GPS转发式欺骗时延分析与优化

为避免全球定位系统(global positioning system,GPS)转发式欺骗中不合理的时延改变接收机钟差,建立了转发式欺骗模型,利用泰勒级数展开的方法推导了时延与定位偏差的映射关系,给出了映射矩阵的具体形式.进而分析了产生负数时延的原因,并研究了时延修正对接收机钟差的影响.在得到映射矩阵基础上,综合接收机钟差和欺骗位置两方面因素,提出一种利用遗传算法优化时延的方法,该方法以接收机钟差改变量和欺骗偏差为寻优准则,在转发器工作范围内寻找符合要求的时延.仿真结果表明,采用遗传算法所得到的时延,对钟差的改变量小于接收机纳秒级的时钟精度,并且欺骗位置在预先设定的范围内,同时结果不再需要修正.该方法可以有效提高转发式欺骗的隐蔽性,为成功实施GPS转发式欺骗提供了参考.     

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.     

GPS伪距差分解算改进模型的研究

差分GPS定位技术是通过基站与移动站之间的空间相关性，来消除公共误差部分，以提高定位精度。伪距差分是目前用途最广的一种定位技术，文章详细列出了GPS伪距差分解算模型的数据处理算法，对于伪距差分中的有关问题提出了改进模型，该模型降低了对基准站接收机时钟的要求。由于基准站的精确坐标已经知道，在计算卫星坐标时，要计算接收机钟差，因此基准站的接收机钟差可以精确获得。     

全球卫星定位系统的数学分析与算法

在卫星时钟、系统时钟、用户接收机时钟同步为前提假设的基础上,描述了用户接收机定位的数学原理;又在以上时钟非同步条件下建立用户接收机位置定量求解模型和算法,在线性化的基础上,用迭代法进行位置求解.为定位软件的设计提供了理论依据.     

GPS/GLONASS组合定位时间系统同步偏差

为研究GPS/GOLNASS组合定位中两个不同时间系统转换到UTC时间系统后存在微小的同步偏差问题,采用方差分量估计的方法解算GPS/GLONASS组合定位系统中不同时间系统的同步偏差,并进行实例计算与分析.研究结果表明:GPS/GLONASS组合定位的精度要优于GPS单系统,GPS与GLONASS的时间系统(各自转换为UTC时间)存在190～270 ns的系统偏差,且使用不同接收机观测的数据进行计算所得到的系统偏差存在一定的差异.     

GPS/CAPS双模软件接收机

在软件接收机的架构下, 实现了GPS和CAPS单模软件接收机的定位解算, 在分析GPS和CAPS导航系统之间卫星识别方式、测距码及扩频方式、时间坐标系、空间坐标系、载波频段及导航电文异同的基础上, 提出了一种GPS/CAPS双模软件接收机结构. 在此结构上, 使用两套天线分别接收真实的GPS和CAPS射频信号, 基于计算机Matlab软件平台, 完成全部基带信号处理以及定位计算等完整过程, 实现GPS和CAPS单模导航系统和GPS/CAPS双模导航系统3种情形下的定位实验, 并对定位结果从准确性和稳定性两个方面进行了分析论证. 实验结果表明, CAPS定位精度与GPS定位精度大致相当, GPS/CAPS双模软件接收机定位结果精度比GPS和CAPS单模软件接收机定位结果精度高1~2 m, 同时GPS/CAPS双模软件接收机定位结果的平均方差最小.     

GPS双星定位方案研究

全球卫星定位系统（GPS）作为迄今最好的导航定位系统之一,获得了日益广泛的应用。但GPS信号容易受到干扰或是中断,从而使定位出现较大误差,甚至是不能正确定位。本文提出用两颗GPS卫星、具有精密时钟的GPS接收板和气压高度表对载体导航定位的方案,并检验此了方案是否能达到在GPS接收机不能正常定位时实现连续定位。     

3颗卫星条件下 GPS三维定位的新方法

提出了一种新型的双天线全球定位系统(GPS)接收机结构方案,用于某些恶劣定位条件下、接收信号的卫星数量较少时对用户位置进行解算.该方法可以在仅接收到3颗卫星信号的情况下,根据GPS的原始数据和伪距,进行较理想的三维位置估计,满足单机定位的精度.建立了基于非线性滤波的位置估计模型,根据该模型的特点,运用平淡卡尔曼滤波算法求解该模型.通过GPS定位实验,验证了该方法的可行性.     

基于多卫星的GPS中频信号生成方法

提出一种GPS中频数字信号的生成方法,以实现信噪比和多普勒频移均可调的多卫星GPS信号的模拟,可为软件接收机技术以及基于微弱信号处理的高灵敏度GPS接收机的研究提供可靠的信息源.根据接收机中信号处理模块的功能架构提出GPS中频信号模型,并使用真实伪距和载波相位等GPS原始数据、多卫星的导航信息和强度可调的噪声信号模型等拟合出GPS的中频信号.通过捕获、跟踪和导航电文解调等实验结果表明,生成的信号完全具备GPS信号的所有特征,可用于软件接收机的定位解算.     

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接收机的定位误差分析

基于Superstar Ⅱ GPS接收机和MATLAB实验平台,实现了所有星座误差及信道误差的修正.重点分析了卫星钟差、电离层误差、对流层误差、地球自转效应等误差及修正方法.参照IGS精密星历,利用Klobuchar模型,电离层误差修正掉约14 m;利用高度角模型,对流层误差平均修正掉4.05 m;地球旋转效应误差最大修正掉约30 m;卫星钟差修正后不超过3.1 m.实验结果最终定位精度17 m,验证了误差修正方法的正确性,为今后进行的GPS接收机研制工作积累了经验.     

GPS receiver performance inspection by wavelet transform

As a powerful analysis tool and the result of contemporary mathematics development, wavelet transform has shown its promising application potentials through the research in the paper. Three aspects regarding GPS receiver performance is tackled: cycle slip detection, receiver noise analysis and receiver channel bias inspection. Wavelet decomposition for double differential observation has demonstrated that this multi-level transform can reveal cycle slips as small as 0.5 cycles without any pre-adjustment processes or satellite orbit information, it can therefore be regarded as a 'geometry free' method. Based on property assumption of receiver noise, signal of noise serial is obtained at the high frequency scale in wavelet decomposition layers. This kind of noise influence on GPSb aseline result can be effectively eliminated by reconstruction process during wavelet reconstruction. Through observed data analysis, the transform has detected a kind of receiver channel bias that has not been completely removed by processing unit of GPS receiver during clock offset resetting operation. Thus the wavelet approach can be employed as a kind of system diagnosis in a generalized point of view.     

GPS接收机原始观测量的模拟实现

研究了ＧＰＳ信号这一类准正弦信号的最大似然参数估计方法，对估计方差的Ｃｒａｍｅｒ Ｒａｏ界进行了分析，采用计算机软件手段获得ＧＰＳ接收机伪距，多普勒频移观测量。为模拟分析ＧＰＳ导航算法，伪距差分ＧＰＳ等提供了客观依据。实验结果表明，利用该软件手段进行ＧＰＳ系统分析和处理是精确直观的，简便有效。     

紧藕合导航系统中的GDOP估算方法

提出一种针对低成本GPS/SINS（global positioning system/strap-down inertial navigation system）紧耦合导航系统的快速选星方法,充分利用SINS的输出估算几何精度因子（GDOP）,避免大量迭代带来的时间消耗,在卫星失锁后或星座分布发生变化时实现快速选星;并在该方法的基础上设计并实现紧耦合导航系统中量测噪声方差阵的在线修正,提高了组合导航系统滤波估计的精度. 试验结果表明,本文方法弥补了传统GPS/SINS紧耦合导航系统中选星时间消耗代价过大、收敛精度较低的问题,并可相应降低设备成本.      

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.     

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。     

Performance Analysis for Regional Satellite Positioning System Based upon GEO/HEO Hybrid Constellation

Scheme of positioning constellation would greatly influence the positioning performance. In this paper, a GEO/HEO hybrid constellation with 3 HEO satellites deployed in 3 orbits and 3 GEO satellites for regional positioning is presented. Firstly, elements for 3 GEO and 3 HEO are optimized from regional visibility for the selected region of interest. Secondly, positioning performance is provided through GDOP(geometric dilution of precision) and PDOP(positional dilution of precision). Simulation results show that similar accuracy with GPS can be gained by this constellation.     

GPS数据格式转换的研究

随着GPS定位技术的不断发展和应用的普及,越来越多的GPS接收机应运而生。但是各GPS接收机的观测数据格式各异,造成不同的GPS数据需要不同的处理软件进行处理,为用户的使用带来了不便,同时也为GPS观测数据的共享形成阻碍。因此,对GPS数据格式的转换进行了研究,提出了GPS数据格式的转换方法。并实现了Trimble 4000GPS接收机的观测数据到标准格式（mNEX）的转换。