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《武汉大学学报(信息科学版)》2021,(6)
俄罗斯全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GLONASS)于2011-10恢复提供全球服务,分析其星载原子钟特性对系统性能评估、完好性监测、卫星钟差确定和预报等具有重要意义。首先基于俄罗斯联邦航天局GLONASS定位、导航、授时信息与分析中心(Information and Analysis Center for Positioning,Navigation and Timing,IAC)提供的2016-01-01—2019-05-11多星定轨解算的GLONASS精密卫星钟差产品,利用包含原子钟相位、频率与频漂参数的二次多项式拟合卫星钟差模型,分析了GLONASS在轨铯钟相位、频率、频漂与星钟模型噪声的长期变化特性;然后采用重叠哈达玛方差计算了铯钟的频率稳定度。结果表明,GLONASS在轨铯钟的相位和频率变化相对平稳;在轨铯钟模型的噪声水平和频漂均值分别为0.7 ns和5.94×10~(-15)/d;GLONASS在轨铯钟千秒频率稳定度保持在10~(-13)量级,频率稳定度随着星钟模型噪声增大而降低;新的卫星钟具有更优良的物理特性和更低的模型噪声。 相似文献
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在基于精密单点定位(PPP)的授时方法中,卫星钟差产品的高精度时间基准至关重要. 针对实时卫星钟差产品时间基准不够稳定的问题,本文采用一组具有原子钟外部输入的国际全球卫星导航系统(GNSS)服务(IGS)跟踪站建立了顾及原子钟变化特性的基准精化方法. 该方法首先采用阿伦方差对不同的IGS跟踪站外接原子钟进行稳定度分析,挑选出一组稳定度高的原子钟用以精化时间基准. 在此基础上,利用阿伦方差分析各台原子钟的噪声参数特征,并确定不同原子钟之间的权比关系. 最终,建立时间基准改正量的随机模型,并计算出精化后的时间基准. 通过实例验证表明:与IGS事后精密钟差产品定义的时间基准比较,改正后的实时钟差基准单天内的标准差(STD)优于0.1 ns,相比于改正前最高提升了93％. 同时,基准改正后的天内万秒稳达到10-15量级,实现了一个量级的提高. 此外,通过相对钟差精度的分析,表明钟差基准修正不影响PPP的定位精度. 相似文献
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GPS卫星钟噪声类型分析 总被引：2，自引：0，他引：2
介绍了原子钟的噪声模型及表征原子钟稳定度的Allan方差,给出了两种(斜率法和两种Allan方差比较法)确定原子钟噪声类型的方法,并利用这两种方法分析了几颗GPS卫星钟的噪声类型,得出不同种类卫星钟的噪声类型不同,同一种类卫星钟的噪声类型也不完全相同。 相似文献
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实时精密单点定位(real time precise point 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4.344 4×10-12,天稳1.102 9×10-14,在时间间隔小于300 s时与铷钟自由振荡稳定度基本一致,大于300 s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。 相似文献
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导航信号经过电子密度不均匀的电离层时,信号的幅度和相位会产生快速随机起伏,即为电离层闪烁。电离层闪烁对接收机信号捕获跟踪以及解调定位都有一定的影响,本文采用理论和仿真的方法分析了电离层闪烁对I,Q支路以及跟踪环路的影响。结果表明:相位闪烁对信号I,Q支路均有影响,幅度闪烁对I支路的影响比较大,在相位闪烁比较强或者幅度闪烁比较强的区域,信号更难跟踪处理。弱闪烁时锁相环(PLL)的跟踪门限约29 dBHz,延迟锁定环路(DLL)的跟踪门限约为20.2 dBHz,强闪烁时PLL跟踪门限约为32 dBHz,DLL的跟踪门限约为22 dBHz。相比而言,载波跟踪环路更加脆弱。同时得到,闪烁越强,载波发生周跳的概率越大,载噪比越高,抗闪烁能力越强。 相似文献
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附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法 总被引：3，自引：3，他引：0
传统精密单点定位(PPP)时间传递算法通常把接收机钟差当作相互独立的白噪声逐历元进行估计,而忽略了钟差参数历元间的相关性。针对这一问题,本文提出了一种附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法。该算法通过利用Kalman滤波对高稳定度的原子钟钟差进行建模,拓展传统PPP时间传递模型中的接收机钟差参数,并给出了Kalman滤波过程噪声协方差和初始状态向量的确定方法。试验结果表明:该算法可以有效避免传统算法时间传递结果需要一定收敛时间的问题,使解算结果更加符合原子钟的物理特性,能够显著提高时间传递结果的精度和稳定性,可将单站时间传递精度平均提高58%,站间时间传递精度平均提高51%。 相似文献
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国内外学者对小波方差理论在原子钟性能分析方面的应用做了一些研究,但相关文献对小波方差的定义及其表征稳定度的特性描述却并不完全一致,这给应用研究造成不便。为此,首先根据时域方差定义的原理,相应地提出了小波方差、重叠小波方差和小波总方差的概念,然后经综合归纳,针对性地选择给出了应用于原子钟频率稳定度估计的"尺度域"小波方差的定义计算公式及等效自由度的计算方法。最后,通过一个算例与时域方差进行比较分析,总结明确了两者的关系及小波方差的特点,从而说明小波系列方差可以有效地进行原子钟频率稳定度的估计。 相似文献
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针对精密定轨与时间同步(ODTS)系统噪声难以准确计算的问题,该文选取了多台外接高精度主动型氢原子频标的监测站,通过对不同监测站钟差作差的方法对系统噪声进行了测试与分析。分别对国际GNSS服务(IGS)和德国地学中心分析中心(GFZ)提供的精密钟差产品进行ODTS系统噪声分析,分别采用IGS钟差产品和GFZ钟差产品进行了实验。结果表明,用阿兰方差表征ODTS系统噪声对在轨原子钟性能评估的影响,系统噪声的万秒和天稳定度均优于卫星钟设计稳定度,使用IGS与GFZ提供的精密钟差产品可以有效对星载原子钟在轨性能进行评估。 相似文献
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Stability, which is significantly related to the loop parameters, is an important factor in the traditional GPS tracking loop design. Through the analysis of phase margin values in the discrete GPS PLL tacking loop, we are able to theoretically reveal the relationship between loop stability, equivalent noise bandwidth B n , predetection integration time T, and loop parameters. We calculate the theoretical limitations for B n T, that is, the product of equivalent noise bandwidth multiplied by predetection integration time, for second- and third-order phase-locked loop, respectively. The results are verified by actual data from GPS receivers. 相似文献
12.
Methodology for comparing two carrier phase tracking techniques 总被引：1，自引：0，他引：1
The carrier phase tracking loop is the primary focus of the current work. In particular, two carrier phase tracking techniques
are compared, the standard phase tracking loop, i.e., the phase lock loop (PLL), and the extended Kalman filter (EKF) tracking
loop. In order to compare these two different techniques and taking into consideration the different models adopted in each,
it is important to bring them to one common ground. In order to accomplish this, the equivalent PLL for a given EKF has to
be determined in terms of steady-state response to both thermal noise and signal dynamics. A novel method for experimentally
calculating the equivalent bandwidth of the EKF is presented and used to evaluate the performance of the equivalent PLL. Results
are shown for both the L1 and L5 signals. Even though the two loops are designed to track equivalent dynamics and to have
equivalent carrier phase standard deviations, the EKF outperforms the equivalent PLL in terms of both the transient response
and sensitivity. 相似文献
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A reduced inertial measurement unit (IMU) consisting of only one vertical gyro and two horizontal accelerometers or three orthogonal accelerometers can be used in land vehicle navigation systems to reduce volume and cost. In this paper, a reduced IMU is integrated with a Global Positioning System (GPS) receiver whose phase lock loops (PLLs) are aided with the Doppler shift from the integrated system. This approach is called tight integration with loop aiding (TLA). With Doppler aiding, the noise bandwidth of the PLL loop filters can be narrowed more than in the GPS-only case, which results in improved noise suppression within the receiver. In this paper, first the formulae to calculate the PLL noise bandwidth in a TLA GPS/reduced IMU are derived and used to design an adaptive PLL loop filter. Using a series of vehicle tests, results show that the noise bandwidth calculation formulae are valid and the adaptive loop filter can improve the performance of the TLA GPS/reduced IMU in both navigation performance and PLL tracking ability. 相似文献
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首先给出典型的原子钟时差观测量模型，包括确定性部分（时差、频差、线性频漂和周期性波动项）、随机性部分（即原子钟噪声）和观测噪声；分析了各分量对应的Allan偏差的表达式。针对部分文献对Kalman滤波器估计原子钟状态原理描述不清晰的问题，描述了原子钟随机微分方程模型和各物理量的含义，从最优估计和低通滤波器两个角度阐述其原理。针对观测噪声过大、存在周期性波动等原因造成无法准确估计原子钟噪声强度的情况，提出了综合Kalman滤波器状态估计结果和Allan偏差图，估计原子钟噪声和观测噪声强度的方法；提出了3种不同的估计线性频漂幅度的方法，并通过实测数据相互验证；针对周期性波动在时差中不明显的问题，结合原子钟随机微分方程模型，提出了综合Kalman滤波器状态估计的结果和对数Allan偏差图估计周期性波动周期和幅度的方法。对两台国产氢钟的实测数据进行了验证，证明该方法物理原理清晰，操作简便易行，具有实用性。通过该方法可以外推得到所有平滑时间的Allan偏差估计值。 相似文献
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精密单点定位(PPP)技术起初主要面向定位与导航等位置应用. 近年来,PPP技术逐渐成为时间传递等非定位应用的一种重要且有效的手段. 如今,具有更高稳定性的氢原子钟也被越来越多的测站用来提供时间频率基准. 而传统的PPP时间传递方法通常在数据处理时将接收机钟差参数视为白噪声(WN)参数进行处理,并未充分利用原子钟的高稳定特性. 因此,基于实测数据计算得到氢原子钟的经验方差,提出了一种接收机钟差参数的约束方法来提高PPP时间传递性能. 通过三条时间链路进行验证分析,结果表明:相较于传统的PPP时间传递方法,提出的基于接收机钟差约束的PPP时间传递方法在整体上具有更高的稳定性,其中短期稳定性可以实现量级的提升. 相似文献
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The tracking performance of a Phase Lock Loop (PLL) is affected by the influence of several error sources. In addition to thermal noise and dynamic stress error, oscillator phase noise can cause significant phase jitter which degrades the tracking performance. Oscillator phase noise is usually caused by two different effects: Allan deviation phase noise is caused by frequency instabilities of the receiver's reference oscillator and the satellite's frequency standard. It can be termed as system-inherent phase noise and is relevant for both static and dynamic applications. “External” phase noise, however, is caused by vibration and is a major problem for dynamic applications. In the context of this paper, both types of phase noise will be modeled and the resulting integrals will be evaluated for PLLs up to the third order. Besides, phase jitter induced by thermal noise and signal dynamics will also be discussed, thus providing all necessary formulas for analyzing the performance of a phase lock loop in case of different forms of stress. Since the main focus is centered on the effects of oscillator phase noise, the overall PLL performance is graphically illustrated with and without consideration of oscillator phase noise. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. 相似文献
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当前的DGPS水下立体定位是基于水面上的基线面阵双曲线定位系统,对于信号接收器位于同一个垂直平面内时并没有给出具体的定位模型。利用垂直面阵上信号接收机的几何关系自定义坐标系,通过测边网解算方法计算出它们在所定义的坐标系中的坐标。水下声源发射器发射信号,经过一段时间后,各信号接收器接收到信号,利用示波器和信号处理技术得到各信号接收器接收时刻的时间差。通过建立距离交汇模式的定位模型,解算出水下声源发射器的三维坐标。结合在湖北清江的多目标水声信号识别与检测试验,根据实际测得的相关数据解算出水下目标发射器的坐标。由于此定位方法不需要GPS精密时钟,节约了定位成本。适合船体携带,操作方便。为水下目标定位提供了一个新的方法。 相似文献