星历误差相对改正的虚拟基准星差分方法

为了解决星钟和星历相对改正的广域差分新方法在非静止轨道卫星星座中的应用难题,提出以虚拟卫星作为基准星的星历误差相对改正方法,简称虚拟基准星差分原理,重点阐述了虚拟基准星的伪距误差构造方法.通过对这种原理的定性分析,得出差分改正可以使星钟和星历误差对定位的影响基本消除,用户定位误差趋近于零;通过对用户差分性能的定量分析,得出这种差分方法对GEO,MEO以及混合星座等各种卫星导航系统中均具有通用性及星钟和星历异常不敏性.仿真结果表明,在伪距测量噪声通过某种方法有效消弱或消除后,可使差分用户的实时定位精度保持在几分米以内.     

基于卫星双向时间传递技术的星座自主时间同步与测定轨

1课题意义 随着卫星导航、飞行器编队等航天活动的深入开展,对星座自主时间同步和自主定轨产生了重大需求。在这种需求背景下,本课题开展星问双向时间同步方法的研究,并开展星座自主时间同步和定轨的仿真计算和分析。本课题研究成果对于发展我国卫星导航系统具有重要参考意义。     

应用于CAPS的气压测高虚拟星座

介绍将气压测高方法作为虚拟星座应用于基于通信卫星的中国区域定位系统（Chinese Area Positioning System,CAPS）,以补充和改善三维定位的可用性．气压测高方法,是利用地球大气中气压随高度变化的关系,在测量大气压的情况下以获得该处的地平高度．困难在于,在不同地区和不同气象条件下,气压随高度的关系是变化的,因此需要获得该测高地区的参考高度上的实时气压值,才能获得较高的精度．将这种测高方法应用于卫星导航系统的最大困难在于,在卫星导航覆盖的广大地区内,如何获得参考高度上的实时气压值．介绍了解决这个难题的一种新方法,即通过卫星通信收集中国及周边1860个已知高度的气象台站的实时气压和温度值,并统一进行时间外推预报．为减少数据量,对数据进行分区和编码,然后通过CAPS系统的导航电文将这些信息传送给CAPS用户接收机．经过接收机的内插处理,获得该接收机位置附近的参考气压和参考温度,并结合接收机实测的气压和温度值,求得该点高度值．文中介绍了计算原理、计算公式、资料收集、编码、预报、内插方法、导航电文传送、误差情况和分析,同时对该方法的优点和不足进行了较详细的讨论．     

卫星导航系统时间频率性能测度方法研究

对导航系统中的时间频率性能进行评估较为复杂.目前已知的时间频率测试主要是针对单机和分离部件,就时间频率体系整体来研究测试评估方法还较少.通过对导航系统中的时间频率体系的分析,提出从时间频率链性能带限和时间频率的可微度两个方面进行整体性能的分析和测评.时间频率性能带限主要用于分析评估时间频率技术指标分解的合理性、各关联内容技术指标的协调性和一致性.时间频率可微度主要用于分析评估时间频率信号和数据的平稳性.通过可微度分析计算,来评估数据更新、参数建模、模型预报,以及冗余切换、信号控制和保持驾驭的策略和技术的有效性.本文提出并使用这两个概念,研究了对卫星导航系统中的时间频率的一种测试评估方法.     

一种基于自适应谱线分离的大功率抑制干扰方法

基于有效抑制各种大功率窄带和宽带干扰这一目的,提出了一种利用自适应谱线增强器分离并抑制的方法.该方法通过多个IIR格型陷波器级联将干扰信号和有用信号完全分离,再通过减法器恢复出待处理的期望信号.讨论了基于相位一致性逼近准则对多个IIR格型陷波器级联系数的全局化设计,并通过一个跳频信号检测实例,分析了干扰信号的分离和消除程度.仿真结果表明,除同频干扰外该方法能将大功率窄带和宽带千扰几乎完全分离和抑制,为恶意干扰环境下的通信接收机增强免疫力提供了一种有效的解决方法.     

CAPS导航信号的地面发射时间同步和载波频率控制

中国区域定位系统（CAPS）的卫星上不装载原子钟,CAPS导航信号在地面产生并能达到与装载高性能星上原子钟同样的效果．达到这个效果的主要手段是导航信号地面发射时间同步和载波频率控制调整．从导航信号形成的流程分析了各时间信号的同步要求,论述了CAPS地面导航信号的发射时间同步的理论和方法;根据高精度卫星测速信号源的条件,构建导航信号载波频率和频率链,提出通过对载波频率的实时控制预偏实现CAPS测速．并对该方法能够达到的精度进行了分析．试验测试结果表明,CAPS发射信号时间同步精度约为0.3ns,测速信源精度约为4cm／s．结果表明所提出的发射时间同步和频率控制理论与方法是可行的．     

内含伪距差分功能的虚拟卫星原子钟

卫星原子钟是类GPS系统工作的基础,由卫星原子钟控制导航信号发射的时间和频率．在中国区域定位系统中,租用现有的通信卫星实现卫星导航,星上不配备卫星原子钟,在这种情形下,类GPS系统的基于卫星原子钟的时间同步方式不再适合．研究提出虚拟卫星原子钟的方法。可以实现无星载原子钟的卫星导航．采用虚拟卫星原子钟,将信号从地面发射的时间延迟到信号从卫星发射的时间,可以实现类GPS系统相同的伪距测量功能．虚拟卫星原子钟不但可以实现导航,并且还具有伪距差分功能,可以抵消星历误差,提高导航定位精度．虚拟卫星原子钟不但实现了无星载钟的导航系统,而且实现了一个具有差分功能的卫星导航系统．     

基于通信卫星的共视授时方法

中国区域定位系统(CAPS)通过租用多颗GEO通信卫星上的转发器资源,可在中国区域实现定位、授时和测速服务.本文提出一种基于通信卫星的共视授时方法,该方法利用CAPS系统的通信卫星以及测定轨站资源,通过导航电文发播基准站授时偏差模型参数,用户通过单向接收卫星信号结合从电文中解调计算得到授时偏差数据,改正单向授时结果,实现共视授时.该方法精度优于5 ns,是目前精度较高的实时授时方法.用户只需单向接收CAPS授时信号,不需要事后数据交换,可以实时获得服务.本文详细介绍了基于通信卫星的共视授时原理,并搭建试验系统,测试验证提出的CAPS共视授时性能.西安-喀什、西安-三亚两长基线的试验结果表明CAPS单星共视授时精度优于GPS单星共视结果, CAPS共视授时可为用户提供优于5 ns的高精度授时服务.     

广域差分系统中的卫星钟差改正方法

在深入分析星钟和星历分离的广域差分原理的基础上, 利用简易的广域差分仿真平台, 分析了这种原理在差分站时间同步时采用的绝对分离, 以及在主差分站同步、副差分站时间不同步时采用相对分离这两种方法的异同, 分两步给出了副差分站不同步时卫星钟差一站式改正方法, 提出并重点讨论了星钟二次改正的逆向推理算法. 仿真分析得出当差分站采用码相位的伪距测量时, 采用这种钟差改正方法可以实现5~7 ns的授时精度, 当差分站采用载波相位平滑伪距时, 这种钟差改正方法可以实现1~3 ns的授时精度.     

基于自适应Kalman滤波器的原子钟信号预测方法

给出一种Kalman滤波器噪声方差阵的自适应更新方法, 该方法在进行原子钟参数估计时不需要预先输入噪声参数, 且噪声参数在递推过程中自动更新并随噪声改变而自适应改变. 利用国家授时中心标准时间(UTC(NTSC))与铷原子钟的钟差数据进行了验证, 结果表明, 效果优于一般的Kalman滤波器. 