卫星位置,速度,钟差和钟漂计算

GPS时钟技术方案

GPS时钟系统 目录 5、GPS时钟系统 (2) 5.1系统功能 (2) 5.1.1卫星接收转换系统 (2) 5.1.2 中心母钟 (2) 5.1.2.1高精度石英基准时钟 (2) 5.1.2.2信号处理切换 (2) 5.1.2.3中心监控及故障报警 (3) 5.1.2.4系统信息显示 (3) 5.1.2.5中心传输接口 (3) 5.1.2.6内部在线不间断电源 (3) 5.1.3监控计算机(软件名称:UNITIME) (3) 5.1.3.1硬件要求 (4) 5.1.3.2系统监控软件 (4) 5.1.4子钟 (4) 5.1.4.1指针式子钟 (4) 5.1.4.2数显式子钟的功能 (5) 5.2 系统组成 (5) 5.2.1卫星接收转换器 (5) 5.2.2中心母钟 (6) 5.2.3监控计算机(软件名称:UNITIME) (7) 5.2.4数字式日历子钟 (7) 5.2.5指针式子钟 (8) 5.3系统部署 (8) 5.4系统连接 (8)

5、GPS时钟系统 5.1系统功能 5.1.1卫星接收转换系统 卫星接收转换系统为整个时钟系统提供绝对准确的时间基准,其核心是全球卫星定位系统(GPS)信号接收天线和信号接收转换器,自动接收并以GPS时间信号作为系统标准时间信号。 GPS接收转换系统是以目前形成的全球卫星定位系统(GPS)的卫星信号传输网络为基础,接收并分析卫星信号进而获得时间信息。GPS时间信号的特点是覆盖全球、精度高、无累积误差,是全球统一的时间标准。经GPS 接收转换系统处理后,时间信号以两种方式向时钟系统及其它应用设备发送信号,两种方式的信号在设备上均采用: 1、标准秒脉冲信号:精度为110nS,信号无累积误差; 2、全时标信号:信号含年、月、日、时、分、秒数字信号。 5.1.2 中心母钟 中心母钟是整个时钟系统的核心,通过GPS卫星时间接收器接收标准时间,并传输给系统内各级时钟设备,使整个时钟系统保持同步并监测管理系统的运行状况。如果系统需要,可以采用主备冗余设计,在系统需要时,自动切换。 5.1.2.1高精度石英基准时钟 由高精度的石英振荡器通过分频及译码电路产生高精度时间信息,作为中心母钟的自身时间基准。当GPS时间信号不能完整获得时,系统将采用中心母钟自身的时间基准同步系统。中心母钟的自身时间基准精度高于0.1秒/天。 5.1.2.2信号处理切换 信号处理切换单元接收来自卫星接收转换系统的标准时间信号,用以同步自身时间精度,并将同步信号通过系统接口传送给子钟、监控计算机和其它系统,同时与之相关联设备的工作信息、指令也需经信号处理单元处理后再进行相应的馈送、显示、动作等。 当GPS接收转换系统的标准时间信号无法完整获得时,时间信号处理

卫星时钟服务器简述

卫星时钟服务器简述 一、卫星时钟服务器原理及构成 卫星时钟服务器主要是由接收单元、时钟单元和输出单元3部分组成。接收单元以接收的无线和有线时间基准信号作为外部时间基准(例如GPS、北斗卫星信号和IRIG-B 码等),接收单元含内部时钟源(晶体钟或原子钟)。时钟单元从接收单元获取时间源,并按照优先级选择一路时间源为当前使用的时间源。时钟单元使用选中的时间源对内部时钟对时。使内部时钟源与外部源同步,然后以内部时钟控制输出单元输出信号。输出单元输出各类时间同步信号和时间信息。 卫星时钟同步系统利用RS232接口接收gps卫星传来的信号,然后经过CPU中央处理单位的规约转换,将当地的时间转换成满足各种要求的接口标准。譬如 (RS232/RS422/RS485)和时间编码输出(IRIG-B码,ASCII码等)。现行的gps卫星和时钟同步系统支持硬件对时(脉冲节点PPS、PPM、PPH)、软件对时(串口报文)、编码对时(IRIG-B码)和网络NTP对时,满足国内外不同设备的对时接口要求。 卫星时钟服务器,从字面意思来了解就是从卫星上获取时间,通过内部的科技手段处理后,从设备上输出多路网口,多路路串口时间信息和经纬度位置信息。 其中1路网口通过NTP/SNTP协议可以在同一时间给不同的物理隔离的局域网进行授时。同时也可以进行跨网段授时,互不影响,也可以互为冗余备份。 每路串口有标准的GPS时间信息,输出的方式为标准GPS语句和经纬度位置信息。 目前,世界上主要的卫星导航授时系统且技术相对成熟的有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和我国的北斗卫星导航授时系统。这些卫星授时系统可以提供10纳秒级的授时精度。 二、卫星时钟服务器厂家现状 国内从事卫星时钟服务器的厂家不是很多,其中专注时间频率研究生产销售的厂家更是少之又少。这些单位有三大类:专门代理销售国际高端授时产品的公司、中途转行捎带做授时产品的公司以及自成立之日起就一直专注于时间频率产品的厂家。 代理销售国际高端授时产品的这些公司,别的不说,在价格上就要高出市场很多。毕竟,这些产品不属于他们。他们也只能得到一小部分利润。再者,如果设备出现问题,他们也提供不了大力的技术支持。产品的核心科技依然掌握在人家那些原本公司手中。 有些公司因为自身就是做电力相关的产品,为了配套使用会代理或研发出自己的授

什么是钟差

1、什么是钟差?钟差有什么特性?卫星钟差与接收机有什么处理方式? 钟差,在GPS定位系统中是一个非常重要的概念,它直接影响到GPS定位系统的精度。 我们知道在地球上每一个实体都有三维坐标,从理论上讲三维坐标(x,y,z)三个未知数求解需要三个方程,这三个方程是立体几何里面学的,三个方向上的坐标差的平方和再开方就是直线距离了。当然想到的就是三个卫星确定三个方程了。 但是事实并非如此,这个距离(d)是通过计算光在空间传输的时间来计算的,这就需要非常准确的时间了,在我们的接收设备中不可能投资很大(估计至少几万吧!)太浪费了,由此想到钟差的概念,就是我们的设备与标准的卫星的时钟差了。这个时钟差是未知的,所以为了确定时钟差,我们定位是实际上是需要4颗卫星。 方程的改进就是将根据时间差求的的距离(d)减去因钟差带来的误差C*(Vti—Vt0)。这样就可以实现GPS精确定位了。 如图所示:

假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机,可以测定GPS信号到达接收机的时间△t,再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式: 上述四个方程式中x、y、z为待测点坐标,Vto为接收机的钟差为未知参数,其中di=c△ti,(i=1、2、3、4),di分别为卫星i到接收机之间的距离,△ti 分别为卫星i的信号到达接收机所经历的时间,xi 、yi 、zi为卫星i在t时刻的空间直角坐标,Vti为卫星钟的钟差,c为光速。 由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto。 这时候就有人说了,干嘛要四颗卫星呢,三颗不就够了吗?想想还蛮有道理的,三个球面,交汇于一点,不就可以定出接收机所在的位置了吗?但是实际上,GPS接收器在仅接收到三颗卫星的有效信号的情况下只能确定二维坐标即经度和纬度,只有收到四颗或四颗以上的有效GPS卫星信号时,才能完成包含高度的3D定位。这是为什么呢? 原来,大家忽略了一件事情,那就是时间。先来看一颗卫星,它在一个规定的时间发送一组信号到地面,比如说每天8:00整开始发送一组信号,如果地面接收机就在8点零2秒收到了这一组信号,那么就是说信号从卫星到接收

北斗卫星系统(BDS)差分定位性能研究

北斗卫星系统(BDS)差分定位性能研究近几年随着全球卫星导航系统(GPS(美国)、GLONASS(俄罗斯)、Galileo(欧洲)、北斗卫星导航系统(BDS中国)及区域增强系统,例如QZSS(日本)及IRNSS(印度))的不断更新,播发信号质量提高以及全球卫星星座的改善,其定位技术也不断革新,我国着眼于国家安全和经济领域,极其重视北斗卫星导航系统的建设,全力研发具有独立知识产权的卫星导航系统。同别的卫星星座相比较,北斗卫星导航系统的建设目前正逐步的走向成熟,并计划于2020年实现从亚太地区区域性覆盖到全球覆盖,实现从第二代到第三代北斗系统的过渡。 北斗卫星系统是由同步地球高轨道卫星(GEO)、中圆地球轨道卫星(MEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)组成的混合星座,并且每颗卫星可播发三个频段的信号。北斗卫星系统在全球卫星导航系统中具有重要地位与独特优势,这使其拥有极高的研究价值,近几年随着国内外对北斗卫星系统研究的加深,其对定位精度的要求也愈来愈高,已经由传统的定位精度较低的单点定位方式逐渐发展到高精度差分定位方式,频段也从仅使用单频定位发展到多频组合定位,定位精度大幅提升,并且在民用化建设层面也在稳步推进中,国产北斗终端产品例如廉价导航定位芯片的市场份额日益增加。 目前国内的研究者对北斗多频差分定位解算中窄巷模糊度与卡尔曼滤波新息向量相结合的相关研究较少,并且在北斗廉价单频导航定位芯片的研究中,对基于网络基站的动态RTK定位性能的研究较少,因此本文在北斗中长基线的差分定位中给出一种将窄巷模糊度和卡尔曼滤波结合的历元挑选策略,并且基于网络基站对北斗廉价单频导航定位模块特别是对其动态RTK定位性能进行评估分析,具体工作内容如下:(1)基于北斗三频的独特优势并使用实测数据,研究其中长基

卫星坐标计算

GPS 卫星坐标计算 班级:08测绘一班 姓名:浦绍佼 学号:20080754

目录 实验目的: (3) 卫星坐标计算步骤: (3) 具体过程: (5) 四:运行与结果 (12) 五,心得体会: (13)

实验目的: 根据导航文件求出卫星坐标。 卫星坐标计算步骤: 一:计算平均角速度: n =;n0=;:由导航文件给出二:规划时刻:,为参考历元 三:平近点角: 四:偏近点角:+e;(此处进行迭代运算) 五:真近点角:; 六:升交点角距:; 七:摄动改正:顾及?,I,n的摄动变化以及正弦改正模型的振幅项,;则 升交点角距: 轨道向径:

轨道倾角: 式中:为参考时刻的升交角距; 八:改正后的升交角距: 改正后的轨道向径:; 改正后的轨道倾角:; 九:卫星在升交点轨道直角坐标系的坐标: ;: 十:升交点经度: 7.2921151467*rad/s;:升交点赤经变化率; :GPS周开始时刻的升交点经度; 十一:卫星在地固坐标系的空间直角坐标为: =R(-)(R(-) R(-), (R(-)为旋转矩阵,将其代入展开后得: ; ;

具体过程: 一:原始资料(卫星导航文件) 二:进行必要的界面设计:

三:编写代码: using System; using System.Collections.Generic; using https://www.360docs.net/doc/3c16844599.html,ponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Text; using System.Windows.Forms; using System.IO; using System.Diagnostics; namespace 20080754 { public partial class Form1 : Form { private string stFilePath = string.Empty; public Form1() { InitializeComponent(); listView1.Columns.Add("序号", 40, HorizontalAlignment.Center); listView1.Columns.Add("星历参数", 80, HorizontalAlignment.Center); listView1.Columns.Add("参数值", 130, HorizontalAlignment.Center); listView1.GridLines = true; listView1.View = View.Details; listView1.HeaderStyle = ColumnHeaderStyle.Clickable; listView1.FullRowSelect = true;

关于钟差的认识

关于钟差的认识 摘要:本文主要从钟差的产生及定义,造成钟差的因素,卫星钟差的估计,钟差改正(其中钟差改正包括精密卫星钟差估计中消除钟差的方法以及在GPS伪距测量中,解决接收机钟差的改正)等几个方面来讲述有关钟差的认识,通过此,来加深对钟差的理解,对GPS的学习。 关键字:卫星钟接收机精密估计 一.有关钟差产生及定义 卫星钟是用卫星上的信号作为统一的时间标准来定义的一种时间计时装置。对于一个卫星来说,由于不同的接收地点,卫星信号的传输的距离不同,对于同一个速度,距离和时间成正比的,距离远时自然用时长,时间一点一点的过去,到达接收点时,自然跟时间的时间有一个差值的,这个差值即为卫星钟的钟差。 由于卫星的位置是时间的函数,因此,GPS的观测量均发精密测时为依据,而与卫星位置相对应的信息,是通过卫星信号的编码信息传送给接收机的。在GPS定位中,无论是码相位观测或是载波相位观测,均要求卫星钟与接收机时钟保持严格的同步。实际上,以尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟(铷钟和铯钟),但是它们与理想的GPS时之间,仍存在着难以避免的偏差和漂移。 对于卫星钟的这种偏差,一般可由卫星的主控站,通过对卫星钟运行状态的连续监测确定,并通过卫星的导航电文提供给接收机。经钟差改正后,各卫星之间的同步差,即可保持在20ns以内。 在相对定位中,卫星钟差可通过观测量求差(或差分)的方法消除。 GPS接收机的钟差也就是我们的设备与标准的卫星的时钟差。 二.造成钟差的因素 卫星钟差:卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间的误差。 卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差,也包含钟的随机误差。在GPS测量中,无论是码相位观测,还是载波相位观测,均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。尽管GPS卫星采用的是原子钟(铯钟和铷钟),但由于上述因素的影响,卫星钟的钟面时与理想的GPS时之间存在着偏差或漂移。这些偏差的总量可达1MS,产生的等效距离误差可达30KM。 接收集钟差:接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时与GPS标准时之间的差异。 三.卫星钟差的估计

GPS时钟同步原理简介

GPS时钟同步原理 1.有关时间的一些基本概念 时间(周期)与频率 互为倒数关系,两者密不可分,时间标准的基础是频率标准,所以有人把晶体振荡器叫‘时基振荡器’。钟是由频标加上分频电路和钟面显示装置构成的。 四种实用的时间频率标准源(简称钟) ◆晶体钟 ◆铷原子钟 ◆氢原子钟 ◆铯原子钟 常用的时间坐标系 时间的概念包含时刻(点)和时间间隔(段)。时系(时间坐标系)是由时间起点和时间尺度单位--秒定义(又分地球秒与原子秒)所构成。常用的时间坐标系: ◆世界时(UT) ◆地方时 ◆原子时(AT) ◆协调世界时(UTC) ◆ GPS时 定时、时间同步与守时

◆定时:是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程);授时(指采用适当的手段 发播标准时间的过程); ◆时间同步:是指在母钟与子钟之间时间一致的过程,又称时间统一或简称时统); ◆守时:是指将本地钟已校准的标准时间保持下去的过程,国内外守时中心一般都采 用由多台铯原子钟和氢原子钟组成的守时钟组来进行守时,守时钟组钟长期运行性能表现最好的一台被定主钟(MC)。 2.GPS时间是怎样建立的 为了得到精密的GPS时间,使它的准确度达到<100ns(相对于UTC(USNO/MC)): ◆每个GPS卫星上都装有铯子钟作星载钟; ◆ GPS全部卫星与地面测控站构成一个闭环的自动修正系统; ◆采用UTC(USNO/MC)为参考基准。 3.GPS定位、定时和校频的原理 GPS定位原理 是基于精确测定GPS信号的传输时延(Δt),以得到GPS卫星到用户间的距离(R)R=C×Δt ----------------------- [1](式中C为光速)同时捕获4颗GPS卫星,解算4个联立方程,可给出用户实时时刻(t)和对应的位置参数(x、y、z)共4个参数。R={(Xs- Xu)2+(Ys-Yu)2+(Zs-Zu)}1/2 ---- [2](式中Xs、Ys、Zs为卫星的位置参数;Xu、Yu、Zu为用户的的位置参数)。 GPS定时原理 基于在用户端精确测定和扣除GPS时间信号的传输时延(Δt),以达到对本地钟的定时与校准。GPS定时准确度取决于信号发射端、信号在传输过程中和接收端所引入的误差,主要误差有:

GPS卫星同步时钟说明书16K-(2)解析

GPS卫星同步时钟 说 明 书 烟台国芯电子科技有限公司

选型手册 型号配置说明机箱结构 TD-2000 2路RS-232串口,2路RS-485串口,天线 长30米,智能型1U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000B8 2路RS-232串口,2路RS-485串口,8路 IRIG-B码输出,天线长30米,智能型1U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000B16 2路RS-232串口,2路RS-485串口,16路 IRIG-B码输出,天线长30米,智能型2U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000B24 2路RS-232串口,2路RS-485串口,24路 IRIG-B码输出,天线长30米,智能型2U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000B32 2路RS-232串口,2路RS-485串口,32路 IRIG-B码输出,天线长30米,智能型2U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000B40 2路RS-232串口,2路RS-485串口,40路 IRIG-B码输出,天线长30米,智能型2U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000B48 2路RS-232串口,2路RS-485串口,48路 IRIG-B码输出,天线长30米,智能型2U19〞上架式优质铝合金机箱 TG-2000M8 2路RS-232串口,2路RS-485串口,8路 脉冲输出,天线长30米,智能型1U19〞上架式优质铝合金机箱

一.简介 TD系列GPS卫星同步时钟系选用美国专业公司制造的GPS 卫星信号接收机,经二次开发研制的高科技产品。产品广泛应用于电力、民航、铁路、交通调度、数字电视、实时通信网络等需要授时或校时领域。因采用卫星星载原子钟作为时间标准,无累积误差,所以是当今世界首选的高精度对时设备(相当于原子钟)。 系统采用12通道高品质GPS接收机,具有并行跟踪12颗卫星的能力,一旦初始化完成,即使锁定一颗卫星也能实现授时功能,因此系统具有强大的抗干扰能力。 产品设计符合《静态继电保护装置及安全自动装置通用技术条件》、《华东电网时间同步系统技术规范》、《广东电网变电站GPS时间同步系统技术规范》及《电力系统的时间同步系统技术规范》。装置软硬件采用多项抗干扰措施,符合电磁兼容标准。 二.产品主要功能 1.可显示和输出北京时间、协调世界时(UTC)及其它任何时区时、分、秒、

GPS卫星的坐标计算

第三章GPS 卫星的坐标计算 在用GPS 信号进行导航定位以及制订观测计划时,都必须已知GPS 卫星在空间的瞬间位置。卫星位置的计算是根据卫星导航电文所提供的轨道参数按一定的公式计算的。 3.1卫星运动的轨道参数 3.1.1基本概念 1.作用在卫星上力 卫星受的作用力主要有:地球对卫星的引力,太阳、月亮对卫星的引力,大气阻力,大气光压,地球潮汐力等。 中心力:假设地球为匀质球体的引力(质量集中于球体的中心),即地球的中心引力,它决定卫星运动的基本规律和特征,决定卫星轨道,是分析卫星实际轨道的基础。此种理想状态时卫星的运动称为无摄运动,卫星的轨道称为无摄轨道。 摄动力:也称非中心力,包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、大气光压、地球潮汐力等。摄动力使卫星运动产生一些小的附加变化而偏离理想轨道,同时这种偏离量的大小随时间而改变。此种状态时卫星的运动称为受摄运动,卫星的轨道称为受摄轨道。 虽然作用在卫星上的力很多,但这些力的大小却相差很悬殊。如果将地球引力当作1的话,其它作用力均小于10-5。 2.二体问题 研究两个质点在万有引力作用下的运动规律问题称为二体问题。 3.卫星轨道和卫星轨道参数 卫星在空间运行的轨迹称为卫星轨道。 描述卫星轨道状态和位置的参数称为轨道参数。 3.1.2卫星运动的开普勒定律 (1)开普勒第一定律 卫星运行的轨道为一椭圆,该椭圆的一个焦点与地球质心重合。此定律阐明了卫星运行轨道的基本形态及其与地心的关系。由万有引力定律可得卫星绕地球质心运动的轨道方程。r 为卫星的地心距离,as 为开普勒椭圆的长半径,es 为开普勒椭圆的偏心率;fs 为真近点角,它描述了任意时刻卫星在轨道上相对近地点的位置,是时间的函数。 (2)开普勒第二定律 卫星的地心向径在单位时间内所扫过的面积相等。表明卫星在椭圆轨道上的运行速度是不断变化的,在近地点处速度最大,在远地点处速度最小。 近地点 远地点 s s s s f e e a r cos 1)1(2+-=

北斗三频差分定位关键算法研究与实现

北斗三频差分定位关键算法研究与实现北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,不同于美国的GPS 系统和俄罗斯的GLONASS系统,北斗系统还是全球首个具备全星座播发三种频率卫星导航信号能力的卫星导航系统。多频观测值是未来全球卫星导航系统发展的趋势,多频观测值的出现不仅极大地增加了多余观测值,提高了卫星定位系统的稳定性和可靠性,同时更意味着可以形成更多性质优良的组合观测值,这些组合观测值一般都具有较长的波长,同时其电离层延迟及组合噪声较小,利用这些组合观测值可以显著提高导航定位的精度。 鉴于多频观测值的诸多优势,开展对北斗三频组合定位算法的研究有着十分重要的现实意义。本文重点研究了北斗三频观测值组合理论、基于三频观测值的三频周跳探测算法和三频模糊度解算算法以及基于奇异谱分析法的北斗恒星日滤波算法,主要研究工作如下:(1)从北斗系统观测方程出发,推导了三频组合观测值的观测方程及其各项误差的表达式,并分析了各项误差之间的关系,最后以波长、电离层延迟以及观测噪声为标准选取了最优整系数线性组合,结果表明:满足较长波长并且电离层延迟和观测噪声较小的组合观测值其系数之和等于零;(2)研究了两种基于三频观测值的周跳探测与修复方法:伪距相位组合法和无几何相位组合法。 介绍了两种方法的周跳探测原理,然后分析了两种周跳探测方法各自存在的局限性,并针对伪距相位组合法探测周跳时容易受到电离层延迟影响的不足,提出了一种新的顾及伪距组合系数的弱电离层周跳探测方法。首先在构造周跳检测量时通过设定伪距相位组合的电离层延迟系数阈值并以周跳估值的标准差最小为原则搜索得到具有最小电离层延迟系数的伪距相位组合系数,筛选出的伪距相

GPS广播星历计算卫星位置和速度-Read

“GPS广播星历计算卫星位置和速度” 及“GPS伪距定位”计算试验 1.试验内容及上交成果 1.1 试验内容 应用C语言按预定格式(函数、输入输出变量之名称、类型)编写“GPS广播星历计算卫星位置和速度”函数SatPos_Vel( )、“GPS伪距定位”函数Positioning( )。将此两个函数组成文件F2.cpp,并包含于文件GPS_Positioning.cpp中。编译、连接并运行文件GPS_Positioning.cpp,逐一时刻读取广播星历(Ephemeris.dat)、观测时间及伪距、卫星号(Observation.dat)信息,计算WGS84坐标系中观测时刻相应的卫星位置、速度以及载体位置,结果保存于文件Position.dat中。 1.2 上交成果 磁盘文件F2.cpp、Position.dat,并存于“学号作者中文姓名”目录中。 2.函数说明 2.1 星历文件读取函数 void EFileReading(Efile) 功能:读取星历文件,给星历数据结构体Ephemeris赋值。 输入变量:EFile 字符串,文件名。 2.2 观测数据读取函数 int ObsReading(fp_Obs,Time,Rho,Mark) 功能:从文件Observation.dat中读取某一时刻的伪距、卫星号。读取成功函数值返回“1”,失败返回“-1”(读错,或至文件尾)。 输入变量:fp_Obs 文件指针; 输出变量:Time double,时间(秒); Rho double[12],伪距(米); Mark int[12],卫星号,“-1”表示此通道无卫星、无伪距。 2.3 最小二乘估计函数 int LeastSquareEstimation(Y,A,P,m,n, X) 功能:最小二乘方法求解观测方程Y=AX+ε,其中观测值方差阵的逆阵为P(也称为权阵),得未知参数X。成功返回“1”,失败返回“-1”(亏秩)。 输入变量:Y double[m],观测方程自由项(米); A double[m×n],系数阵(无量纲),按第1行第1、2……n元素,

估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法_李浩军

第45卷 第2期测 绘 学 报 Vol.45,No.2  201 6年2月Acta Geodaetica et Cartograp hica Sinica February,201 6引文格式:李浩军,李博峰,王解先,等.估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法[J].测绘学报,2016,45(2):140-146.DOI:10.11947/j .AGCS.2016.20150226. LI Haojun,LI Bofeng,WANG Jiexian,et al.A Method for Estimating BeiDou Inter-frequency  Satellite Clock Bias[J].ActaGeodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(2):140-146.DOI:10.11947/j .AGCS.2016.20150226.估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法 李浩军1, 2,3,李博峰1,王解先1,徐天河2,3 1.同济大学测绘与地理信息学院,上海200092;2.地理信息工程国家重点实验室,陕西西安710054; 3.西安测绘研究所,陕西西安710054 A Method for Estimating BeiDou Inter-frequency  Satellite Clock BiasLI Haojun1,2, 3,LI Bofeng1, WANG Jiexian1,XU Tianhe2, 3 1.College of Surveying and Geo-Informatics,Tongji University,Shanghai 200092,China;2.State Key Laboratory ofGeo-information Engineering,Xi’an 710054,China;3.Xi’an Research Institute of Surveying and Mapping,Xi’an710054,China Abstract:A new method for estimating the BeiDou inter-frequency satellite clock bias is proposed,consideringthe shortage of the current methods.The constant and variable parts of the inter-frequency satellite clock bias areconsidered in the new method.The data from 10observation stations are processed to validate the new method.The characterizations of the BeiDou inter-frequency satellite clock bias are also analyzed using the computedresults.The results of the BeiDou inter-frequency satellite clock bias indicate that it is stable in the short term.The estimated BeiDou inter-frequency satellite clock bias results are molded.The model results show that the 10parameters of model for each satellite can express the BeiDou inter-frequency satellite clock bias well and theaccuracy reaches cm level.When the model parameters of the first day  are used to compute the BeiDou inter-frequency satellite clock bias of the second day,the accuracy also reaches cm level.Based on the stability andmodeling,a strategy  for the BeiDou satellite clock service is presented to provide the reference of our BeiDou.Key words:triple-frequency signals;precise point positioning;inter-frequency clock bias;BeiDou NavigationSatellite Sy stemFoundation supp ort:The National Natural Science Foundation of China(Nos.41204034;41174023;41374031);The Science and Technology Commission of Shanghai Municipality Project(No.14511105000)摘 要:针对北斗频间卫星钟差偏差现有估计方法的不足,提出一种估计方法。该方法不仅顾及频间卫星钟差偏差的变化部分也顾及了其常数部分。采用10个观测站数据,验证了本文提出的算法,分析了北斗频间卫星钟差偏差的特性。在短期内, 北斗频间卫星钟差偏差常数部分具有稳定性。对采用新算法计算得到的北斗频间卫星钟差偏差进行了模型化,结果表明,每颗卫星对应的频间钟差偏差可以利用10个参数予以高精度表示, 对应精度可以达到厘米级。当采用第1天的模型参数进行第2天频间卫星钟差偏差值计算时,可实现厘米级结果。基于北斗频间卫星钟差偏差的稳定性与可模型化性,提出了高精度北斗卫星钟差服务策略,为我国高精度北斗卫星钟差服务提供参考。关键词:三频信号;精密单点定位;频间钟差偏差;北斗卫星导航系统 中图分类号:P228 文献标识码:A 文章编号:1001-1595(2016)02-0140-07基金项目:国家自然科学基金(41204034;41174023;41374031);上海市科委项目(14511105000) 随着GN SS的发展,现代化之后的GPS系统、北斗卫星导航系统[1] 等已经开始三频信号的发射,其中北斗是目前唯一全星座提供三频信号 的卫星导航系统。研究表明,受卫星、接收机硬件延迟、太空环境等影响,采用不同频率观测、观测 组合解算得到的卫星钟差间存在一定的差异[ 2- 5]。

GPS时钟的作用

GPS时钟的作用 什么是GPS时钟呢?大多数人都不能说出个所以然来,GPS时钟是一种利用GPS卫星技术研究和开发的新型科技产品,它具有两项重大的功能,一个就是能够定点定位,另一个则是能够精确授时,很少出现信号、信息的延误。除了这两大功能之外,GPS时钟被人们利用最多的还是能够为一些部门和机构提供最为精确的地方时间,GPS时钟是利用先进的GPS技术来定点定位定时的装置。我们知道不同地区之间的网络和媒体时间之间是有一定的差异和延迟的。生活中,时间的误差是普遍存在的,要想获得最为精确的时间,那么GPS时钟是非常重要的。该设备采用的是先进的GPS设备,能够确定时钟所在的位置,根据所在时区或者所在经纬度来确定具体的时间。GPS时钟的信息接收是非常迅速的,因此所获取的时间信息与位置信息都是非常精确的,很少出现误差。 GPS时钟的作用 GPS时钟到底有什么作用呢?首先,GPS时钟可以用在各种工业领域的控制系统中,使用GPS时钟能够使各个工作系统实现时间同步,能协同工作,提高工业生产的效率。其次,GPS时钟也用在广播与媒体行业,能够提供正确的时间,为

听众与观众们提供最正确的时间信息与节目信息。另外,GPS时钟还多用在监控与安防系统中,能够实时监控各个区域,维护正常的秩序。 目前,GPS时钟已在各个领域广泛应用,其中我公司主生产GPS时钟已在四川电力研究院、光电技术研究所、长春光机所、苏州电科院、哈工大,西交大、西工大、上海大学,平安集团,湖北银行、10所、20所、22所,西核所(21所),航天13所、503所、513所、中船重工717所、760所等企事业单位应用,并得到一致好评,是您选择GPS时钟的首选。了解更多GPS时钟信息可与我们销售人员联系。

卫星导航课程整理

第一章 1.GPS的系统组成(包括一些关键参数)及各个部分的作用。(p3) 空间部分:GPS卫星作用: ①接收、存储导航电文②生成用于导航定位的信号(测距码、载波) ③发送用于导航定位的信号(采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文) ④接受地面指令,进行相应操作⑤其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。 地面控制部分:①监视卫星运行②确定GPS时间系统③跟踪并预报卫星星历和卫星钟状态④向每颗卫星数据存储器注入卫星导航数据 用户设备部分:接收机的主要功能: ①迅速捕获按一定卫星截止高度角所选择的待测卫星信号,并跟踪这些卫星; ②对所接收到的卫星信号进行变换、放大和处理,以便测定出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间;③解译出GPS卫星所发送的导航电文; 2.GPS现代化计划包括哪些内容。(p10) ①在GPS现代化第一阶段,发射12颗改进的GPS BLOCKⅡR型卫星,它们具有一些新的功能②在GPS现代化第二阶段,发射6颗GPS BLOCKⅡF型卫星③在GPS现代化计划的第三阶段,发射12颗改进的GPS BLOCKⅢ型卫星,在2003年完成代号为GPSⅢ的GPS完全现代化计划设计工作。 3.北斗卫星导航系统的定位原理。(p15) BD系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算,供用户三维定位数据。 第二章 1.春分点的定义及其作用。(p19) 定义:太阳的视位置由南向北通过赤道的交点。作用:春分点和天球赤道面是建立坐标系的重要基准点和基准面。 2.岁差、章动和极移的区别。(p20、24) 岁差和章动指的是地球连同它的自转轴一起在空间转动,但地球和自转轴之间并未发生相对运动,只会影响恒星的赤经赤纬,不会影响地面测站的坐标。 极移是地球相对于自转轴的转动,但它并不影响地球自转轴在空间的指向,因而极移会使地面测站的坐标发生变化,不会影响恒星的天球坐标。 3.天球坐标系如何转换到地球坐标系。 4.时间测量的类型。 (1)相对时间测量(2)绝对时间测量 5.时间系统的类型及对应的空间参考点。 ①世界时系统1>恒星时:由春分点的周日视运动确定的时间2>平太阳时:以平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔3>世界时:以子夜零时起算的格林尼治平太阳时 ②原子时:以原子能级间的跃迁特征为基础 ③协调世界时:以原子时秒长为尺度,时刻上接近于世界时的一种折衷时间系统 ④GPS时间系统(GPST):由GPS主控站的原子钟控制 第三章

卫星上的时钟

卫星上的时钟

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

卫星上的时钟 对于需要卫星支持的全球定位系统来说,准确的时间测量具有决定性的意义。然而正如从爱因斯坦那时开始我们就知道的那样,时间是具有相对性的。这意味着,要想准确地确定时间,并不像我们想像的那么容易。 对于我们日常生活来讲,时钟的准确性是勿庸置疑的。无论我们身在亚洲还是欧洲,高山还是深海,时钟都以相同的频率在运转着。不过,对于那些在太空中漂浮着的卫星和航天飞机来说,其内部的时钟走得就和我们地球上的时钟有点不一样了。当这些航天器中的接收器要借助这个时钟确定地球上的一个特定地点时,问题就出现了。这也就意味着,如果要想让全球定位系统(GPS,Global Positioning System)能够准确地确定地球上某一点的位置,就必须对时钟进行一些“特殊的处理”。 和平主义者阿尔伯特·爱因斯坦早在几十年以前,就在他的相对论中阐明了这一切。不过,还是稍嫌晚了一点,让GPS项目的主管军官们遇到了不小的麻烦:当美国人在1978年2月22日把他们的第一颗GPS卫星送入卫星运行轨道时,卫星上的那些原子钟并不具有任何符合相对论的结构。这样造成的结果是,这些极其精确的时钟走得这样的不准,以至于在一天之内就出现了超过11公里的错误。 好在这些美国人采取了相应的预防措施,并在问题出现之后激活了修正系统。这样,在所有后来的卫星中,就都考虑到了下面的事实:在

大约20000公里的高度上和14000 km/h的速度下,时钟会与地球上的时钟走得不一致。 GPS系统为什么会受到时钟的影响呢?要弄清楚这个问题,我们就必须先了解GPS系统的工作原理。GPS系统是通过测定无线电波的传输时间来确定位置的。首先,待测点与卫星之间传输一束电磁波,这束电磁波中含有信号发出时的时间信息。由于电磁波的传输速度是恒定的——光速,因此,通过测量传输的时间间隔,就可以得到该点和卫星之间的距离。 当然,仅仅知道传输点到一颗卫星之间的距离还不足以测定待测点的准确位置,但如果我们有四颗同样的卫星,分别处于地球上空的不同轨道位置,以待测点为圆心,该点和卫星之间的距离为半径,画四个圆。这样,通过测定四个圆的交点,就可以准确地测定待测点在地球上的位置了。 在时间测量中,从卫星信号传出的初始时间会与在接收器上的到达时间进行比较。在卫星上有原子钟,而与此相比,一个普通的GPS接收器里只有一个简单的石英钟。因此,为了能确定准确的时间,卫星上的一个附加时间信号器会与接收器上的时钟同步运行。 GPS全球卫星定位系统共拥有24颗卫星,在全世界范围内正常运转,给人们的生活带来了极大的便利。自从1995年4月以来,该系统开始采用一项新技术,在其中,爱因斯坦的相对论起着举足轻重的作用。这一技术的运用,将GPS系统推广到更广泛的民用领域,汽车导航、手机定位等应用逐渐普及,GPS系统开始进入一个巨大的市场繁荣

卫星钟差仿真分析

卫星钟差仿真与分析 1 实验目的 通过卫星轨道仿真与分析实验,可以让使用者: ● 掌握软件的基础功能; ● 掌握卫星钟差仿真的基本原理; ● 学会如何利用BDSim 软件仿真卫星钟差; ● 学会如果提取卫星钟差仿真数据; 2 实验原理 卫星原子钟钟面时间与标准系统时间的偏差称为卫星钟差,一般可用如下二项式表示: ()()2 012oc oc t a a t t a t t ?=+-+- (1) 式中:a 0为星钟在星钟参考时刻t oc 对于系统时的偏差(零偏);a 1为星钟在星钟参考时刻t oc 相对于实际频率的频偏(钟速);a 2为星钟频率的漂移系数(钟漂)。 星钟误差除上述确定性变化量?t 外,还包括随机变化量ε(t ),为五种独立的能量谱噪声的线性组合,即: ()()2 2 εt Z t αα =-= ∑ (2) Z α(t ) (α=?2,?1,0,1,2)代表五种独立噪声过程,依次称为调频随机游走噪声(Random Walk FM 常简写为RWFM)、调频闪变噪声(Flicker FM 常简写为FFM)、调频白噪声(White FM 常简写为WFM)、调相闪变噪声(Flicker PM 常简写为FPM)和调相白噪声(White PM 常简写为WPM)。加入随时变化量的钟差表示公式则为: ()()()2 012εoc oc t a a t t a t t t ?=+-+-+ (3) 钟差衡量指标 1) 准确度 卫星钟的频率准确度可用频率偏差?f 或者频率偏差率F 来衡量,即

000 F f f f f f -?= = (4) 式中:f 0是标准时钟频率,f 是卫星原子钟实际频率。 2) 稳定度 时间或频率的稳定度,指的是时间偏差或频率偏差在一定时段内是否能够保持不变,频率稳定度经常用艾兰(Allan )均方差σA (τ)来衡量,定义如下:如果F 1, F 2,…,F N 是时间上依次相距为τ的N 个频率偏差率测量值,那么艾兰方差σA 2(τ)等 于: ()()()1 2 211121N A n n n F F N στ--==--∑ (5) 钟差参数拟合求解 对于卫星钟差的确定性分量,可通过对观测数据进行多项式拟合来确定,拟合公式如下: 2111022221221()()1()()1()()s oc oc s oc oc sn n oc n oc t t t t t a t t t t t a a t t t t t ??? --?????????--??? ???=??? ????????????--?????? (6) 式中:?t si (i =1,2,…,n,n 为历元个数)为每个历元的钟差值。 采用最小二乘法拟合求解,可得: 1()T T X A A A L -= (7) 其中: 12s s sn t t L t ??? ?????=?? ?????,21122221()()1()()1()()oc oc oc oc n oc n oc t t t t t t t t A t t t t ??--??--??=????--????, 012a X a a ????=?????? 拟合过程中,可根据实际情况,取适当历元数进行拟合求解,并采用滑动窗口的方式,向下递推,以保证求得的a 0,a 1,a 2具有的良好的连续性。 3 实验内容与步骤 (1) 建立与设置场景

GPS时钟系统(GPS同步时钟)技术方案(1)

GPS 时钟系统(GPS 同步时钟技术方案 技术分类:通信 | 2010-11-08 维库 在电力系统、 CDMA2000、 DVB 、 DMB 等系统中 , 高精度的 GPS 时钟系统(GPS 同步时钟对维持系统正常运转有至关重要的意义。 那如何利用 GPS OEM来进行二次开发 , 产生高精度时钟发生器是一个研究的热点问题。如在 DVB-T 单频网 (SFN中 , 对于时间同步的要求 , 同步精度达到几十个 ns, 对于这样高精度高稳定性的系统 , 如何进行商业级设计 ? 一、引言 在电力系统的许多领域,诸如时间顺序记录、继电保护、故障测距、电能计费、实时信息采集等等都需要有一个统一的、高精度的时间基准。利用 GPS 卫星信号进行对时是常用的方法之一。 目前, 市场上各种类型的 GPS-OEM 板很多, 价格适中, 具有实用化的条件。利用 GPS-OEM 板进行二次开发,可以精确获得 GPS 时间信息的 GPS时钟系统 (GPS 同步时钟。本文就是以加拿大马可尼公司生产的 SUPERSTAR GPS OEM板为例介绍如何开发应用于电力系统的的 GPS 时钟系统(GPS 同步时钟。 二、 GPS 授时模块 GPS 时钟系统 (GPS 同步时钟采用 SUPERSTAR GPS OEM 板作为 GPS 接受模块, SUPERSTAR GPS OEM 板为并行 12跟踪通道,全视野 GPS 接受模块。 OEM 板具有可充电锂电池。 L1频率为 1575.42MHz ,提供伪距及载波相位观测值的输出和 1PPS (1 PULSE PER SECOND脉冲输出。 OEM 板提供两个输入输出串行口,一个用作主通信口,可通过此串行口对 OEM 板进行设置,也可从此串口读取国际标准时间、日期、所处方位等信息。另一个串行口用于 RTCM 格式的差分数据的输出,当无差分信号或仅用于 GPS 授时,此串行口可不用。 1PPS 脉冲是标准的 TTL 逻辑

相关文档
最新文档