实现对VCOCXO的输出频率进行校正,数模转换的精度直接影响振荡频率的控制精度。本文给出了DAC1220数模转换器的工作原理和特点以及其使用方法,并探讨了D/A转换器分辨率与控制晶体时钟频率之间的关系。     

SINS辅助GPS跟踪环路超紧耦合系统设计

为了提高GPS(Global Positioning System)在高动态条件下的跟踪性能并为SINS(Strapdown Inertial Navigation System)提供精确、可靠的修正信息,提出了一种SINS辅助GPS超紧耦合导航方案.针对高动态条件下载波跟踪性能不佳的问题,利用SINS速度信息为载波环提供多普勒频率辅助,从而降低了载体动态对载波环的影响.此外,将载波环跟踪误差扩充为组合系统的状态变量,并建立了载波环跟踪误差、伪距率量测误差与惯导误差之间的关系模型,从而消除了引入SINS辅助信息导致的量测相关问题.仿真验证表明:超紧耦合系统不仅能够有效地提高跟踪环路的噪声抑制能力和动态跟踪性能,而且可以显著地改善组合滤波器的误差估计精度.     

面向时间应用的可驯服铷钟

研制一种面向时间应用的GPS可驯服铷钟。当铷钟被GPS驯服后,它输出的秒信号实时同步于GPS接收机的秒信号。同时,铷钟和GPS接收机之间的时间差的数据通过一个比例积分控制器去校正铷钟的频率准确度。驯服后,两台GPS驯服铷钟之间的时间差小于20ns、频率差小于1E-12/d。使用一台专用的GPS信号处理板和特定的GPS接收机,时间差可小于5ns。     

卫星高度角对GPS单向时间传递性能的影响研究

GPS单向时间传递可用于完成本地时间频率参考的校准及向协调世界时的高精度溯源。然而,卫星高度角的变化对时间频率传递的性能会产生一定的影响。概述了GPS卫星单向时间传递的基本原理,分析了不同卫星高度角对时间频率传递性能产生影响的原因,给出了时间频率传递性能的评估方法。最后,通过实验测试GPS卫星高度角变化对时间频率传递性能的影响,给出了实验结果并进行了分析。实验结果表明,随着卫星截止高度角的增加,GPS单向时间频率传递的性能将会提高,但是可视卫星的数量会减少。工程应用中,如果对时间频率传递长期稳定性要求较高,可将截至高度角设为25°;如只对短期稳定性要求较高,可将截止高度角设为5°。     

Extending multipath hemispherical model to account for time-varying receiver code biases

Multipath effects on code observables account for one of the major error sources in high-accuracy Global Positioning System (GPS)-based positioning, atmosphere sounding and timing applications. The multipath hemispherical model (MHM) represents one of the most widely used methods of mitigating code multipath effects by taking advantage of their spatial repeatability. The use of MHM usually assumes that the receiver code biases (RCBs) are time-invariant; however, this assumption is not always valid, as RCBs and linear combinations thereof (differential code biases, for instance) have long been found to be time-varying over a period of one day. In this contribution, we propose an extended multipath hemispherical model (EMHM) that is capable of mitigating the code multipath effects in the presence of time-varying RCBs. Consequently, the proposed EMHM has two advantages. First, the EMHM gives rise to code multipath corrections with improved reliability because it addresses the intraday variability of RCBs. Second, more interestingly, the EMHM allows easy and effective calibration of short-term temporal variations, if any, in the RCB on each frequency. These advantages are hopeful to benefit GPS code-related applications.     

GNSS实时动态授时精度分析

基于GNSS载波相位观测值的实时动态授时，可有效规避PPP授时对实时精密轨道和钟差产品的依赖问题，对短距离动、静态高精度时间用户具有重要意义。为了更好地验证GNSS实时动态授时性能，基于中国科学院国家授时中心时间频率资源和三个GNSS跟踪站长达2个月的观测数据，以GPS系统为例开展了授时试验。与事后PPP时间传递相比，实时动态授时结果差异STD优于0.15ns；与光纤双向时间传递结果相比，实时动态授时结果差异STD优于0.5ns。试验表明，GNSS实时动态授时精度能够达到亚纳秒量级，可为下一步推广应用提供重要参考。