2009年7月22日日全食电离层效应观测

首次利用廊坊中频雷达和武汉、嘉兴、廊坊等三站GPS对2009年7月22日日全食电离层效应进行了观测．日食期间,中频雷达D层78km高度上电子密度减小了约67％,电子密度为200cm^-3的高度上升了近10km,GPS／TEC减小了1TECU左右,其变化的最大相位与日食最大相位几乎同步;日食后,观测到周期为2个多小时的电离层扰动现象．     

航天GPS接收机信号搜索捕获策略

航天GPS接收机的无辅助冷启动时间是一项重要指标,研究近地轨道应用的12通道C/A码导航型接收机减小冷启动时间的方法.分析GPS信号的多普勒频率和伪码相位搜索方法、捕获检测器及其参数选择、多普勒频率搜索步长和伪码搜索速率, 得到多普勒频率搜索步长为500?Hz,伪码搜索速率为475码元/s.研究轨道倾角、轨道高度、GPS天线仰角和轨道偏心率等因素对多普勒频率搜索范围的影响.阐述根据GPS卫星间夹角的统计信息选择合理的卫星分配方法.分析和仿真结果表明,根据GPS卫星间夹角的统计信息选择合理的卫星分配方法,可将冷启动时间减少25%~30%,影响多普勒频率搜索范围的因素按程度依次为:轨道倾角、轨道高度、GPS天线仰角和轨道偏心率,再考虑这些因素时可将冷启动时间减少25%~40%.     

光纤陀螺/GPS组合导航系统中的信息融合技术

光纤陀螺捷联惯导系统用于导航定位具有自主性的优点,但系统误差随时间累积.全球定位系统(GPS,Global Position System)用于导航定位精度很高,误差不随时间积累,但抗干扰性能很差,没有自主性.运用信息融合技术将光纤陀螺捷联系统和GPS进行组合,将GPS的高度信息引入惯导高度反馈通道,设定反馈系数,抑制高度发散,将GPS经度、纬度、地速信息作为系统卡尔曼滤波器量测信息,消除惯导积累误差.提出的信息融合方案运用于某中精度光纤陀螺/GPS组合导航系统并进行路试,导航系统输出3个方向位置数据与定位基准相比,误差不随时间积累,路试结果表明此信息融合方案的有效性及工程的实用性.      

基于GPS遥感的延迟映射接收机关键技术

全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)广泛应用于定位和导航,还可利用海面对GPS信号产生的散射效应进行微波遥感,是一种新型微波遥感手段.首先介绍了GPS海洋遥感测风技术产生背景及特点,给出了GPS散射信号测量技术理论基础,重点分析了延迟映射接收机设计中提高采样信号信噪比、双射频前端电路设计、计算反射点延迟、接收机工作模式、内嵌软件处理等5项关键技术.设计的延迟映射接收机样机在天津近海完成了首次搭载飞行试验,试验结果表明,延迟映射接收机可同时接收直射和海面散射卫星信号并输出导航定位解,正确计算镜面散射点码延迟,准确接收海面散射的GPS卫星信号,且散射信号信噪比达到了14.9 dB以上,接收机输出为反演海面风场提供了准确的基础数据,这种方式可推广到遥感探测陆地土壤湿度、海冰厚度、海浪高度等领域.      

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°。     

应用空间技术 GPS 监测地震

空间定位技术GPS 可以达到很高的相对定位精度(10~(-6)～10~(-8)),是监测地壳运动、进行地震预报的一种新手段。中国华北是一个地震活跃地区。应用GPS 技术在华北布设了一个地震监测网,经过精心观测、优化设计和严密平差,获得了高精度的第一期成果。华北GPS 网的建立将为大震预测和地球科学各领域的研究提供重要的科学依据。     

2006年4月5日中等强度磁暴期间观测到的大经度范围等离子体泡

利用分布在70°E～210°E和20°S～40°N之间的GPS台站的数据,分析了2006年4月5日夜间(中等强度磁暴期间)观测到的电离层等离子体泡的特性.结果表明,本次事件中,等离子体泡大约发生在当地日落后1～1.5 h;空间范围为经度90°E～160°E,纬度12°S～33°N.这是第一次利用地基设备观测到如此大经度范围内的等离子体泡.等离子体泡在南半球出现较早,并且存活时间较长.在其产生的过程中,在约1100 km高度上,映射到磁赤道向上的运动速度约为300m/s,并且等离子体泡在高度上有倾斜.东向电场的存在,对激发等离子体泡起到了一定的作用.      

一种新的GPS星座选择算法

在分析星座高度角和方位角对GPS定位误差影响的基础上,提出了一种新的最佳选星算法。理论分析和仿真结果表明：采用该方法选星作导航定位计算的误差和速度均优于以搜索4颗卫星组合的最小几何误差因子为计算准则的常规选星方法,且具有简单实用、工程易实现等优点,具有较强的适应性。     

GPS测量中大气延时误差分析

GPS测量误差主要有卫星引入的、接收机本身引入的、大气延时引入的这3个来源。其中,大气延时误差主要包括电离层延时和对流层延时,具有一定的稳定性,我们可以通过数学模型预测。电离层延时与电子含量大小有关,一般为几米,电子密度剧烈增加时,可达到几十米,对流层延时在天顶方向约为几米,在高度角较低时,可达几十米,严重影响GPS测量与定位精度。因此,有效预测大气延时误差对提高GPS测量和定位精度有重要意义。本文介绍了大气延时误差预测模型,并通过数据分析卫星仰角对大气延时误差变化特性的影响。     

卫星应用一百例

1994年5月北京农业局植保站首次利用GPS导引“运-5”飞机在郊区20000亩麦田上空喷洒农药获得成功。装有GPS接收机的“运-5”飞机在飞行作业时,驾驶员只需注视导航仪屏幕上显示出的飞机位置和航迹,及时调整方向和保持规定的50米间距,就可始终在距地面30米高度上按预定航线作业。利用GPS导航喷洒农药治麦蚜虫,既可提高效率,节省农药,又     

美伊战争中GPS信号的干扰与抗干扰

□□“全球定位系统”(GPS)在2003年美伊战争中的大规模运用,确保了美军“零伤亡”、“斩首”等一系列新战争理念和新战法得以实现,极大地提高了美军的战斗力。在此次战争中,最具威慑力的是精确制导武器,而GPS正是实现精确制导的关键和保证,是武器效果的倍增器。战争中使用的武器有80%以上使用了GPS制导,地面部队单兵也广泛装备了GPS接收机。由于美军对GPS系统的依赖不断加强,而且GPS信号自身具有脆弱性,所以美伊战争中GPS信号的干扰与抗干扰成为备受关注的问题。 1 美伊战争中GPS的应用 GPS是美国开发的一种利用环绕地球的24…     

高动态GPS模拟器闭环测试系统结构与软件设计

给出了具有实时性、灵活性和可扩展性的整个GPS(Global Positioning System,全球定位系统)模拟器闭环测试系统的结构,引入了数据收集用GPS接收机;推导了多路高动态GPS信号的数学模型,并提出在信号状态计算中增加两个参数以反映高动态的影响;在此基础上建立了模拟器软件的体系结构,并给出了软件设计实例和仿真结果.所设计的GPS信号模拟器可以为GPS用户端设备的参数测量、软硬件调试、性能测试和评估等提供一个逼真的高动态信号环境.      

一种基于北斗三号系统的GNSS-R海面干涉测高技术

GNSS-R干涉测高技术可用于中尺度海面高度观测，具有空间分辨率高、测量精度高等优势。与传统的GNSS-R本地码测高技术相比，GNSS-R干涉测高技术可以有效提升高度测量精度。虽然GNSS-R干涉测高技术已有一些研究，但是基于北斗三号的干涉测高应用还很少。本文根据GNSS-R干涉测高技术优势，针对北斗三号系统在干涉测高技术上的应用，研发了支持北斗三号的GNSS-R干涉测高接收机并描述了整体架构及实现。利用所研发的接收机进行水面干涉测高试验，首次获取了北斗三号B1和B2干涉测高波形，与传统GPS L1和北斗B1本地码测高波形进行对比。对两种方法计算出的水面高度进行对比，结果显示北斗三号干涉测高精度明显优于GPS L1和北斗B1传统本地码测高精度。      

民用GPS进一步开放具有深远意义

GPS在以往20多年的广泛应用中充分表现了卓越性能,使美国的GPS工业迅速发展。美国GPS工业按年生产100万台接收机的势头推进,1997年的年产值25亿～30亿美元,预测2005年将超出100亿美元,8年内翻4倍。参与早期发展GPS的某些专家对GPS的发展满怀信心,支持政府在考虑国家安全原则下进一步普及民间应用,发挥GPS在国际民用“全球导航卫星系统”(GNSS)中的作用。着眼于GPS作为“经济发动机”(EconomicEngine)的作用,美国政府将乐于支付GPS系统费用,支持其现代化,并鼓励更好地提供民用服务。1996年3月克林顿总统关于GPS政策的总统指令(…     

基于GPS对地球同步轨道自动转移飞行器进行导航的可行性分析

研究利用GPS对地球同步轨道自动转移飞行器进行导航的方法,分析了飞行器在转移过程中可用的GPS卫星数目,在地心惯性坐标系下建立了惯导误差和GPS的伪距、伪距变率模型,采用渐消因子的自适应卡尔曼滤波对飞行器进行组合导航.仿真结果表明,可用GPS卫星的数目随着飞行器高度的增高而减少,因此无法利用单一历元观测信息直接对飞行器导航.但采用多历元观测信息和动力学模型相结合的滤波方法可对飞行器进行组合导航,当飞行器初始位置偏差为1 km,初始速度偏差为1 m/s,伪距及伪距变率观测均方差分别为10 m和0.05 m/s时,地球同步轨道自动转移飞行器的最终位置偏差小于50 m,速度偏差小于0.02 m/s.      

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。     

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。     

如何提升导航战能力——美国PNT体系中的环境因素、使能要素及基础设施

在GPS系统取得了广泛而成功应用的基础上,美国于1999年提出了GPS现代化计划,对GPS进行全面改进.其改进的动力来源于导航战能力严重不足、应用需求不断提高和多个卫星导航系统之间的竞争加剧.此后,俄罗斯全面恢复和提升GLONASS的优先发展计划、欧洲建设中的伽利略等,均提出了与GPS现代化计划相似的发展目标,包括进一步提高系统性能,大幅度增强导航战能力,和在国家PNT体系结构框架下发展卫星导航系统.     

GPS的发展前景

美国防部已决定从1994年起征购多达10万部既小又轻的军用GPS接收机,以普遍装备部队。法国也开始在部队装备GPS接收机。美国GPS的军用开发主要包括三方面:一是在武器制导中的应用。美国已在新的战斧式巡航导弹中采用GPS作为辅助导航手段。随着大型化技术、MMIC、VLSIC和微带技术的发展,已经研制出了可镶嵌到其它系统中的单片式GPS接收机和仅重3.2kg的GPS/INS一体化制导系统;二是用于电子战,实现“多平台定位发射机”和“多平台合作欺骗干扰”,甚至实现用一架战斗机确定敌发射机位置;三是提高E-8A、TR-1等飞机的合成孔径雷达和动目标指示器侦察200公里以外目标的定位精度。     

GPS/伪卫星组合定位中伪卫星改进选址模型

为了更为有效地改善GPS卫星的几何结构,提高GPS/伪卫星组合定位的精度,在推导伪卫星增强GPS系统基本公式的基础上,阐述了GPS绝对定位精度因子的相关理论,说明了引入伪卫星的必要性;提出了建立以观测时间、高度角和方位角为自变量,绝对定位精度因子为因变量的四维选址模型,并采用一次性添加伪卫星方式,改进现有的逐颗添加方式,建立了整体最优的伪卫星选址模型,给出了该模型的工作流程。以空间位置精度因子PDOP为例,进行实测数据测试与分析,结果表明：基于两种伪卫星添加方式建立的四维模型均可为高效的伪卫星选址工作提供可靠依据,实现伪卫星的优化选址;其中一次性添加方式优于逐颗添加方式,尤其对于添加2颗伪卫星,PDOP值在局部的优化程度达到了1.0以上,较大程度地改善了逐颗添加伪卫星方式产生的不利区域,可以提供更为有效的伪卫星选址方案。