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全球定位系统

2017年  第42卷  第4期

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卫星导航信号码片形状监测算法研究
李瑞丹, 唐小妹, 欧钢
2017, 42(4): 1-9. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.001
摘要:
信号质量监测技术是保障卫星导航系统高服务性能的重要手段之一。多相关器法是一种传统的信号质量监测算法,但它也存在一些局限性,如不能直观地反映异常信号波形特征、检测量效果随着信号调制方式的不同而不同、随着相关器的增多计算复杂度增大。针对以上问题,同时为了提高监测性能,本文采用了一种能获取码片过渡段的算法,并对检测量构成形式进行扩充,提出了一种高效检测量的筛选算法。最后本文对码片监测算法和多相关器算法进行了仿真与实测数据分析,验证了检测量选择算法能一定程度提高监测性能;码片监测算法相对多相关器法提高了监测敏感度,且有在实际实现时有更小的计算量及对其他体制信号更强的适用性。
BDS卫星可用性评估
赵立都, 胡川, 冯晓
2017, 42(4): 10-14. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.002
摘要:
为评估BDS卫星可用性,基于可靠性原理,分析BDS星座MEO空间备份策略的影响因素,进一步根据BDS卫星发生故障的实际情况,分析了BDS卫星故障对单星可用性的影响。结果表明:在BDS的MEO备份卫星的轨道设计过程中,备份卫星轨道高差约束必须综合考虑轨道倾角容许漂移量和卫星平均中断时间间隔两方面因素;轨道机动对单星可用性的影响程度比单粒子翻转(恢复时间12 h、24 h)影响程度小,而且三种故障的综合影响比单方面因素的故障影响大。
GNSS多通道级联群时延特性对零值叠加的影响
刘寄奴, 刘文祥, 王飞雪
2017, 42(4): 15-21. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.003
摘要:
导航信号从卫星发射到用户接收处理通道的群时延特性会对时延估计零值产生影响。目前较为普遍的做法是将各通道零值进行简单叠加得到级联通道的零值研究了级联通道时延估计零值的叠加特性零阶群时延通道与其他通道级联时奇数阶群时延通道的零值为零其他群时延通道相互级联时若对群时延系数进行约束
P1C1码偏差对精密单点定位收敛速度影响分析
葛悉佑, 李蕾, 潘宇明
2017, 42(4): 22-26. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.004
摘要:
本文分析卫星端差分码偏差(DCB)产生的原理,根据伪距观测方程推导了精密单点定位(PPP)的DCB改正公式。采用MGEX参考站数据及精密产品进行PPP解算,详细分析了P1C1码偏差对定位参数收敛时间的影响。结果表明,改正DCB对于提高PPP收敛速度效果明显,其中静态PPP收敛时间平均缩短10 min,动态PPP平均缩短20 min,改正P1C1-DCB对PPP精度影响一般在毫米级水平。
  北斗/WSN网络的融合定位算法
黄佳, 杨琛
2017, 42(4): 27-31. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.005
摘要:
通过对传统的无线传感器网络RSSI定位算法的研究,分析了其定位精度差,响应速度慢等特点,结合北斗定位系统的优点,提出了一种传统无线传感器定位与北斗导航定位相融合的算法,通过卡尔曼滤波,将两种算法的数据进行融合,得到了新的融合定位算法。通过仿真分析可得,新的融合算法在定位精度和收敛速度上,相较于传统单一的无线传感器网络节点定位算法都有了相应的提高,通过对这一算法的仿真,仿真结果说明该算法切实可行。
基于GNSS观测的地下核试验电离层扰动研究
熊雯, 孙阳, 刘明, 於晓
2017, 42(4): 32-37. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.006
摘要:
  地震、海啸以及核爆炸等现象都会对电离层产生影响,利用全球导航卫星系统(GNSS)可以有效地研究这些物理现象产生的电离层效应。本文利用朝鲜地下核试验期间部分IGS台站的GNSS观测数据,提取电离层倾斜总电子含量,并通过高阶差分的方法将电离层扰动进行放大,实现对核爆触发的电离层扰动事件的提取和识别。基于该方法,本文进一步提出了一种核爆检测识别的实现思路。
基于GNSS的晶振驯服方法分析
薛毅聪, 龚航, 刘增军, 朱祥维
2017, 42(4): 38-42. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.007
摘要:
  高稳定度、高准确度的频标在计量测试、测控通信、电信电力、金融等领域至关重要。GNSS驯服晶振结合了GNSS具有较高长期稳定度和晶振具有较高短期稳定度的优点,加之成本较低,获得了广泛应用。本文针对GNSS驯服晶振的特点,对比分析了最小二乘法、无偏滑动平均滤波法、Kalman滤波法等几种主要的晶振驯服滤波方法,并利用相同控制方法进行驯服仿真比对,给出了几种滤波方法的驯服性能差异,分析了其优缺点。本文可以为驯服晶振在GNSS授时接收机的应用提供技术借鉴。
GNSS基线走向对点位精度影响分析
贾国宪, 唐宇培
2017, 42(4): 43-54. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.008
摘要:
通过对不同长度GNSS导线实测数据的处理比较,分析了GNSS基线走向变化对点位精度的影响。结果表明,GNSS支导线中各控制点在经度、纬度和高程方向的误差累积与基线走向有关,并随点位经纬度的变化呈现一定的规律。
  电离层闪烁对接收机的影响
安盼盼, 肖志斌, 唐小妹, 孙广富
2017, 42(4): 47-53. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.009
摘要:
  导航信号经过电子密度不均匀的电离层时,信号的幅度和相位会产生快速随机起伏,即为电离层闪烁。电离层闪烁对接收机信号捕获跟踪以及解调定位都有一定的影响,本文采用理论和仿真的方法分析了电离层闪烁对I,Q支路以及跟踪环路的影响。结果表明:相位闪烁对信号I,Q支路均有影响,幅度闪烁对I支路的影响比较大,在相位闪烁比较强或者幅度闪烁比较强的区域,信号更难跟踪处理。弱闪烁时锁相环(PLL)的跟踪门限约29 dBHz,延迟锁定环路(DLL)的跟踪门限约为20.2 dBHz,强闪烁时PLL跟踪门限约为32 dBHz,DLL的跟踪门限约为22 dBHz。相比而言,载波跟踪环路更加脆弱。同时得到,闪烁越强,载波发生周跳的概率越大,载噪比越高,抗闪烁能力越强。
基于BDS反演海上气象要素的研究
王郁茗, 邵利民, 张尚悦
2017, 42(4): 55-59. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.010
摘要:
  海洋大气环境对舰船航行及作战有至关重要的影响,海上空中气象信息的获取依赖于探空手段的发展,然而舰船海上探空技术受制于常规方法和仪器设备的局限性而存在诸多现实问题,大大降低了舰船远海航行安全性及舰载武备的使用效能。本文针对该问题提出舰基BDS反演海上气象要素技术,研究基于地基BDS气象要素反演理论实现海上舰基反演技术的可行性,分析了海上反演气象要素存在的主要问题,并对解决相关问题的关键技术提出了研究设想。
  BDS三频与双频模糊度解算性能分析
严超, 徐梅, 徐炜, 张广汉, 杜文选
2017, 42(4): 60-65. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.011
摘要:
  全球导航卫星系统(GNSS)已进入多频多系统时代。针对两条短基线,对比分析BDS三频与BDS/GPS三频对于BDS双频与BDS/GPS双频在模糊度固定率、成功率及定位精度等方面的改善情况。结果表明,BDS三频与BDS/GPS三频可有效提高BDS双频与BDS/GPS双频的固定率和成功率,但BDS三频与BDS/GPS三频对于BDS双频与BDS/GPS双频的定位精度基本上没有改善。
基于Hadoop的GNSS网基线向量的分布式处理
杨国庆, 岳东杰, 陈浩, 尹斌权
2017, 42(4): 66-69. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.012
摘要:
对于海量的GNSS观测数据,常规的集中式数据处理方法面临着计算效率低的问题,利用Hadoop平台技术分布式解算基线的方法可以有效地解决这一问题。通过划分子网,调用GAMIT软件并行解算基线,63个IGS站计算结果表明,3个计算节点的加速比达到了6.67,平差得到的坐标点精度在毫米量级。
  一种快速预测卫星过顶的简易模型
于文浩, 张云, 杨树瑚, 洪中华, 韩彦岭
2017, 42(4): 70-76. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.013
摘要:
准确预报卫星的过顶信息在军用、民用等多个领域内有重要的应用结合观测到的卫星方位角和仰角等信息反推卫星通过局部星下点轨迹吻合与校准建立一种简易模型程序进行预测未来某时间段卫星过顶时间并计算出卫星过顶的仰角、方位角。本文提出的模型简易有效仅仅只需 ,无需专业卫星预测软件,仅仅只需MATLAB软件就可以预测指定卫星的过顶情况。
 GPS系统与BDS系统导航定位性能对比分析
徐炜, 严超, 杜文选, 张广汉, 王涛, 徐梅
2017, 42(4): 77-82. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.014
摘要:
  本文在仿真出GPS系统与BDS系统卫星星座的基础上,对两种定位系统下的哈尔滨、武汉、广州、拉萨单个站点以及全球范围的卫星可见性、DOP值、定位精度进行了覆盖分析,并比较了两个系统定位性能的差异。实验结果表明,当前BDS系统在亚太地区与GPS系统的定位性能基本一致,可见卫星数比GPS系统稍多,但BDS系统的DOP值的波动却比GPS系统的要大,尤其在GEO与IGSO卫星覆盖的边缘区域,BDS的导航定位性能较差,在某些地区仍不能提供导航定位服务。
 GNSS反射信号海面高度测量及风速对反演精度的影响分析
沈思明, 张云, 杨树瑚, 韩彦岭, 洪中华
2017, 42(4): 83-89+101. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.015
摘要:
  海面高度作为最重要的海洋物理参数之一,在预防海啸、风暴潮中起到重要作用,是海洋科学,遥感测绘领域的重要研究内容之一。粗糙度作为影响海面测高精度的重要因素之一,主要是由风速变化引起,本文为了探究风速引起的粗糙度变化对海面测高精度的影响,分别进行了湖面实验与海面实验。通过对风速与反射信号相位差RMS关系的研究,定性分析了粗糙度对测高精度的影响,结果表明,在反射信号相位差RMS增加0.005(单位rad)时,测高的误差RMS增加了近一倍。
  桥面复杂环境下BDS/GPS数据质量监测与分析
陈浩, 岳东杰, 陈健, 白天阳, 张艳兵
2017, 42(4): 90-95. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.016
摘要:
  分别阐述了BDS/GPS多路径效应的产生机理以及相应的消除和削弱措施,利用统计分析方法对桥梁变形监测过程中复杂环境下监测点的BDS/GPS的多路径效应进行对比分析,以及分析BDS、GPS多路径误差与桥梁桥塔、缆索、车流量等影响因素的关系。实测数据结果表明,GPS的多路径效应值相比于BDS的GEO卫星较大,与IGSO卫星基本相同,优于MEO卫星;多路径误差与卫星高度角呈负相关关系;桥梁桥塔、缆索、车流量是影响多路径效应的重要因素。
 基于丹麦法计算权因子的GPS高程拟合方法研究
张艳兵, 田林亚, 毕继鑫, 王永敏
2017, 42(4): 96-101. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.017
摘要:
  针对GPS高程拟合这一问题,介绍了等值线法、解析拟合法等传统GPS高程拟合方法,并选用丹麦法计算权因子,构造等价权矩阵,结合总体最小二乘法抵抗粗差点对GPS高程拟合结果的影响。结果表明:等值线法与其它两种方法对不含粗差的等精度观测数据拟合的效果相当;基于丹麦法计算权因子的抗差总体最小二乘法对不等精度观测数据的偶然误差处理效果更佳,且通过权因子可以有效处理粗差点对高程拟合的影响,拟合效果更佳。
精密单点定位技术在船载重力测量中的应用
晏新村, 欧阳永忠, 林建炬, 周万里, 李冬庆, 刘晟
2017, 42(4): 102-105. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.018
摘要:
针对海洋某些测区无法布设基准站,无法使用差分定位方式进行定位的问题,将精密单点定位技术应用于船载重力测量,通过比对基于精密单点定位测量模式和传统单点定位测量模式解算的交叉点不符值结果,验证了精密单点定位技术在船载重力测量中应用的可行性,解决了远海船载重力测量采用传统单点定位精度较低的问题。
高层建筑物GPS观测中的小波分析
李开伟, 汪仁银, 陈锐, 韩立
2017, 42(4): 106-110. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.04.019
摘要:
  采用GPS进行高层建筑物实时动态观测被认为是有效的方法,如何处理海量GPS振动观测数据是一个重要的问题。本文根据GPS振动观测数据特点,将小波分析技术应用于GPS振动观测数据处理,研究了不同小波基、分解尺度、阈值选择对观测数据去噪的影响,获得了有益的结论。