GPS接收机相位中心偏差检测方法应用

在GPS测量中,观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准,而天线的相位中心与其几何中心在理论上应保持一致,可是实际上存一定的偏差。这种偏差的影响,对于高精度定位测量,是不容忽视的,这就要要求对GPS接收机天线相位中心进行检测。本文介绍了检测GPS天线相位中心偏差的旋转天线法以及其数学模型,着重其实际应用。     

GPS天线相位中心的确定及其消除偏差方法

本文介绍了GPS接收机相位中心的确定方法和如何减小相位中心偏差的方法,对提高GPS测量精度有一定的作用。该方法在实际应用中已取得了理想的效果。     

基于边长约束网平差的微型GNSS阵列高精度定位方法

针对目前全球导航卫星系统(GNSS)动态观测中存在短时间内难以得到较为精确坐标的现象,提出由相距极短的GNSS天线\接收机组成且空间分布已知的微型GNSS阵列定位的方法。载波相位双差观测可以消除载波信号中的接收机钟差和卫星钟钟差,对流层延迟误差、电离层延迟误差、卫星星历误差经过双差观测后也可以忽略不计,从而得到高精度的动态基线向量。本研究以经过载波相位双差观测后得到的高精度动态基线向量为观测量,并通过激光跟踪仪进行距离测量确定阵列天线之间的边长,以边长为约束,对微型GNSS阵列进行边长约束网平差,进而得到阵列中天线的精确坐标。结果显示:对微型GNSS阵列中所有独立基线的边长进行约束是所有约束网平差中精度最高的方案,微型GNSS阵列中的天线经过平差解算后比不添加约束的网平差的精度提高了20%以上。     

桁架式可展开天线反射面精度试验

为了验证一种桁架式可展开天线结构设计方法的正确性,制作了一个口径为2 m的天线模型,设计了由上部中心立柱加三支杆悬挂支撑天线的试验悬挂方案,用基于PhotoModeler软件建立的摄像测量系统对天线抛物面反射面进行精度测量,将测量数据带入基于浅壳理论推导出的精度计算方程计算反射面误差.模型的反射面精度与设计值接近,表明该结构设计方法适合于设计更大口径的该类型天线.设计制作了6 m×2.8 m口径的天线,并对此天线进行了两种姿态下的展开精度试验,精度测量结果表明反射面精度符合设计要求.     

GPS天线相位中心垂直向偏差变化规律的研究

本文利用一种在野外检测GPS天线相位中心垂直向偏差的方法,通过两期(每期72小时不间断)的观测得到必要的观测数据,通过数据解算分析了GPS相位中心垂直向偏差的变化规律,给出了进行GPS高程测量时应采取的一些措施和建议。     

基于一机双天线站间单差的周跳探测与修复

基于对短基线单差模型的分析,使用站间载波相位观测值之差的变化率作为周跳检测量,对该量进行数值估算,分析钟跳对该量的影响,从理论上证明该检测量可用于一机双天线单差短基线解算中的周跳探测,并提出相应的周跳探测与修复方法.采用实测数据进行实验分析,结果表明,对于一机双天线短基线数据,该方法不受钟跳影响,能有效探测和修复周跳.     

适用于航天器的GPS姿态测量算法和软件设计

为发展小卫星 ,需要研制成本低、小而轻又能满足精度的姿态测量系统。论述了利用全球定位系统 ( GPS)载波相位观测值进行姿态测量的原理 ,介绍了航天器姿态测量软件 THADS的算法和软件设计。在软件设计时 ,采用了周跳和粗差判定的改进方法 ,编制了相应的模块 ,结合地面实验数据进行仿真计算 ,在 1m左右的基线上姿态均方差小于0 .4°。结果表明利用 GPS载波相位进行航天器姿态测量具有良好的应用前景     

确定GPS接收机码间偏差的一种新算法

针对目前求解GPS接收机码间偏差(B)的主要方法(球谐函数模型法、曲面拟合模型法等)存在计算繁琐和效率不高等问题,研究并提出一种新的计算方法,即利用双频载波相位平滑伪距数据以及CODE提供的全球电离层VTEC地图和卫星B值,通过旋转地图内插VTEC以及伪距差分进行单站GPS接收机B值的解算。采用此方法和IGS跟踪站的观测数据解算GPS接收机的B值,并与CODE提供的跟踪站的B值进行比较,结果表明,这种新算法能够以优于0.4ns的精度确定GPS接收机的B值。     

利用零空间约束的GPS双差整周模糊度动态求解

针对非专用全球定位系统(GPS)导航型接收机,利用零空间约束动态求解GPS初始整周模糊度.对单个历元的双差载波相位观测方程进行零空间变换,避免了实时变化的三维位置参数求解;用精度衰减因子(XDOP)准则选取3个独立的双差整周模糊度,并根据GPS干涉仪测姿原理以基线长度来确定整周模糊度的搜索区间,通过基线长度约束进一步使搜索范围大大降低,模糊度最终采用多种检验方法联合确认.用Garmin25导航型单频接收机构成单基线,求解整周模糊度后在2-D平面上求解航向角,与航向参考对照后表明,采用该方法可在多个历元动态解算出整周模糊度,此时计算航姿精度可达到1°.     

高层建筑物变形监测的GPS多天线技术

分析了高层建筑物产生变形的原因和监测的基本方法,由此提出了利用GPS进行变形监测的方法.针对GPS变形监测系统成本高的问题,文中研究了GPS多天线技术,实现了一机对多点的监测.基于PC104在Visual C 6.0开发平台下实现了多天线微波开关的控制、与GPS接收机的通信以及GPS信息的RINEX标准格式转化.实验表明,该技术对GPS测量精度几乎没有影响,能够有效应用于高层建筑物的变形监测.     

GPS数据联合处理中天线自定义问题

为了研究GPS数据联合处理,采用自定义和工程实际相结合的方法,在对GPS天线的几何相位中心、电学相位中心、物理相位中心和标志相位中心及其相互关系进行阐述的基础上,根据TGO软件中天线定义格式定义了Leica AT502天线.用工程实际数据证明所提出自定义天线方法的完整性、准确性和可靠性.为GPS数据的联合处理提供了理论依据,具有实际应用价值.     

一种基于位置修正和卡尔曼滤波的姿态角推算算法

在动态载体如汽车、船舶或静态载体如桥梁,房屋的姿态推算中,使用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)进行载体测向比起使用惯性传感器成本较低,且随时间不会累积误差。针对在多天线基线解算时存在的接收机时钟不同步造成基线解算精度下降,以及载体运动过程中多径和周跳等造成的误差问题,本文提出了一种基于参考天线位置修正的扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)算法,根据载体移动速度和接收机之间的时钟差对每一历元载体参考天线位置矫正,提高基线解算的精度,从而提高姿态角精度。基线解算采用实时动态定位技术(real time kinematic,RTK),根据接收机给出的载波相位观测量,在参考天线和其他天线之间做双差建立观测方程,求解出基线向量。将得到的多组基线向量利用最小二乘法求解出姿态角。根据实际测试表明,该方法在基线长度不超过1.5米的情况下,静态航向角和俯仰角精度达到0.2°,低动态情况下航向角精度达到0.2°,俯仰角精度达到0.3°。     

利用GPS技术布设C级控制网的应用及精度分析

就GPS新技术在某测区布设控制网的布网方案、施测方法、平差计算及精度分析做了详细的介绍.布网依照国家规范不仅考虑工程的需要也考虑到以后的发展,布设了C级GPS控制网,实测仪器采用美国Ashtech公司生产Locus静态GPS接收机,观测作业严格按照GPS测量规程要求,平差计算按厂商提供的Solution软件进行基线平差、无约束平差、约束平差,得到WGS_84坐标、北京54坐标,并进行了必要的精度分析讨论,同时对高程拟合解算做了必要说明.     

利用GPS技术布设C级控制网的应用及精度分析

就GPS新技术在某测区布设控制网的布网方案、施测方法、平差计算及精度分析做了详细的介绍 .布网依照国家规范不仅考虑工程的需要也考虑到以后的发展 ,布设了C级GPS控制网 ,实测仪器采用美国Ashtech公司生产Locus静态GPS接收机 ,观测作业严格按照GPS测量规程要求 ,平差计算按厂商提供的Solu tion软件进行基线平差、无约束平差、约束平差 ,得到WGS_84坐标、北京 5 4坐标 ,并进行了必要的精度分析讨论 ,同时对高程拟合解算做了必要说明     

基于不同参考框架的GPS卫星天线校验

重新估计了基于不同参考框架的GPS卫星天线PCO(相位中心偏差)和PCV(相位中心变化)参数.计算过程中,通过固定测站天线的PCO和PCV,并将测站坐标强约束至不同的参考框架之下,降低了GPS卫星天线参数和接收机天线参数以及参考框架参数之间的相关性.结果显示,基于不同参考框架的同类型卫星天线PCV差异的平均值为0.726mm;与IGS发布值差异的平均值为0.844mm;基于新公布的IGS14参考框架的GPS卫星天线PCO估计结果与IGS(国际GNSS服务)发布值差异的平均值为-14.4mm,基于IGb08参考框架的卫星天线PCO估计结果与IGS发布值差异的平均值为-16.8 mm.以上结果表明,本措施提高了GPS卫星相位中心PCO/PCV的一致性,从而也能提高GNSS(global navigation satellite system)技术用于框架传递的连续性.     

一种GPS接收机的完整自检测和故障分离技术

载波相位测量是目前GPS测量中精度最高的观测量,利用载波相位求解的DGPS(RTK)的精度很高,是目前高精度要求的主要产品,利用载波相位的主要问题就是容易出现周跳.更好地解决周跳问题就可以大幅度地提高GPS接收机的性能.运用最小二乘法解出敏感残差距阵,利用相关系数检测并确定发生周跳的卫星,然后进行排除.得出的这种快捷的自检测和故障分离技术,经过试验验证准确高效,可以大幅度的提高RTK接收机的性能.     

一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.     

FMCW物位测量雷达距离测量精度的提高(英文)

FMCW物位测量雷达通过差拍信号的频率测量距离 ,根据差拍信号DFT幅度最大值的位置可以粗测距离 .为了提高FMCW雷达的距离测量精度 ,提出了一种基于差拍信号相位的距离估计方法 .对差拍信号分两段进行FFT ,并利用两段信号的FFT在幅度最大值处的相位差消除相位测量中出现的整周模糊 .导出了距离估计均方根误差的计算公式 ,进行了仿真试验 ,试验结果与给出的公式计算结果相吻合     

BDS卫星天线相位偏差对PPP法估计ZTD的影响

为详细分析不同的BDS卫星的天线相位偏差模型差异性及其对ZTD估计的影响,分别采用MGEX模型和ESA模型改正天线相位偏差,利用PPP法处理8个MGEX站观测数据估计ZTD.以PPP法获得的GPS ZTD为参考值,实验结果表明:采用现有天线相位偏差改正模型能提高BDS ZTD估计精度;与MGEX模型相比,ESA模型能更有效的减小系统偏差,提高内、外符合精度;固定测站坐标能显著减小ZTD估值的系统偏差,提高外符合精度.因此,推荐采用ESA模型改正BDS卫星天线相位偏差.     

塔康相控阵天线相位校准算法

由于天线要形成旋转的9瓣心脏形方向图,工作中必须对控制天线辐射信号的移相器相位进行实时控制,而移相器的初始相位决定了天线方向图形成的准确性,因此塔康相控阵天线必须进行相位校准后才能正常工作.在对塔康相控阵天线方向图形成原理和天线相位校准方法进行分析的基础上,运用傅里叶变换理论和矢量叠加原理,提出了一种基于矢量叠加的相位校准算法.通过该算法可减少运算量,在保证相位校准精度的前提下,提高了相位校准速度,降低了对硬件平台的要求.实验表明:该算法合理有效、相位校准速度快、相位计算精度高,在塔康相控阵天线中得到了成功应用.