摘要：陆地探测四号01星(LT4A)是全球首颗地球同步轨道合成孔径雷达业务卫星，依赖星载高轨GNSS导航接收系统实现在轨导航，并首次工程化应用于地面精密定轨任务。对星载高轨GNSS导航接收系统的在轨表现和工程化设计进行分析研究，通过星载BDS和GPS实测漏信号数据，进行了星载观测数据质量评估，并重点研究了利用星载高轨GNSS漏信号进行事后精密定轨的性能。研究结果表明，LT4A星载高轨GNSS导航接收系统可稳定捕获和跟踪BDS B1I和GPS L1频点的导航信号，满足卫星在轨实时和地面事后定轨精度需求。采用星载BDS+GPS联合精密定轨，重叠轨道内符合精度径向优于1.87 m,三维优于3.07 m;外符合精度径向优于1.81 m,三维优于4.71 m。针对高轨导航收星特点及卫星应用时效性需求，定轨系统可全流程自动化运行，保证轨道平滑及连续性，控制勒让德高阶误差引入，相关成果可应用于中国后续搭载GNSS接收机的高轨对地观测卫星计划。

摘要：由于包含零偏状态的捷联惯性导航系统(SINS)运动学方程不再具有群仿射性质,当前不变扩展卡尔曼滤波(EKF)算法设计过程中并未将零偏纳入具有几何性质的运动学方程。本文通过构建一个群和群作用使得包含零偏状态的运动学系统满足等变性质,能够自然地处理包含陀螺零偏和加速度计零偏的惯性基组合导航系统问题,而且能从理论上降低导航状态误差动力学的线性化误差。尽管基于不变EKF的组合导航受到广泛关注,但较少研究在世界坐标系上展开基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航研究。因此,本文提出一种世界坐标系上基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航系统。与当前流行的不变EKF不同,本文构建的等变误差建立在一个对称的基础上,该对称适当地包括群结构中的所有状态。试验结果表明:相对于右不变EKF,本文提出的滤波算法在不同大失准角情况下具有较好的瞬态响应;同时,世界坐标系下的紧组合导航在利用抗差模型后有效地提升了滤波稳健性。

摘要：研究了基于微电子机械系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)的惯性导航系统的短时相对高程测量精度,设计了“惯性高度尺”算法,进行了桌面测高和楼层测高两个验证性实验。分析了不同运动条件和运动时间下“惯性高度尺”的测高精度。基于零速修正技术提出了一种分段测量的方法。实验结果表明,桌面测高可实现毫米级精度(相对误差0.17%),楼层测高可实现多层厘米级和单层毫米级测量精度(相对误差分别为0.22%,0.06%)。测量误差与载体的姿态动态和运动时长成正相关。实验验证了MEMS惯导用于高度测量具有较高可行性,稳定的运动条件和较快的测量时间能够提高测量精度。

摘要：对全球电离层反演数据处理中的计算密集型任务进行分析,针对数据预处理、组建法方程矩阵、参数预消除和法方程矩阵求逆等主要模块设计了基于OpenMP（Open Multi-Processing）的并行计算方案。该实验方案在单台服务器下实施,通过算例验证了本文并行计算方案的有效性和可靠性。实验结果表明：采用并行计算后,全球电离层快速解执行时间只需要10~13 min,计算速度加快了约6倍;最终解执行时间只需要39~47min,计算速度加快了约5倍。本文全球电离层模型精度约为2.8~3.8TECU,最终解模型精度相比快速解精度提高了约0.2TECU,与IGS各个分析中心电离层产品精度基本相当。

摘要：微电子机械系统惯性测量单元(MEMS-IMU)因其精度低且温度敏感性大,以及传统安装方式通常存在航向角不可观等原因,在车载导航和轮式机器人应用场景中表现为定位误差迅速累积。为解决上述问题,设计了一种将MEMS-IMU安装在载体车轮中心的导航方案。利用MEMS-IMU与车轮一起旋转的运动特性,提取出运动速度信息,并结合运动约束构造了三维速度观测信息,从而改善最终的组合导航性能。该方案从安装方式和算法设计层面取代了对里程计传感器的依赖。基于轮式机器人的实测结果表明,该方案的平面定位误差(均方根值)相比于传统安装MEMS-IMU的导航方案降低了58.53%,相比于传统MEMS-IMU和里程计组合导航方案降低了29.67%。

摘要：截至2020年7月,北斗系统在轨工作的卫星包括15颗北斗二号卫星和30颗北斗三号卫星,其中北斗二号系统(BD-2)大部分卫星已经接近使用寿命甚至超期服役,对其卫星钟性能进行全面评估十分必要。利用2019年365天的星地无线电双向比对钟差数据,从钟差数据质量、频率准确度、频率漂移率和频率稳定度等方面,对包括4颗备份卫星在内的所有BD-2在轨卫星原子钟的性能进行了评估。结果表明,目前BD-2系统所有卫星钟运行状况良好,频率准确度为3.38×10^-11,漂移率为6.27×10^-14/d,万秒稳定度为9.93×10^-14,天稳定度为4.70×10^-14;其中4颗备份卫星的各项指标均未出现较大值,性能十分稳定,准确度为4.42×10^-11,漂移率为9.13×10^-14/d,万秒稳定度和天稳定度处于较好水平,分别为6.81×10^-14和3.15×10^-14。因此,所有BD-2系统在轨卫星钟的各项指标符合设计要求,为实现北斗二号系统向北斗三号系统的顺利平稳过渡提供保障。

摘要：利用单频接收机实现大范围、高精度快速实时定位是卫星大地测量研究的热点和难点问题之一.本文提出了一套基于连续运行参考站系统(CORS)的误差实时建模数据处理方法,设计并实现了一种新的GPS单频接收机实时精密单点定位服务方法.然后,利用山西省CORS网内一组实测动态数据,以及从湖北省CORS网和武汉市CORS网选取的一组实测静态数据进行测试,验证分析了所提出方法用于实时定位服务的可行性.结果表明:对于站间平均距离小于71km的参考网,网内单频用户按照实时处理模式,在经过数秒钟的初始化后即可获得厘米级的动态精密单点定位结果.这为GPS单频接收机用户实现快速实时精密单点定位提供了一种可行的新方法.

摘要：实时精密单点定位(real time precisepoint positioning,RT-PPP)技术可实现亚纳秒级、天稳定度达到1×10^(-14)量级的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)单向授时。时钟调控直接影响输出时频信号的稳定度性能,但调控参数不合适时将破坏振荡器的短期稳定度。面向振荡器短期稳定度和RT-PPP长期稳定度最优组合,构建了RT-PPP时频接收机的锁相环时钟调控模型,分析了调控系统噪声,提出了一种二阶锁相环调控参数设计方法。利用RT-PPP时频接收机对所提出的调控模型和参数设计方法进行了实测验证,结果表明,利用所设计的时钟调控模型和参数,RT-PPP时频接收机的频率稳定度可达秒稳4.3444×10^(-12),天稳1.1029×10^(-14),在时间间隔小于300s时与铷钟自由振荡稳定度基本一致,大于300s时与RT-PPP稳定度基本一致,能很好地组合振荡器短期稳定度和RT-PPP长期稳定度优势。

摘要：全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术可利用信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)数据包含的多路径信息反演潮位,但通常需限制仰角范围,导致可用数据量少以及时间分辨率不足。针对上述问题,提出一种数据质量控制方法,重构SNR残差序列获得仅受多路径影响的SNR序列,再设计并训练Transformer神经网络模型对数据进行分类,在潮位反演前筛除无效SNR数据,将高仰角数据纳入可用范围。实验表明,该方法可大幅度提升高仰角数据有效率,将反演站点的可用数据仰角范围扩展至5°~30°,从而显著提升可用数据量和潮位反演值的时间分辨率,对利用GNSS-IR技术的海啸、风暴潮实时监测等应用和长期海平面变化等海洋研究具有重要意义。

摘要：北斗三号卫星导航系统(BeiDou-3 navigation satellite system,BDS-3)的信号体制经过重新设计,提供B1I、B3I、B1C、B2a以及B2b 5个频点的公开服务信号。从伪距多路径、信噪比、无几何无电离层相位组合(geometry-free ionosphere-free phase combination,GFIFP)观测值特性等方面,对BDS-3卫星公开服务信号的观测数据质量进行分析评估。结果表明,BDS-3卫星信号的多路径噪声水平优于北斗二号系统卫星,且未发现与高度角相关的系统偏差,B1C受多路径及噪声的影响更为显著;不同信号组合的GFIFP序列都呈现出与卫星相关的周期性系统误差,峰值约为2 cm。对BDS-3卫星采用“一步法”精密定轨,分别采用B1I&B3I与B1C&B2a的双频无电离层组合,使用轨道边界不连续性以及卫星激光测距进行轨道精度检核,结果表明,在可用观测数少于B1I&B3I的情况下,B1C&B2a解算的轨道精度达到与B1I&B3I相当的水平,轨道径向的内符合精度分别为6.1 cm、6.6 cm。