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全球定位系统
中国电波传播研究所
全球定位系统

中国电波传播研究所

朱希夏

双月刊

1008-9268

qqdwxt@126.com

0373-3712412/1

453003

河南新乡138信箱3分箱

全球定位系统/Journal Gnss World of ChinaCSCD北大核心
查看更多>>本刊是目前我国卫星定位应用领域唯一的国内外公开发行的专业科技期刊。
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    低轨卫星下行仿真数据精密定轨研究

    王麒宁王乐赖文折浩男...
    73-80页
    查看更多>>摘要：低轨卫星导航定位是新一代卫星导航技术发展的重要方向,使用低轨卫星提供高精度定位、导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)服务,需要能够利用下行数据对其进行精密定轨.目前低轨卫星定轨相关研究多以星载GNSS数据和星间链路数据为研究对象,缺少针对低地球轨道(low earth orbit,LEO)下行数据定轨能力的分析.为分析低轨卫星下行数据定轨性能,模拟仿真了轨道高度 1000 km、轨道倾角 48°的Walker 90/10/1 低轨卫星导航星座、150 个地面测站及相应轨道、钟差和观测数据.分别使用测站数为 60、90、120 和 150 的全球测站网络观测数据进行LEO卫星精密定轨,并对定轨精度和可视测站卫星位置精度衰减因子(satellite position dilution of precision,SPDOP)值进行分析.结果表明:测站数从 60 增加至 150 可使LEO卫星轨道1d均方根(root mean square,RMS)从 117.5 mm提升至 39.8 mm;当测站稀疏时,LEO卫星定轨精度降低迅速;增加测站可以有效改善陆地范围可视测站SPDOP和LEO卫星定轨精度,但由于测站跟踪范围有限,海洋区域可视测站SPDOP和LEO卫星定轨精度难以获得改善,需引入新的观测数据源.研究结果可为低轨导航卫星系统建设提供支持.

    低轨卫星卫星精密定轨低轨星座仿真测站卫星位置精度衰减因子(SPDOP)低轨卫星下行数据

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    2024年5月8日至16日太阳风暴对电离层影响及效应分析

    王帅全林李泠王鲲鹏...
    81-87页
    查看更多>>摘要：太阳风暴会造成地球电离层剧烈扰动,影响导航定位性能.本文针对 2024-05-08-16 太阳风暴期间发生的电离层扰动事件,分析了东、西半球不同纬度台站的电离层总电子含量(total electron content,TEC)、电离层TEC变化率、电离层F2 层临界频率、卫星导航单点定位误差等.分析认为:电离层向日面会对X射线耀斑发生响应,但是扰动主要来源是太阳风南向磁场能量注入引起的地磁暴;太阳风暴期间电离层顶部和底部的响应并不是同步的;卫星导航单点定位误差在太阳风暴期间会有明显增大,尤其在垂直方向会增大至±10 m,且在电离层暴恢复相期间会持续存在,并随电离层状态趋于平静呈逐渐减弱趋势.

    电离层太阳风暴总电子含量(TEC)F2层临界频率卫星导航单点定位

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    基于随机森林算法的中国及周边区域电离层foF2预测模型

    林子扬陈龙江靳睿敏欧明...
    88-96页
    查看更多>>摘要：电离层 F2 层的临界频率(foF2)的平方与峰值电子密度(NmF2)成正比,是影响GNSS性能的关键参数之一,提升电离层foF2 的预测精度对于优化GNSS广播电离层模型性能并提升GNSS的定位精度具有重要意义.本文基于中国及周边区域的 18 个测高仪台站和COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere,and climate)掩星观测数据,综合考虑世界时、年积日、地理位置、太阳和地磁活动等多维特征,利用随机森林(random forest,RF)算法构建了电离层foF2 预测模型.通过与国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)-2020 模型对比分析,验证了该模型的预测精度.研究结果表明,与IRI国际无线电咨询委员会(International Radio Consultative Committee,CCIR)和IRI国际无线电科学联盟(International Union of Radio Science,URSI)模型相比,RF模型的平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别降低了14.81%和17.11%,均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别降低了11.21%和13.14%.此外,该模型在不同纬度、地方时、太阳活动和地磁活动条件下,均展现出优于IRI-2020 的预测精度.本研究不仅有效提升了中国及周边区域电离层foF2 的预测精度,还为提高GNSS的准确性和可靠性奠定了重要基础.

    电离层foF2随机森林(RF)测高仪COSMIC掩星国际参考电离层(IRI)GNSS

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    基于北斗的路港航智慧运维监测平台方案设计研究

    闫颖周钰凯王剑
    97-102页
    查看更多>>摘要：随着路港航运输产业的不断发展和运营规模的扩大,高效的运维监测对确保整个物流链的安全性和运作效率至关重要.本研究提出了基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)的路港航智慧运维监测平台的设计方案,以提升路港航运维的效率和安全性.利用BDS的定位和通信能力,通过集成先进的传感器和物联网技术,实现对船舶、车辆和设备的实时监测和管理,并提供相关的数据分析和决策支持功能,有效地提升了运输过程中的可视化和追踪能力,保障了恶劣环境下稳定的信息交换.同时利用集成大数据技术对大量运维数据进行实时分析和处理,提高了风险预防和管理的主动性和准确性,有效解决了路港航运输产业在运维监测方面面临的核心难题,为运输行业向更高效、更安全、更智能化的方向发展作出贡献.本文从智慧运维监测系统建设原则、平台建设方案、数据服务平台、地理信息平台四个部分进行了具体的研究探讨,实现了基于北斗的全方位、多维度的智能化运维解决方案,提升了整个路港航运维的效率与安全性.

    北斗卫星导航系统(BDS)智慧运维路港航监测运维平台设计大数据技术

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    基于条件平差的网络RTK电离层改正数偏差修正

    石鑫张熙成兵柯元英...
    103-109页
    查看更多>>摘要：本文针对午后太阳辐射较大时段网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)电离层延迟建模精度不高的问题,提出了一种基于条件平差的电离层改正数偏差修正方法.利用闭合三角形单元中三条基线双差电离层延迟理论闭合差为 0 这一条件,对建模得到的电离层改正数进行平差处理,修正其偏差,并对修正过程中的权阵确定方案进行了相关讨论.实验表明:当电离层改正数模型值精度不高时,修正算法可以有效提高电离层改正数的精度,同时基于已知基线的模糊度固定情况来确定权阵能达到较好的修正效果,电离层改正数偏差最大值减小58.0%,精度总体提高 51.1%.

    网络实时动态定位(RTK)电离层改正数偏差修正条件平差VRSGNSS

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    基于LightGBM算法的大气可降水量预测方法研究

    卢厚贤李锴李黎何琦敏...
    110-119页
    查看更多>>摘要：大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)为单位横截面积垂直气柱内地面至对流层顶部的液态水汽含量,可反映大气中的水汽浓度.本文首先利用 2014-2019 年长三角地区 7 个探空站资料,分析了PWV与对流层天顶总延迟(zenith tropospheric delay,ZTD)、天顶静力学延迟(zenith hydrostatic delay,ZHD)、对流层湿延迟(zenith wet delay,ZWD)、水汽压(Es)、大气压(Ps)、地面温度(Ts)、加权平均温度(Tm)之间的相关性,再基于梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)构建了一套适用于长三角地区的 PWV预测模型,并分析了 LightGBM-PWV模型的预测精度.结果表明,PWV与Tm、Ts、Ps、Es、ZHD、ZWD和ZTD之间的相关系数(R)分别为 0.74、0.76、-0.59、0.76、-0.43、1.00 和 0.94;全年、分季度和分月LightGBM-PWV模型的平均偏差分别为 0.10 mm、0.11 mm和 0.12 mm,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.25 mm、0.26 mm和 0.31 mm,模型精度依次递减,异于传统线性拟合PWV模型;全年LightGBM-PWV预测模型精度最高,可用于长三角地区的GNSS-PWV预测、分析和研究.

    LightGBM大气可降水量(PWV)长三角地区

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    基于BP神经网络的对流层折射率预测方法研究

    钱志刚杨东升郭晓彤李雪...
    120-125,132页
    查看更多>>摘要：对于卫星导航系统,定位误差受对流层大气折射率影响,提高对流层大气折射率预测的精确性能够降低导航定位误差.对流层大气折射率是研究对流层对电磁波传播影响的主要参数,其预测的精确性对于无线电系统有重要意义.本文提出一种基于反向传播(back propagation,BP)的对流层折射率预测方法,将年、月、日、时刻、地表折射率、海拔高度作为网络模型的输入,输入海拔高度处的折射率作为模型的输出;类似地,通过调整输入和输出参数,还可以利用BP神经网络预测近地面 1km折射率梯度.在此基础上,利用香港地区和太原地区历史探空气象数据对新提出算法进行了计算分析,并与现有文献中的方法作了比较,结果表明:本文提出的方法在计算的精确性方面有一定的优势.

    BP神经网络对流层折射率折射率梯度

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    结合EKF与LSTM神经网络的授时/守时算法

    徐涛郭宸宇赵程
    126-132页
    查看更多>>摘要：本文研究了一种在卫星授时下,提高授时信号的授时精度和守时能力方法,即利用晶振计数器,记录下每个秒脉冲时刻的晶振频率信息;将记录历史信息输入到扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)中进行滤波,消除卫星秒脉冲信号的随机误差,提取北斗卫星前N秒秒脉冲的累计时间tCN、k时刻的晶振频率fre(k)、k时刻晶振变化速率v(k);并将经过EKF输出的历史数据作为训练集,输入到长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络中建立预测模型;通过控制变量法进行算法参数调试,找到最适合的预测模型.试验结果表明:授时算法输出的授时信号精度最大误差为 34 ns;授时算法 8h累计误差为 1.001 μs,平均误差小于 0.125 μs/h.有效地提高了系统授时和守时精度.

    扩展卡尔曼滤波(EKF)长短期记忆网络(LSTM)时间同步卫星授时晶振建模

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    征稿启事

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