一种适用低成本导航芯片的BDS单频周跳探测方法

传统码-载波相位周跳探测方法应用于单频BDS导航需求时,易受码观测量噪声的影响而导致小周跳探测失效,无法适用"高端低用"的高精度大众导航需求,因此,提出一种简单易行的多普勒周跳探测法,实现对低成本导航芯片BDS单频数据周跳探测,并与双差法周跳探测方法进行了比较。结果表明,双差法在两颗星同时发生相同周跳的情况下,既无法识别周跳的发生,也无法定位发生周跳的卫星,使用多普勒法不仅适用于RTK双差周跳探测,还适用于PPP的非差、单差模式下的周跳探测,既能精确探测周跳和识别发生周跳的卫星,又能定量探测到小周跳的发生。     

基于单周多基线定位平台的空中对准技术研究

针对传统的双差分载波相位实时定位平台精度低的特点,本文设计了一种新型的基于单周期多基线组合的实时定位平台。该平台采用单周期整周模糊度算法进行模糊度解算,有效避免了周跳和初始化问题,并组合多基线测量观测值,有效地减少了单基线长度增加带来的影响,通过对平台进行建模仿真,表明其与传统平台相比具有更好的稳定性和精度。最后,本文将GPS多基线测姿算法引入,将该平台应用到空中对准技术中,进行对准仿真,取得了更高的速度和精度。     

一种适用于动态姿态测量的换星方法

利用GPS双差载波相位能够进行高精度的相对定位,进而确定载体姿态.该双差模型要求解算过程中接收机对初始历元的可见星进行持续跟踪,因而在卫星"落下"和"升起"时,往往需要重新初始化,使得实际应用中定姿效率受到影响.本文基于单差裁波相位观测方程提出一种实用的换星算法,该算法通过动态调整待求的整周模糊度向量,能够有效地处理卫星的"落下"和"升起",以及参考星的变换,保证整个姿态测量过程中算法的连续性,最大程度地利用了所有时刻可见星的观测信息,进一步提高了姿态解算的精度,缩短了初始化时间,提高了解算效率,对于动态姿态测量系统的实际应用具有重要意义.实际测试表明,新的换星算法是有效的.     

基于先验动力学轨道的星载双频GPS数据预处理

针对星载双频GPS数据预处理中的野值剔除和周跳检测问题,提出了基于先验动力学轨道的星载双频GPS数据预处理方法。与传统GPS数据预处理方法在数据利用上局限于GPS原始观测数据本身不同,该方法还利用了动力学定轨产生的先验轨道信息以及GPS卫星精密轨道、钟差数据,并构造接收机钟差估计量和接收机钟差差分值估计量来剔除野值和探测周跳,提高了野值剔除和小周跳探测能力。对CHAMP卫星在轨实测数据的处理分析表明,该方法可以探测出1周甚至0.5周的周跳,可为高精度定轨提供更“干净”的数据源。     

北斗系统整周模糊度及周跳的确定算法

在进行卫星导航定位时,利用载波相位比利用码相位进行定位拥有更好的定位精度和安全性,并可以提升用户的满意度,然而得到测相伪距的前提是明确载波相位的整周模糊度和周跳数。首先根据三频模糊度分解模型将整周模糊度解算出来;然后利用三频码伪距/载波相位组合法进行周跳数的求解;最后仿真验证了整周模糊度解算方法的正确性,并分析比较多频接收机型号的不同对卫星信号周跳值的影响。     

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...     

双星编队星座相对状态自主确定

针对NASA的ST-3中自主编队飞行的双星星座，研究在无GPS信号覆盖区域，利用星载类GPS的伪距和载波观测数据自主确定双星星座之间相对位置与钟差的问题。文中首先给出了系统的数学模型；然后研究利用卫星姿态机动提供的几何信息，进行单差整周模糊度初始化的问题，讨论了最优化的卫星姿态机动方案；最后给出了仿真协方差分析结果。     

导航卫星中断频次的分析方法

面向导航卫星中断频次的定量分析需求,该文分析导航卫星中断产生的主要原因,给出中断频次分析的流程,并针对分析过程中的三个关键问题,研究提出具体实施方法,包括通过相关性分析快速定位底层中断事件,通过中断树建立指标分析模型,并融合在轨数据、地面试验数据快速预估得到底层功能异常率等。最后通过示例进一步说明中断频次分析过程。该文方法已应用于北斗导航卫星工程。     

适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题,提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法,它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证,结果表明：在20 km基线上,利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊,相时延测量精度优于0.1ns,对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延,具有较好的工程应用前景。     

飞行器姿态对高动态GPS卫星信号模拟器输出信号的影响

利用 GPS测量空间飞行器飞行轨迹时 ,常因载体姿态变化 ,导致某些 GPS卫星信号中断。如果利用高动态 GPS卫星信号模拟器进行仿真 ,必须考虑这种影响。文中结合飞行器姿态、GPS天线方向图 ,提出一种新的 GPS可见卫星判断和模拟器发射信号电平确定方法 ,适用于火箭、飞机等目标的仿真     

时间序列分析在周跳探测与修复中的应用

周跳是GPS载波相位测量数据处理中必须解决的关键问题,为了获得高精度的导航定位结果,必须对其进行快速准确地探测与修复。分析了周跳产生的原因及其特点,结合时间序列分析理论,提出了一种新的周跳探测与修复方法。首先对载波相位测量数据进行四次差分处理;然后建立了载波相位测量数据的加权预测模型,并给出了权值计算方法;最后通过对比载波相位预测值与实际测量值的大小来探测与修复周跳。利用实际数据验证表明：新方法适用于单频接收机,可以对3周以上的周跳进行准确探测与修复。     

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。     

一种提高GNSS测速精度的自适应Kalman滤波算法

在卫星导航系统动态定位中,采用基于瞬时多普勒观测量的最小二乘法确定速度,当载体高机动时,多普勒误差迅速增大,从而导致测速精度大幅度降低。针对该问题,提出一种同时实现动态模型自适应修正和观测模型自适应更新的Kalman滤波算法。算法采用滑动窗方式来建立实时更新的动态模型参数,使当前统计模型自适应地跟踪载体的动态特性。此外,算法提出观测模型的自适应更新方法,通过设置载体状态判决门限,高、中机动时仅进行受动态应力影响小的伪距更新,低机动下添加精度较高的伪距率更新。通过Sprient GSS8000模拟器产生的动态场景验证表明,相对于最小二乘法和常规Kalman滤波算法,提出的自适应Kalman滤波算法能够全面提高载体在多种运动状态下的测速精度。     

基于双频GPS观测信息和星间距离测量的高精度星间相对定位方法

以双星编队为对象，建立了基于GPS双频P码、双频载波相位以及星间距离观测信息的相对定位样条模型。理论分析与仿真结果表明：与仅采用单频GPS测量信息相比，该方法不仅能有效地提高相对定位精度，而且还能大大减少整周模糊度判定所需的历元数。     

Effect of magnetic storms and substorms on GPS slips at high latitudes

The dynamics of slips in navigation signal parameters of GPS from 2010 to 2014 is considered for the stations of the IGS and CHAIN networks located in the Arctic region. On the basis of almost continuous (more than 8 million hours) observations at around 200 receiving stations, we investigate the probability of “instrumental” loss of phase and pseudo-range as well as short-term variations in the high rate of change of the total electron content (TEC) in different geomagnetic conditions. Quantitative estimates for the impact of geomagnetic disturbances on the slips of these parameters are given. The slip probabilities for TEC are significantly (100–200 times) higher than those of purely instrumental slips and grow during geomagnetic storms and substorms. The growth of instrumental slips may be caused by the increased absorption that occurs during geomagnetic storms, among other reasons, and is an indicator of auroral intrusions of highenergy particles.     

基于惯导数据的实时周跳检测和修复算法

为了获得高精度的GPS载波相位定位和导航结果 ,必须首先对周跳进行检测和修复。在过去的十年间 ,已经提出的众多周跳检测和修复算法 ,在对它们研究的基础上 ,融合惯导数据 ,利用载波相位三差方程 ,提出一种实时的周跳检测和修复算法。经过实验证明 ,行之有效     

星载GPS数据质量控制方法研究

针对星载全球定位系统（GPS）数据的特点,分别从阈值设置和周跳检验量的角度对TurboEdit方法进行改进,并在传统抗差估计方法的基础上,提出一种改进的抗差估计策略。利用GRACE卫星的星载GPS观测数据对本文的质量控制方法进行分析验证,结果表明：改进的质量控制方法能明显增强周跳探测性能,有效抑制小周跳和粗差的影响,提高几何法定轨的精度和可靠性。     

基于时频二维估计的卫星导航失锁快速重定位技术

卫星导航接收机在天线受到遮挡或者弱信号环境中易出现信号失锁现象,信号恢复后的重定位时间成为接收机的一项重要性能指标。提出一种基于时频二维估计、适用于中低动态应用场景的失锁快速重定位技术,利用信号失锁前测量的载波多普勒频率和码相位等信息对失锁后的多普勒频率及码相位进行估计,信号恢复后直接启用信号跟踪,无需进行位同步和帧同步,即可实现快速重定位。对该技术进行工程实现及试验验证,结果表明信号输入功率高于–145dBm(积分时间为10ms)、失锁时间小于60s时,接收机重定位时间在1s以内。     

深空探测中多普勒的建模与应用

针对深空探测中的多普勒观测资料的单程和三程模式,分别给出了瞬时和积分的观测模型,双程多普勒观测模型是三程模式的一个特殊情况.通过比较瞬时和积分多普勒的差异,推断在积分周期取得足够小时,瞬时观测模型与积分模型是一致的.利用2009年8月份对火星探测器MEX的三程多普勒测轨资料的处理,检验了三程多普勒资料观测模型的正确性,利用约一个圈次8小时三程多普勒数据进行轨道计算,定轨结果与欧空局重建轨道位置差约几百米.     

GPS接收机的失锁后处理研究

信号失锁是GPS接收机在市区应用时遇到的一个问题,文中提出信号失锁后的快速恢复概念,推导出在卫星信号失锁期间对其多普勒频率、码相位和导航比特边界的预测算法和预测误差分析,并进一步研究失锁后处理设计,最后用SPIRENT模拟源进行多种信号失锁情形的模拟,验证了此设计能增强接收机的稳健性,加快接收机失锁后的定位恢复速度。