星载观测平台的视线误差分析

为分析星载观测平台各项误差源对视线测量精度的影响,研究了一种基于多参量的视线测量误差建模与评价方法.不同于以往卫星、相机的空间测量方式,针对卫星、转台、相机的观测结构,构建了从惯性空间到光学传感器像平面的目标成像模型及星载观测平台视线测量模型.通过推导星载观测平台视线测量误差与观测中13项误差源的关系,提出一种基于灵敏度分析的误差评价方法,并在三个轴向上分析了各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响.利用蒙特卡罗仿真试验验证了理论模型的有效性.结果表明,卫星轨道误差、卫星姿态误差、载荷平台角振动误差、内外框架转动误差、像平面目标像点的位置量化误差是影响星载观测平台视线测量精度的主要因素.该方法能够科学评估各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响,对星载观测平台的总体设计具有重要的应用价值.     

Galileo系统与GPS卫星定位系统相位组合观测值的模型研究

在介绍Galileo系统空间信号的基础上,以模糊度保持整数为前提,给出了Galileo系统的4个频率载波与GPS L2载波的组合相位观测值的定义,并对有关误差影响加以分析,最后根据一定的组合标准论述了具有相应特性的组合观测值,并给出一些典型的组合.      

Galileo/GPS载波相位组合观测值可匹配的研究

详细讨论了Galileo系统的4种载波与GPS L2载波的相位组合观测值的可匹配问题.在模糊度保持为整数的前提下,给出了Galileo/GPS载波相位组合观测值的定义,并对包括系统噪声和观测噪声在内的有关误差影响加以分析,最后给出了组合观测值可匹配的定义和判断可匹配的充要条件.     

星载观测平台的视线测量误差分配

面向光学卫星观测平台的视线测量精度需求,研究了一种基于区间分析理论的误差分配方法.基于先进的卫星、转台、相机结构,建立了惯性系下空间相机与目标间的视线矢量测量模型及测量误差模型.根据区间分析理论,给出了误差灵敏度的评价方法.根据星载观测平台的工作空间,得到了各项误差源在三个轴向上的全域最大灵敏度.以全域最大灵敏度为权重系数,建立了星载观测平台视线测量的误差分配模型,通过遗传算法将13项误差源的可行区间松弛致最大.Monte Carlo仿真验证了该误差分配方法的有效性,该方法也同样适用于机载、车载等观测平台的误差分配研究.     

一种新的星载GPS定轨滤波算法

针对传统EKF(Extended Kalman Filtering)算法应用于星载GPS(Global Positioning System)低轨卫星定轨时系统噪声方差初值不易确定的问题,提出了一种新的定轨滤波算法.该算法在非线性方程线性化过程中,在前一时刻滤波估值点进行线性化,从而得到扰动方程,并将该扰动方程引入到传统EKF进行滤波处理.该算法与传统EKF分别应用在星载GPS低轨卫星的定轨中,通过比较,结果表明改进的算法在一定程度上抑制了由于系统噪声方差阵选取偏差较大而引起的滤波发散现象,且对于系统噪声方差的初值选取有较强的鲁棒性.      

星载GNSS-R海面风场观测载荷关键技术设计与验证

目前海面风场观测手段有限,基于全球导航卫星系统反射信号处理(global navigation satellite system reflection,GNSS-R)的天基观测为全球风场信息获取提供了全新的手段.GNSS-R海面风速探测技术具有全天时、全天候、低功耗、宽覆盖、多信号源、低成本等特点,日益获得了广泛的关注...     

星载原子钟数据预处理的方法研究CSCD

星载原子钟的数据预处理是进行原子钟性能分析和钟差预报的前提,本文主要利用相位数据和频率数据的转换和异常数据的分析处理方法对原子钟数据进行了预处理,有效的保证了数据的可靠性。     

精密GPS卫星钟差的改正和应用

分析了 GPS卫星钟差的变化特性,探讨了利用 GPS地面跟踪站的观测数据估算GPS卫星钟差的可行性.建立了相应的算法和软件系统,并把由地面跟踪站的实测数据估算的卫星钟差用于星载 GPS定轨计算,得到优于1m的定轨精度.     

基于星载AIS数据的TEC测量方法

基于星载船舶自动识别系统（AIS）,提出一种计算全球电离层电子总含量（TEC）的方法。通过在卫星上搭载两个相互垂直的线极化天线,测量AIS信号穿过电离层时的法拉第旋转角,再通过法拉第旋转角与TEC的关系估算TEC。基于天拓五号卫星的AIS数据进行了实验验证,并分析了硬件设备误差和观测参数误差对结果造成的影响。实验表明,本方法测量出的TEC值与基于全球定位系统（GPS）测量的TEC值差值平均为0.762 TECU,证明了此方法的可行性。与现有的TEC测量方法相比,该方法只需利用现有的AIS系统,无需部署地面站,可大幅提高数据更新速率。     

粗差拟准检定法在星载GPS低轨卫星定轨中的应用

利用自适应卡尔曼滤波进行星载GPS低轨卫星定轨时,必须解决量测方程中经常存在的粗差问题.在分析以往方法的优缺点后,用拟准检定法来探测和修正量测方程中存在的粗差.该法的优点是辨识粗差准确率高,能同时定位多个粗差.另外,为了克服星载GPS低轨卫星定轨的滤波器可能出现的数值不稳定性及发散现象,还采用了UD分解算法及Sage自适应滤波器.最后用一个CHAMP卫星的模拟算例验证本方法的可行性和有效性.     

Onboard orbit determination using GPS observations based on the unscented Kalman filter

Spaceborne GPS receivers are used for real-time navigation by most low Earth orbit (LEO) satellites. In general, the position and velocity accuracy of GPS navigation solutions without a dynamic filter are 25 m (1σ) and 0.5 m/s (1σ), respectively. However, GPS navigation solutions, which consist of position, velocity, and GPS receiver clock bias, have many abnormal excursions from the normal error range for space operation. These excursions lessen the accuracy of attitude control and onboard time synchronization. In this research, a new onboard orbit determination algorithm designed with the unscented Kalman filter (UKF) was developed to improve the performance. Because the UKF is able to obtain the posterior mean and covariance accurately by using the second-order Taylor series expansion through the sampled sigma points that are propagated by using the true nonlinear system, its performance can be better than that of the extended Kalman filter (EKF), which uses the linearized state transition matrix to predict the covariance. The dynamic models for orbit propagation applied perturbations due to the 40 × 40 geo-potential, the gravity of the Sun and Moon, solar radiation pressure, and atmospheric drag. The 7(8)th-order Runge–Kutta numerical integration was applied for orbit propagation. Two types of observations, navigation solutions and C/A code pseudorange, can be used at the user’s discretion. The performances of the onboard orbit determination were verified using real GPS data of the CHAMP and KOMPSAT-2 satellites. The results of the orbit determination were compared with the precision orbit ephemeris (POE) of the CHAMP and KOMPSAT-2 satellites.     

用GPS 观测研究电离层TEC 水平梯度

双频GPS 用户能自动修正电离层总电子含量(TEC) 引起的延时误差, 但是对于电离层中的不规则体造成的信号闪烁而引起的误差则不能消除. 即使是差分GPS 系统, 电离层误差仍然是其主要的误差源, 其中电离层TEC 梯度将会影响到系统的定位精度和性能. 本文用GPS 方法研究了电离层TEC 的水平梯度问题, 用处于赤道异常区NTUS 台站的GPS 观测数据作了具体计算. 结果表明, 在日落以后到子夜前后电离层垂直TEC 出现了大的涨落, 电离层中的不规则体导致L 波段信号强的闪烁, 同时还伴随着大而快速变化的电离层~TEC 水平梯度. 对比发现, ROTI指数、电离层TEC 水平梯度和电离层垂直TEC 三者之间有很好的对应关系, 它们的变化特征均由电离层中的不规则体引起. 我们认为研究电离层闪烁, 特别是在缺乏S4指数时, 电离层TEC 梯度也可以作为一个重要的可选参数.      

GPS定位中的误差分析与改正

在GPS测量中存在多种误差。从误差的来源、性质以及对定位误差产生的影响进行了分析,并给出了相关的改正模型。     

红外加热笼模拟航天器瞬变外热流的方法研究

以某型号航天器热平衡试验为工程应用背景，采用理论分析、仿真研究和实验研究相结合的方法，建立了红外加热笼和热流计的动态数学模型；在此基础上，讨论了利用红外加热笼作为热流模拟航天器在轨飞行时表面到达热流密度瞬态变化的方法和技术。     

全向式气囊着陆装置缓冲过程的仿真研究

为了探索火星着陆器缓冲着陆技术,以"火星探路者"登陆系统的全向式气囊缓冲装置为对象,采用大型有限元仿真分析技术,实现气囊结构和着陆过程的数学和力学建模,获得全向式缓冲气囊着陆的动态过程仿真;同时得到重要结构部位的过载、重点部位的位移和速度、气囊内部的压力和温度以及气囊结构的动态应力分布等重要指标性参数和变化曲线,确定了"火星探路者"登陆系统的缓冲特性及其仿真分析方法的工程应用。     

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。     

内部干扰因素对液体火箭发动机性能影响的仿真

以某泵压式液体火箭发动机为研究对象,以内部干扰因素的实际变化范围为基础,引用随机数的产生方法和概率密度函数估计的方法,以及Ｐｅａｒｓｏｎ、ｘ＾２检验法,在每个内部因素服从正态分布,韦布尔分布、均匀分布的不同情况下,利用液体火箭发动机静特怀非线性数学模型进行了内部干扰因素对流体火箭发动机性能影响的随机仿真,计算得出了发动机性能统计分布规律。     

Azimuth selection for sea level measurements using geodetic GPS receivers

Based on analysis of Global Positioning System (GPS) multipath signals recorded by a geodetic GPS receiver, GPS Reflectometry (GPS-R) has demonstrated unique advantages in relation to sea level monitoring. Founded on multipath reflectometry theory, sea level changes can be measured by GPS-R through spectral analysis of recorded signal-to-noise ratio data. However, prior to estimating multipath parameters, it is necessary to define azimuth and elevation angle mask to ensure the reflecting zones are on water. Here, a method is presented to address azimuth selection, a topic currently under active development in the field of GPS-R. Data from three test sites: the Kachemak Bay GPS site PBAY in Alaska (USA), Friday Harbor GPS site SC02 in the San Juan Islands (USA), and Brest Harbor GPS site BRST in Brest (France) are analyzed. These sites are located in different multipath environments, from a rural coastal area to a busy harbor, and they experience different tidal ranges. Estimates by the GPS tide gauges at azimuths selected by the presented method are compared with measurements from physical tide gauges and acceptable correspondence found for all three sites.     

A regional tropospheric model for airborne GPS applications

A regional tropospheric model can be constructed using surveys from GPS ground networks. Using this model the tropospheric delays of a kinematic station within the region can be interpolated. However, such a model is generally not suitable for an airborne platform high above the ground networks. In this paper, a method of constructing a regional tropospheric model for airborne GPS applications is described. First, the kinematic station in the air is projected onto the ground. Then the tropospheric delays at projected point are interpolated from those of the ground networks. Finally, the tropospheric delays at projected point are extended upward to the airborne platform using pressure and temperature gradients and humidity exponential function. For validation of this method, the data of airborne campaign carried out by BKG in cooperation with GFZ and BGR 2008 in the northern Alps are used. The results show that GPS kinematic positioning precision in height component can be improved using this method.