GPS在计量领域中的应用

应用GPS技术已成为计量领域中极其重要的内容．本文介绍了GPS高精度定位和授时的基本原理，在此基础上，分析了GPS用于大地计量、工程计量的方法并通过美国FLUKE公司的两款GPS接收机论证了把GPS作为精确的时间和频率标准的可行性．     

BDS在勘测定界项目中的应用与分析

BDS已经具备了向亚太地区提供导航、定位和授时服务的能力,因此,开展BDS在国土单位中的应用就具有重要意义。该文以某征地勘界的具体项目为依托,重点分析了BDS系统在勘测工作中的精度,并且将其与GPS系统进行了对比,最后将两系统进行了融合并分析了其精度。     

GPS/BDS组合定位对模糊度固定成功率的影响

为分析GPS/BDS组合系统在模糊度固定方面的性能,采用不同长度短基线观测数据和GPS/BDS组合定位软件,分别对GPS单系统、BDS单系统和GPS/BDS组合系统下的模糊度固定成功率进行统计分析.研究结果表明:GPS/BDS组合系统能够显著改善模糊度固定成功率,即使在单频情况下组合系统相对于单系统也可快速准确的对模糊度进行固定.     

BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位精度分析

为研究北斗卫星导航系统(BDS)和BDS/GPS组合系统的定位性能,根据实测数据对比分析了GPS、BDS及BDS/GPS组合系统的可见卫星数、空间位置精度因子(PDOP)和伪距定位结果,以及BDS地球静止轨道(GEO)和中圆轨道/倾斜轨道(MEO/IGSO)卫星的定位结果;针对BDS与GPS观测值之间的精度差异,分别采用等权模型、高度角模型和Helmert模型研究组合系统的最优随机模型。研究表明:组合系统卫星的空间几何分布优于单系统;BDS定位的平面精度低于GPS,高程精度高于GPS,而BDS/GPS组合系统平面和三维精度高于单个系统;Helmert验后估计模型能够提高BDS/GPS组合定位的高程和三维定位精度。     

基于GPS的局域网时间同步的研究

当今社会的发展,局域网时间同步对于授时服务器的时间准确度要求越来越高。GPS作为时钟源可以很好提供准确的时钟源,采用C／S模式．客户机定时向时间服务器请求时间信息,根据双方交换的时间信息,客户机与授时服务器时间的同步,从而达到局域网的时间同步。     

基于FPGA的GPS信号频域捕获算法设计及其实现

GPS信号捕获是GPS接收机的关键技术,针对常用的GPS接收机中采用的串行滑动相关捕获技术速度慢的缺点,设计了基于FPGA的频域快速捕获算法.与传统的时域相关捕获算法相比,采用FFT技术的频域捕获算法可以快速捕获到多普勒频移及C/A码相位延时.同时使用了系统级建模工具System Generator设计快速捕获算法的FPGA硬件方案,并采用时分复用的方式使每次相关运算共用一个FFT核,节省了大量的硬件资源.     

基于BDS/GPS双系统的全球电离层建模

借助当前比较完善的GPS系统,建立基于BDS/GPS双系统的全球电离层模型,是克服BDS单系统建模弊端,提高全球电离层模型和硬件延迟(DCB)监测精度的一种有效途径.本文分析了基于BDS/GPS双系统的电离层模型所能达到的精度,以及GPS观测对DCB监测的辅助作用.文中选用了太阳活动峰年2013年2月11日–2014年1月13日336天的BDS/GPS双系统观测资料,利用15×15阶球谐函数模型建立了全球电离层模型(GIM/SHA),并利用IGS最终电离层产品(GIM/IGS)、双频实测VTEC和海洋测高数据对该双系统模型的电离层产品进行了全面的精度评估.结果表明:(1)通过与三种基准数据比对,GIM/SHA的外符合精度在3–6 tecu范围内,且系统性偏差较小;(2)GPS卫星P1P2频点DCB与IGS最终产品结果比较BIAS在0.1 ns内,RMS最大不超过0.2 ns;(3)通过比较BDS单系统与双系统生成的卫星和接收机B1B2频点DCB发现,两种方法解算的DCB均值差别为0.01–0.227 ns,双系统解算BDS卫星DCB稳定性稍优于单系统结果,但是GPS观测资料的加入能够明显地提高接收机DCB的稳定性;从14颗BDS在轨卫星B1B2频点DCB长期稳定性统计可见,各卫星DCB长期稳定性为0.2–0.3ns,其中GEO卫星稳定性水平稍差.     

北斗系统在铁路运输生产中的应用探索

北斗卫星系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力。     

基于STK的空间站星载GPS接收机仿真分析

将GPS系统用于航天器的导航、定位和授时是目前的趋势。但是星载接收机的高速轨道运动特点有区别于地面用户。通过建立GPS星座与国际空间站的链路进行仿真分析。仿真结果表明GPS星座可以满足空间站的大于4颗卫星的信号可用性需求。     

塔钟GPS自动校时系统的研制

对ＧＮ－７４型ＧＰＳ接收机作了简要的介绍,给出了ＧＰＳ自动校时系统硬软件原理,详细说明了时间数据的分离过程,对ＧＰＳ自动校时系统与塔钟控制系统的通讯作了全面的     

基于ARM+FPGA的相位平滑伪距差分定位方法

为了满足用户更高的定位精度要求,研究了载波相位平滑伪距差分定位方法.根据差分定位原理,基于MATLAB平台自主编制了差分解算软件,兼容北斗和GPS伪距差分定位;基于ARM+FPGA平台的接收机实现了相位平滑伪距差分定位.实验结果表明,零基线条件下,相位平滑伪距差分算法定位精度可由标准定位的米级水平提高到亚米级,性能稳定.基线距离增大,定位精度随之降低,误差在±4m内,差分讯龄和定位精度成正比关系.     

高清晰度数字电视中的符号定时检测算法

分析研究了欧洲数字视频地面广播（DVB－T）系统，提出了基于FPGA的COFDM接收机同步解决方案，对该方案中的符号定时同步，步骤同步和采样钟同步作了简要阐述了，经大量的同步算法仿真分析，提出一种新的符号定时检测算法：通过设置门限、保持窗宽和相应时延可准确估计符号起始位置及频偏，相应的FPGA硬件电路经高清晰度数字电视功能样机调试证明，该算法实现复杂度低且性能优良。     

数字中频接收机中高精度符号定时同步研究

论文研究了数字中频接收机的符号定时同步.在推导高采样率定时恢复可以实现高精度符号同步的基础上,提出一种高精度数字中频符号定时恢复方法.此方法属于反馈内插恢复,可以结合数字下变频在FPGA或ASIC中实现,提高跟踪速度和精度.最后对QPSK信号进行了仿真,仿真结果表明了该方法的可行性和实用性。     

北斗导航卫星伪距偏差特性及减弱方法

导航卫星信号的非理想特性会引起伪距测量产生偏差,具体表现为相同类型接收机具有相同伪距偏差,不同类型接收机的伪距偏差不一致.当提供导航定位服务产品的接收机技术状态与用户端不一致时,伪距偏差将引起导航定位服务性能降低.本文利用超短基线双差伪距O?C(Observation Minus Computation)方法计算了BDS(Beidou Satellite Navigation System)的伪距偏差,发现在早期试验卫星阶段的不同状态接收机之间存在较大的伪距偏差现象,设计了接收机环路参数调整、改变抗多径算法和卫星预失真滤波器参数调整三种减弱伪距偏差的方法.分别试验验证结果表明,接收机环路参数调整能大幅降低卫星之间的伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.63 m降低至0.36 m;抗多径算法会造成额外的伪距偏差,窄相关算法能大幅减小伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.36 m降低至0.18 m;调整卫星预失真滤波器参数能在一定程度上减小伪距偏差,单颗卫星伪距偏差降低约0.3–0.4 m.最后,针对BDS卫星伪距偏差解算无固定参考基准的问题,设计了一种基于外频标非实时双差O?C方法,利用该方法分别处理了BDS和GPS(Global Positioning System)数据,并对两个系统卫星伪距偏差的特性进行比较分析.结果表明,BDS和GPS卫星都存在伪距偏差;GPS卫星L2C伪距偏差与BDS-3卫星B1C数据支路相当;GPS卫星L1CA伪距偏差与其兼容互操作的BDS-3卫星B1C导频支路相当;L5C与其兼容互操作的BDS-3卫星B2a信号相比伪距偏差更大.     

复杂环境下的GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位性能研究

为考察GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位模式在复杂城市环境下的定位优势,该文在香港采集一个参考站和7个流动站的GNSS数据,通过LAMBDA模糊度搜索方法和R-ratio检验得到单系统、双系统、多系统GNSS单频RTK的定位精度,分析在复杂观测环境下不同系统单频RTK定位性能.结果表明：1)在良好的观测条件下,多系统定位精度最高,双系统次之,单系统最差,都能达到厘米级的定位精度;2)在复杂环境下,部分单系统单频RTK很难实现双差定位,总体上双系统比单系统定位精度高,GLONAS＋BDS的定位精度最差,但都难以实现高精度定位;3)多系统单频RTK可定位精度最高,可用于高精度的城市导航定位;4)观测环境与GNSS单频RTK定位精度具有明显的相关性.     

Experimental research on daily deformation monitoring of steel box girder bridge based on BDS/GPS

In order to investigate the feasibility of BDS/GPS in the deformation monitoring of long-span bridges,analysis and research on aspects like number of visible satellites,PDOP value and monitoring precision are carried out. To analyze daily deformation characteristics of steel box girder bridge,observation data for 48 consecutive hours is computed by self-programmed software. Experiment results show that the monitoring-points on the bridge demonstrate obvious periodicity and recoverability in vertical and horizontal directions,meanwhile,changes in the elevation direction are relatively stable. The deformation-monitoring results of BDS/GPS combination system and GPS single system show good consistency. However,in a complex environment of the bridge,especially under the condition that satellite signals are severely affected,the advantages of BDS/GPS combination over GPS single system are more obvious.     

应用于AIS船台检测的时隙同步触发系统设计

在船舶自动识别系统船台检测中,为了解决发送测试信号的同步问题,提出了信号源的时隙同步触发系统设计方案。该方案是利用单片机设计实现,单片机接收到定时触发命令后,通过全球导航定位系统获取世界标准时间,在整分钟触发信号源进行信息发送,达到与时隙的同步.文章最后通过时隙分析仪来观察该系统发送信号的时隙使用情况,验证了时隙同步触发系统的正确性.     

GPS接收机在高动态下的抗干扰技术实现

针对GPS接收机的功率倒置算法(PI)在高动态环境下的加权系数更新速度滞后于干扰入射的变化速度问题,提出基于零陷加宽的PI功率倒置算法,通过零陷的加宽对来向干扰的接触面积更大,能抑制干扰的角度范围更大。同时为了满足硬件平台的可行性,改进了基于零陷加宽的PI功率倒置算法,对协方差矩阵引入了与零陷宽度相关的矩阵T,一次权值更新只需计算一次协方差矩阵。仿真结果表明在高动态环境下,抗干扰的零陷增益达到68 d B。在DSP+FPGA的硬件平台上,一次权值更新时间只需6.3 ms,满足高动态的干扰入射角度的变化速度。