大气指数模型与探空资料分析的比较─关于广州地区大气层对GPS信号时间延迟问题研究之一

ＧＰＳ系统是现阶段功能最全、精度最高的卫星导航系统，大气层对ＧＰＳ系统定位和定时的影响已成为一个不可忽略的重要因素．本文从广州地区两天各两个时刻的气象探空资料中分析了各个时刻高空中几个已知高度点的折射指数，然后用线性处理的办法得到了１７ｋｍ范围左右高空中折射指数的模型，大气指数模型与此模型相比较，几个点折射指数的均方差很小，最后用这两种模型分别计算两天各两个时刻大气层对ＧＰＳ信号在垂直传播时所引起的附加时间延迟，二者之差最大不大于０．３ｎｓ，用指数模型可基本反映广州地区大气层对ＧＰＳ信号传播时间延迟的影响。     

利用GPS时间传递数据修正接收机天线坐标

在采用ＧＰＳ进行共视时问比对过程中，当两站位置相隔不大长（小于１０００ｋｍ）时，由于卫星轨道误差、电离层和对流层延迟修正的误差可减少至只有几纳秒，可以主为接收天线位置的误差是其主要误差来源．利用ＧＰＳ本身的时间比对数据，不必增加别的数据来源和设备，采用相对定位的方法可提高定位精度，从而提高时间比对的精度．本文利用日本（ＣＲＬ）和北京天文台（ＢＡＯ）之间五天的共视时间比对数据，对（ＢＡＯ）的天线坐标进行修正．在水平方向和高程方向的修正偏差分别为２．９ｍ和５．６ｍ．如果试验数据足够，修正６４效果会更好．     

电离层对GPS测距的影响

利用单层电离层改正模式就ＧＰＳ卫星高度角对测距的影响作了探讨，研究表明，通常采用的单层电离层改正模型中电离层高取均值对低高度角卫星测距的改正是不适应的。利用单层电离层模型改正时应顾及电离层高的变化。最后利用１９８６年武汉地区实测ＴＥＣ数据进行了计算并将结果和ＩＲＩ－９０模型计算结果作了分析比较。     

B码设备中的GPS时间信号接口

ＰＯ９７型ＧＰＳ／Ｂ码解调器把ＧＰＳ技术融入Ｂ码设备中,用于自动定时定位和精密时间同步。该设备的ＧＰＳ时码接口解出ＧＰＳ时间信号,并同步所有的时标信号和时间码信号。主要介绍了该接口的硬件和软件的实现过程。     

GPS定位中的误差分析

介绍了GPS的空间部分、地面控制部分和用户部分的发展状况及其作用。并对GPS定位的基本原理做了阐述。GPS定位误差由几何精度因子和站星距离的测量误差决定,站星距离的测量误差由3大类误差因素决定,它们是与GPS卫星有关的误差、与GPS卫星信号传播有关的误差、与GPS信号接收设备有关的误差。对上述重要误差进行了系统全面的分析,并提出了具体的误差修正模型及各种减小或消除误差的方法。     

小波分析理论在GPS技术中的应用

在GPS数据处理中，存在着误差影响、影响波的干扰、周跳和数据量大等问题。误差影响和影响波的干扰实质是在接收卫星信号时受到其它因素的影响；周跳是由于卫星信号的失锁而造成信号的不连续；数据量大是因为GPS观测需要采样间隔小又连续观测所致。由于小波理论具有时频分析、波形分解、特征提取和快速小波变换等特性，应用小波变换和波形分解可以解决误差影响和影响波的干扰的问题；应用特征提取可以解决周跳检测问题；应用快速小波变换可进行数据压缩。     

导航型GPS接收机定时精度的分析

“能提供廉价并满足准确度达到或优于１μｓ的产业需求的世界范围内的时号传播”仍然是ＣＣＩＲ第７研究组的研究课题．为此，我们测量了４种型号的１３台导航星ＧＰＳ接收机输出的１ｐｐｓ与陕西天文台主钟ＵＴＣ（ＣＳＡＯＭＣ）的时间偏差．经电缆延迟和主钟相对子ＵＴＣ（ＣＳＡＯ）的钟差改正，测量结果表明，单次（采样时间约３０ｓ）定时测量的精度约为０．２μｓ，准确度为１～３μｓ；不同型号的ＧＰＳ接收机的硬件延时、测量偏倚误差和接收机噪声特性各不相同．只有测定这些接收机的时钟偏差并加以改正，才能达到准确度优于１μｓ的定时精度或时间同步精度。     

小波分析理论在GPS技术中的应用

在GPS数据处理中 ,存在着误差影响、影响波的干扰、周跳和数据量大等问题。误差影响和影响波的干扰实质是在接收卫星信号时受到其它因素的影响 ;周跳是由于卫星信号的失锁而造成信号的不连续 ;数据量大是因为GPS观测需要采样间隔小又连续观测所致。由于小波理论具有时频分析、波形分解、特征提取和快速小波变换等特性 ,应用小波变换和波形分解可以解决误差影响和影响波的干扰的问题 ;应用特征提取可以解决周跳检测问题 ;应用快速小波变换可进行数据压缩     

GPS定位与定时中电离层折射误差高阶项的改正方法

目前ＧＰＳ系统中对电离层折射误差的改正主要来用双频技术，双频技术只改正了电离层折射误差的一阶项，可使定位精度达到米级．但对于要求厘米级定位精度的用户来讲，还必须改正电离层折射误差的二阶项；对于要求毫米级定位精度的用户，还应考虑三阶项的改正．笔者提出一个能改正电离层折射误差一阶项、二阶项和三阶项的方法，它是把现有的双频技术与参考文献［１］中提出的双极化技术结合进行的．     

我国西部罗兰台站定位性能分析

罗兰导航系统(Long range navigation)是全球卫星导航系统的有效备份和补充.罗兰信号以地波形式沿地球表面传播,随着传播距离的增加,地波信号受到地面电参数的影响会出现一定程度的传播延时,信号的场强也会逐渐减弱.为分析我国西部罗兰台站的定位性能,从理论角度分析了不同介质类型中二次时延随距离的变化关系,并结合电磁波传播规律计算了场强随距离的变化.根据罗兰接收机最低性能标准,分析了西部台站的覆盖区域以及定位范围,计算了定位区域内的几何精度因子,结果显示定位范围内大部分区域的几何精度因子小于6.在计算区域内仿真西部台站定位误差,分析结果表明:就定位而言,西部台站几何布局较为合理,但是由于二次时延的影响,纬度和经度方向定位误差较大,必须采用差分等抑制观测误差的方法提高定位精度.为扩大西部罗兰台站的定位覆盖区域,接收机的接收能力有待提升.     

IGS产品在GPS时间比对中的应用

在利用GPS CV(GPS Common View)技术进行高精度时间比对时，电离层和卫星位置误差对观测到的卫星信号的影响是不容忽视的，需要对它进行精确的估计和改正．讨论IGS精密星历和CODE全球总电子含量图(TECMAPs)在GPS时间传递中的应用．计算结果表明，采用IGS产品可有效提高单站定时和远距离时间传递的精度。     

用大气层结模型和反演法研究大气对毫米波吸收的改正

作者结合射电天文和气象实测资料,使用大气层结模型和反演法,数值计算了大气中云的含水量和云天大气对射电源毫米波辐射总衰减的改正。其结果优于均匀气温模型和两层大气模型的结果以及跟踪太阳法的结果。     

GPS卫星天空分布函数及其对精密定位误差椭球的影响

与Geiger和Santerre的简单的均匀分布假设进行比较,本较严格地考虑了GPS卫星天空分布密度随赤纬和轨道倾角的变化,研制了SIMSKY软件,采用模拟计算的方法研究了GPS星座对精密定位误差椭球大小和三轴指向的作用;还研究钟差与测站坐标的相关程度。这种方法可以用于研究不同纬度的测站网络对误差椭球和z-t相关性的影响、不同截止高度对误差椭球和高程与时间相关性的影响。     

电离层对GPS测距的影响

利用单层电离层改正模型就GPS卫星高度角对测距的影响作了探讨。研究表明，通常采用的单层电离层改正模型中电离层高取均值对低高度角卫星测距的改正是不适应的，利用单层电离层模型改正时应顾及电离层高的变化。最后利用1986年武汉地区实测TEC数据进行了计算并将结果和IRI－90模型计算结果作了分析比较。     

低纬子午环精密时间系统

为保证正在调试中的低纬子午环的定时需要,我们研制了一套具有较高性能的ＧＰＳ精密守时系统,由ＧＰＳ、１ＭＣ频率源和一台自己研制的时钟提供精确到１ｍｓ的信号,用ＧＰＳ的秒信号对时钟进行同步,由计算机完成时钟信号的全自动采集。系统的完成克服了由于钟房撤消而带来的定时的困难。为低纬子午环的顺利运行提供了较好的保障,同时也可适用于其它需要此类定时功能的观测场合。     

大气对地球自转参数（ERP）的高频激发

本文采用１９８３—１９９２年期间由空间大地测量技术观测和归算的地球自转参数（ＥＲＰ）序列，以及由全球气象资料归算的大气角动量（ＡＡＭ）序列，分析和研究了大气对地球自转参数的日长变化（ＬＯＤ）和极移（ｘ和ｙ）在一个月时间尺度以内的高频激发作用，得到的主要结果如下：１大气对ＬＯＤ分量高频潮汐的估计值存在着影响，但是，潮汐形变参数ｋ／ｃ随时间和频率的变化却是受非大气因素的扰动引起的．２．大气可以解释３０天以下ＬＯＤ非潮汐的大部分变化．３．极移分量３０天以内的高频变化也主要由大气激发．ｘ分量与大气的相关性要强于ｙ分量，而且更为稳定，主要表现为平均时间尺度约为２７天的波动，大气对这个波动的贡献可达７０％．     

星载GPS卡尔曼滤波定轨算法

利用卡尔曼滤波定轨算法，处理神舟4号星载GPS伪距实测资料，重点在于研究卡尔曼滤波中模型误差方差矩阵的选取准则，GPS信号中断或连续野值对递推滤波的影响，如何自主监控滤波的运行状态，即是正常还是趋于发散，目的在于评价该算法用于星上自主定轨长期平稳运行的可靠性．     

非绝热过程对太阳p模振动的影响

本文讨论了与非绝热性有关的辐射损失和对流转移对太阳ｐ模振动的影响．在非绝热情况下，ｐ模的本征频率增加了虚部σ（１）ｉ和σ（２）ｉ．本文试图探讨一种渐进方法研究非绝热效应对太阳ｐ模振动的影响．在渐进近似失效的太阳外大气层，利用表面相移的相关关系给出了非绝热振动方程的严格解．对低、中间频率的振动模，通过渐进解和表面解在外大气层的拟合，得到表面相移只是频率的函数．与绝热振动相比，考虑非绝热效应有可能改善太阳５分钟振动的理论频率和观测频率之间存在的偏差．     

使用Photoshop在卫星云图上标记观测地位置（上）

虽然天文学主要研究的是大气层以外的事情,但是地面上的天文观测时刻受大气层内的气象活动影响,通过分析卫星云图等气象资料,我们可以很方便地知道观测地此时和未来的天气状况,从而规划好出行和观测计划。     

关于太阳引力场对VLBI时延测量的影响

在太阳引力场中，射电源信号的传播方向和速度发生变化。方向的变化改变了射电源在天球上的视位置。速度的变化改变了信号传播的“光行时”。为了计算引力效应产生的附加时延，有人依据视位置变化，有人依据光行时变化。本结论是，前一种算法在概念上是错误的。