一种实时双频电离层修正方法

电离层延迟是影响GPS绝对定位的重要因素。比较常用的电离层延迟修正方法有模型方法和双频方法。模型方法和使用双频码伪距的方法精度有限。使用双频载波相位进行电离层延迟计算需要求解整周模糊度,计算复杂。本文提出了一种同时使用GPS双频码和载波观测量进行电离层误差修正的方法。使用卫星信号模拟器生成信号并用接收机实时接收,用此方法计算出电离层延迟值,并与真值进行比较,计算误差为厘米级。最后,接收真实卫星信号并计算了真实电离层延迟,并与使用Klobuchar模型方法计算出的电离层延迟进行了比较。     

基于多观测方程融合的北斗卫星周跳探测方法

列车在利用北斗卫星载波相位高精度定位时,载波相位数据需要进行周跳的探测与修复.由于载波观测方程受接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟和多路径等误差的影响,对一个观测方程使用卡尔曼滤波法探测周跳有其局限性.本文提出多观测方程融合法探测周跳,利用自适应卡尔曼滤波对多观测方程分别进行探测,得到相应的探测结果和协方差矩阵,并通过加权最小二乘法进行融合,求得最优的周跳结果.经实测数据计算,本文提出的方法能够判别北斗卫星的钟跳和周跳,同时具有减小误差影响,提高特殊组合情况下的周跳探测能力,且探测精度高.     

基于北斗三频组合观测值的精密定位算法研究

北斗卫星导航系统可通过观测3个频率组合信号的相位值来获得定位信息。利用三频组合产生的频率具有组合噪声小和电离层延迟小的优点,可以有效地减少单频测量过程中产生的误差。在介绍三频导航观测模型和定位原理的基础上,利用三频载波相位观测值进行周跳探测,分析了导致模糊度产生的原因以及解算模糊度的3种算法,通过仿真,验证了利用无几何无电离层模型可以有效地实现对多频组合模糊度的解算。     

联合超宽巷组合和电离层残差的北斗三频周跳探测与修复

周跳的探测与修复是实现导航定位的必要条件.北斗信号具有三频特性,在构造周跳检验量时具有更大的优势.利用北斗三频载波数据对周跳探测与修复算法进行了详细研究.首先,详细介绍了一种联合超宽巷组合和电离层残差法的周跳探测与修复算法;然后,通过设置不同的周跳条件对该算法进行了验证计算.计算结果表明,针对不同大小的周跳和不同频率上同时产生的周跳,算法均能进行精确修复,且算法具有较高的精确性和可靠性.     

基于分步无电离层组合的北斗三频长距离参考站间宽巷模糊度解算方法

针对北斗三频长距离参考站间宽巷(含超宽巷)模糊度解算中存在的问题,分析了影响宽巷组合(WLC)法、载波伪距组合的无几何无电离层(GIF)法及分步无几何(TCAR)法的主要因素及各自的局限性.在此基础上,基于参考站间基线已知的特性,提出了一种分步解算的无电离层(SIF)方法.首先采用载波伪距组合求解(0,-1,1)超宽巷模糊度,利用模糊度已固定的(0,-1,1)载波观测值与第2个宽巷/超宽巷观测值组成载波无电离层组合,同时分析了残余几何项误差对模糊度解算的影响.最后采用了一组长度为265 km的实测北斗三频基线数据进行了实验验证.实验结果表明,所提SIF方法能够有效消除长基线情况下电离层延迟的影响,同时受观测值噪声的影响较小.     

基于单站GPS数据的GPS系统硬件延迟估算方法及结果比较

从GPS数据中解算电离层TEC的最大误差源是硬件延迟。作者介绍了两种解算电离层TEC和硬件延迟的方法。利用单站的GPS双频数据,计算了2004年电离层TEC和硬件延迟,对两种方法得到的硬件延迟进行了比较,并且和欧洲定轨中心的公布结果进行了对比,同时分析了不同纬度台站数据解算硬件延迟的误差特点。结果表明:这两种方法均可以解算TEC和硬件延迟,结果是可靠的。解算的硬件延迟的标准偏差与观测站的纬度有关,在中国区域,纬度越低,估算的硬件延迟偏差越大,对这一情况进行了分析。     

基于单站GPS数据的GPS系统硬件延迟估算方法及结果比较

从GPS数据中解算电离层总电子含量(TEC)的最大误差源是硬件延迟。作者介绍了两种解算电离层TEC和硬件延迟的方法。利用单站的GPS双频数据,计算了2004年电离层TEC和硬件延迟,对两种方法得到的硬件延迟进行了比较,并且和欧洲定轨中心的公布结果进行了对比,同时分析了不同纬度台站数据解算硬件延迟的误差特点。结果表明：这两种方法均可以解算TEC和硬件延迟,结果是可靠的。解算的硬件延迟的标准偏差与观测站的纬度有关,在中国区域,纬度越低,估算的硬件延迟偏差越大,对这一情况进行了分析。     

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CORS进行格网化电离层TEC实时监测

为了实现对区域电离层的实时监测,利用连续运行参考站观测到的双频GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)信息.根据卫星和接收机硬件延迟在一定时间内比较稳定的特点,利用前一天计算的硬件延迟值来修正当日卫星传播路径上的总电子含量值,从而获得实时的电离层总电子含量.由此建立单历元多站多项式模型,结果表明:当基站间距离平均约为250 km时,由7个基站共同建立的实时模型内外符合精度平均优于0.8 TECU(1TECU=1016电子数/m2),将实时模型计算的电离层延迟改正信息应用于静态单频PPP定位中,点位精度能够达到0.3~0.4m,与不进行电离层延迟改正的单频PPP定位结果相比提高80%左右.因此,进一步结合格网技术,可以实现区域电离层总电子含量的实时监测.     

北斗三频无几何相位组合实时周跳探测与修复

针对周跳实时探测与修复问题,在详细研究无几何相位组合和伪距载波组合原理的基础上,采用伪距载波组合辅助无几何相位组合的方法进行周跳探测与修复。根据北斗三频数据的特点讨论周跳检验量的选择标准,利用最优的周跳检验量对北斗三频数据周跳探测与修复处理。最后利用北斗三频实测数据对本算法的精确性和可靠性进行验证,计算结果表明本方法能有效准确地实现周跳的实时探测与修复。     

多频GNSS接收机自主完好性监测性能分析

通过对多频接收机的不同频点电离层延时模型的研究,建立起一种新的多频完好性监测方法;并针对测量误差协方差不为对角阵的问题,提出了一种新的易于在用户接收机中实现的预白化处理方法;此外,针对不同频点数的RAIM算法进行了分析。研究结果表明,多频算法可以消除电离层延时误差,定位误差可以降低到10 m以内;当伪距偏差低于50 m时,多频RAIM算法仍然可以进行故障星的检测与识别。仿真分析证明了三频RAIM算法相对双频算法的优越性,对未来的多频接收机自主完好性算法的研究具有很好的理论意义和实用价值。     

基于TGD/DCB改正的BDS多频单点定位精度分析

文章研究不同频点的无电离层组合模型中时间群延迟(time group delay, TGD)和差分码偏差(differential code bias, DCB)对定位结果影响的差异,给出了北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)双频/三频无电离层组合TGD和DCB改正模型,利用IGS测站数据进行标准单点定位(standard point positioning, SPP)和精密单点定位(precise point positioning, PPP)实验。实验结果表明:对于SPP,定位精度平面方向小于5 m,U方向小于10 m,定位精度提升显著且精度改正为m级,经模型改正的平面方向精度提升大于70%,U方向精度提升大于28%,其中DCB改正效果略优于TGD改正;对于PPP,经模型改正后的定位精度提升并不明显,但加快了滤波的收敛速度;对于PPP,在未经模型改正的情况下,接收机钟差和模糊度参数吸收了绝大部分的误差改正,而对流层延迟参数受到的影响较小。     

卫星导航接收机中载波和码NCO的研究与实现

载波和码数控振荡器（NCO）是卫星导航接收机中的重要组成部分.论述了卫星导航接收机中载波和码NCO的组成、工作原理和作用,根据工程实现的要求确定了基本参数和基本结构,NCO相位累加器的位数N为32,利用verilog HDL语言在Quartus II 9.1中具体实现了载波和码NCO的设计,利用ModelSim6.3g完成了载波和码NCO的仿真,并在现场可编程逻辑器件（FPGA）中进行了下载实现.设计的载波和码NCO已应用于某具体接收机中,通过仿真和接收机测试,验证了设计的载波和码NCO性能满足卫星导航接收机的要求.     

顾及强电离层活动的三频周跳探测与修复算法

高效精确的周跳探测与修复算法是实现高精度导航定位的前提条件。鉴于常规算法易受到电离层影响,本文利用一个三频无几何无电离层码相组合和两个无几何相位组合构建周跳检验量,该周跳检验量能够有效地强电离层活动对周跳探测的影响。通过三频GNSS实测数据对本文算法的正确性和有效性进行验证,计算结果表明本文算法能够在强电离层活动下正确地实现周跳的探测与修复。     

三频无几何无电离层组合周跳探测与修复算法

为解决电离层活跃期的周跳探测问题,根据无几何无电离层组合特性,构造3个线性无关的三频伪距载波相位组合作为周跳检验量,并以相位电离层残差二阶差分值作为周跳修复验证量。通过对电离层活跃期内全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)三频观测数据进行处理,验证算法的可靠性和有效性。结果表明:算法可以有效地探测与修复在电离层活跃期内的三频周跳,并适用于三频实时动态的周跳处理。     

利用多参数估计法解算对流层延迟

由于对流层引起的真空光速、气温、气压和温度的变化使码和载波的观测值受到时延的影响,本文把电离层延迟、卫星和接收机钟差、整周模糊度作为未知参数,利用多参数估计法建立误差方程、法方程来解算对流层的延迟。     

采样频率偏移对卫星导航接收机的影响

为避免采样频率偏差给卫星导航接收机带来的符号位滑动、伪随机噪声码相位移动和载波相位偏差等问题,提出了一种改进的频率偏差估计方法．接收机的码跟踪环路以码速作为时间基准,对采样频率实际值与标称值之间的偏差进行跟踪,环路稳定后得到该偏差的估计值,其采样频率的准确度可提高到10^-7量级．将该估计值补偿到载波锁相环中。可减小由采样频率偏差带来的相位误差和多普勒频移偏差,从而使得导航接收机能正确解调信号,进一步提高了输出载波相位的准确度,为实现更高精度的定时和定位提供了可能性．     

矢量延迟锁定环码跟踪偏差产生机理研究

矢量延迟锁定环（VDLL,Vector Delay Lock Loop）是一种直接估计接收机状态（位置,速度和钟差等）进而实现对各路可见卫星信号PRN序列的跟踪的方法.不同卫星信号到接收机的传输时延由接收机和卫星的位置决定,它们满足特定的几何关系,VDLL通过对各路卫星信号传输时延之间相关信息的提取,达到降低跟踪门限的目的.目前国内外对VDLL算法的研究均默认了VDLL跟踪的无偏性,给出了VDLL算法的理论计算结果,发现VDLL算法会导致码跟踪偏差,并通过理论计算和实验仿真验证了该问题,该码跟踪偏差会导致定位解算出现较大的偏差,因此必须加以修正.     

电离层对GPS测量的影响

GPS作为一种无线电导航系统,受到很多误差源的影响,即:卫星轨道误差、卫星钟差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径误差、接收机钟差和测量噪声等误差。其中,自从SA(Selected Availability)于2000年5月1日取消以后,电离层误差是最大的一项误差。电离层延迟对GPS定位的影响结果,主要体现在定位精度的降低和定位方法的限制等方面。电离层使接收到的GPS信号产生延迟,从几米到百米以上。如果不考虑这种影响,就会严重降低GPS定位和授时的精度。因此,电离层误差是GPS测量中的主要误差源,必须加以改正。本文介绍了电离层对GPS定位的影响,包括码群延迟(即绝对测距误差)、载波相位超前(即相对测距误差)、多普勒时延(即距速误差)以及信号衰减(即振幅闪烁),并论述了影响电离层密度的因素。     

三频载波多普勒组合的北斗星载钟短稳评估方法

针对北斗系统目前尚无公开的精密钟差产品,一般用户无法获取精确的卫星钟短期稳定度参数的问题,提出一种适用于北斗系统的较容易实现的星载钟短稳评估方法。该方法基于单站接收机的观测数据,构建三频无电离层载波多普勒组合量,估算星载钟的相对频偏,并以此评估其稳定度特性。利用北斗观测数据对该方法进行有效性验证,并与通常的精密定轨与时间同步算法(ODTS法)以及平滑广播星历方法(SBE法)进行对比,最后,给出利用该方法对目前在轨的所有14颗北斗卫星(截止至2012-12)星载钟短稳的评估结果:6×10-12(τ=1 s),1×10-12(τ=10 s),4×10-13(τ=100 s)和2×10-13(τ=1 000 s)。该方法与这2种算法的结果一致,10 000 s平滑间隔内相对误差小于10%,三频组合相比单频评估精度大幅度提高,以较简单的方法实现了与复杂算法相当的精度。