基于Hadamard方差的导航星座自主时间同步算法研究

文章在总结国内外研究成果基础上,针对GPS铷钟虽然短期稳定性较好,但采用Allan方差描述铷钟频率稳定性时,其钟差状态方程仅为两参数,在较长平滑时间里存在时钟漂移和甚低频噪声的影响,使噪声特性淹没或估值不收敛的缺陷,引入Hadamard方差建立了三参数系统状态误差模型,通过三次采样方差从模型上解决了线形漂移和甚低频噪声的影响问题。在时钟系统状态模型和星间双向测量方程建模基础上,给出了工程实用的标准Kalman基本滤波方程。数值分析仿真表明,采用Hadamard方差描述时钟频率稳定性显著提高星载时钟自主同步精度,从而克服了Allan方差描述产生的频率漂移影响较大和甚低频噪声不收敛的问题。

基于极大重叠小波系数方差分析的混沌时间序列去噪方法研究

自然界中观测到的混沌现象一般都混有噪声,存在的噪声会使得对混沌时间序列的预测产生较大的误差。小波阈值去噪具有多分辨率分析的特点,计算量较小,同时去噪效果较好,但传统的消噪方法存在重信号而轻噪声特征的情况,噪声水平的估计也常常以第1层小波系数的中值变差为依据,同时阈值的选取又与噪声水平和信号长度相关。如果能准确估算混沌信号的水平,并确定各层小波分解系数上的噪声方差,便可提高去噪效果。因此,构建了近似仿真Lorenz混沌含噪信号,并通过极大重叠离散小波对信号进行了分解,分析噪声方差在各层小波系数上的分布规律,并由此确定小波系数各层不同的阈值系数。通过该方法可以得到相对较优的结果。算例结果表明,采用所提方法可以减少预测产生的误差,验证了该方法的有效性。

半重叠总方差法在惯性传感器随机误差分析中的应用

针对总方差法在分析随机误差时计算时间较长的问题,从Allan方差和完全重叠Allan方差入手,提出3种数据采样方式,并在此基础上构造了半重叠总方差法。通过光纤陀螺惯组的静态实验验证算法的有效性,结果表明,半重叠总方差法与总方差法分析精度一致,而运算时间大为缩短。

基于极大重叠离散小波变换的金融高频数据波动率估计

利用极大重叠离散小波变换方法对资产收益的积分波动率进行估计.针对沪深300指数选取不同小波函数估计积分波动率,计算相对误差统计量.结果表明,不同小波函数对积分波动率估计不存在显著差异,但随着抽样频率的增加,估计精度逐渐提高.对尺度及其相应尺度下的波动率进行对数变换可见,二者之间存在显著的线性关系,随着尺度的增加,波动率逐渐变小.

路径选择中重叠路线的解决方法比较

在交通出行分析中,路径选择是必不可少的一个阶段,而在路径选择时,路径上路线的重叠情况,无论是体现在路径层面还是路段层面上的重叠都是常见的情况,这使得描述出行行为的最常用的工具多项式Logit模型缺乏解释能力,于是派生出各种Logit改进型模型,按照其解决重叠路线的内在机理的不同,将其归为3类:考虑协方差信息的方法、巢式方法和附加效用因子的方法,论述了3类方法各自的优劣势,并按2个重要特征对这3类方法进行了比较。

基于小波方差的沪深两市的收益率波动性分析

本文基于小波方差对沪深两市指数的收益率进行月波动性分析,结果表明,股市收益率的月波动性会受到季节变化的影响,不同尺度下的月波动性呈现出相似的变化趋势.

利用小波方差进行原子钟频率稳定度的估计

离散小波变换可以在不同尺度上分解时间序列,而不同尺度的波动性可用小波方差来表征。从小波方差的定义入手,系统地归纳了基于极大重叠离散小波变换(MODWT)的小波方差估计方法,及其等效自由度(EDF)的实用计算方法。最后利用一个实测算例进行计算分析,并与相应的重叠阿伦方差、重叠哈达玛方差进行比较,通过实验分析可以看出小波方差可有效消除原子钟信号非线性和非平稳性的影响,通过选择适当的小波基函数,如D4、D6小波,其方差可以像哈达玛方差一样,减少调频闪变噪声和调频随机游走噪声的泄露,适用于原子钟频率稳定度的表征。

北斗卫星钟稳定性分析及噪声识别

通过对频率稳定性分析和噪声识别理论的研究,运用重叠Hadamard方差计算了北斗卫星钟的频率稳定度;并结合自相关函数理论,使用Lag1自相关函数分析了影响北斗卫星钟的主要噪声类型。实验结果表明,所分析的4颗卫星原子钟的天稳定度都达到了10-13水平;影响其稳定性的主要噪声为调频白噪声、调频闪变噪声和调频随机游走噪声。

原子钟频率稳定度分析方法及频率漂移影响分析

阐述了Allan方差与Hadamard系列方差的定义，分析了原子钟频率漂移对分析结果的影响，讨论明确了二者在频率稳定度分析中的适用性，并将重叠Hadamard方差应用于GPS卫星钟稳定度分析。将Allan方差、Hadamard方差及重叠Hadamard方差用于PRN2铷钟稳定度计算表明：Allan方差估值受频率漂移影响很大，而重叠Hadamard方差对于GPS铷钟稳定度分析具有更好的适用性。

GPS星载原子钟性能评估

介绍了星载原子钟性能评估指标——频率准确度、稳定度、漂移率的定义及计算方法,基于IGS(international GNSS service)卫星钟差数据,对GPS星载原子钟的性能指标进行了分析。其中,基于Hadamard方差方法的稳定度分析结果表明,GPS Block IIR星载铷原子钟天稳已经处于1～3×10-14的水平。

基于时间剩余的随机后悔最小化路径选择

出行者路径选择行为的正确性直接影响到交通规划'四阶段'模型最后一步交通分配的可靠性,对交通规划领域具有重要意义.近年来,为了克服出行者路径选择主要理论(随机效用最大化模型)存在的问题,Chorus提出了随机后悔最小化模型.本文借用经济学领域中的无差异曲线概念,建立基于时间剩余的出行时间和出行费用双重约束下的随机后悔最小化模型,并对模型中存在的路径重叠和路径感知方差问题进行改进.最后运用示例性路网进行数值检验.结果显示,改进模型更加合理,具有更好的可靠性.

基于SD-LCMV算法的FDA平台外干扰抑制

针对频率分集阵列(FDA)接收机在抑制与目标位置接近的平台外干扰过程中,最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器在阵元数较大、导向矢量失配情况下出现的主瓣畸变问题展开分析。在采用重叠正弦频率分集阵列接收结构代替一维均匀线性频率分集阵列(ULA-FDA)接收的基础上,通过可变加载约束的最速下降线性约束最小方差(SD-LCMV)准则求解导向矢量失配时的权矢量,实现对阵列方向图主瓣的有效纠偏和保形。仿真验证了采用正弦频控函数的重叠子阵FDA阵列具有最佳的主瓣宽度和低旁瓣特性。当存在2°的指向误差时,正弦频控函数的重叠子阵FDA阵列经导向矢量修正得到的阵列方向图在有效抑制干扰的同时能够实现主瓣的纠偏和保形。

频率源稳定度的测量方法

随着卫星导航系统的广泛应用,利用卫星导航系统确定位置和时间的用途越加广泛。本文首先介绍了频率源稳定度在利用卫星确定位置和时间原理中的重要性,然后介绍了频率标准的稳定度,最后对两种频率源稳定度的测量方法进行了说明。

北斗星载原子钟异常数据处理的研究

采用精密定轨同时获得北斗星载原子钟差数据进行稳定性分析时，由于星载原子钟钟差数据中粗差、更换参考钟等因素的影响，使得稳定度计算结果与真实结果偏离较大，不能正确反映原子钟的稳定水平。基于此，本文设计了一种上下限约束的方法剔除粗差，对更换参考钟造成的频率跳变进行平移。该方法减小了这些异常数据对频率稳定度的影响，通过对实际数据的处理分析表明，北斗星载原子钟的天稳处在10-13至10-14水平。

稳健的高精度单矢量传感器测向方法

针对单矢量传感器各通道之间的相位误差引起已有方法测向不准的问题,提出一种对相位误差稳健的高精度测向方法.该测向方法首先利用单矢量传感器接收信号协方差矩阵的主特征向量与其共轭向量做Hadamard积来构造空间谱,实现对水下目标的方位估计;由于Hadamard积消除了相位误差,此估计值与相位误差无关,但存在方位估计模糊。然后利用相位误差的估计值进行解模糊操作,从而得到正确的方位估计。该测向方法的测向性能独立于相位误差,估计精度高。仿真和试验数据处理结果验证了该测向方法对相位误差稳健;在相位误差条件下,其方位估计精度高于平均声强法、CAPON测向方法以及MUSIC测向方法。而且仿真结果表明,该测向方法的测向精度接近克拉美洛下界(CRB)。

原子钟频率稳定度测试中的噪声处理

原子钟的测量噪声会被引入到频率稳定度评估过程,尤其是对中短期频率稳定度的影响更大。重叠Allan方差可以克服调频闪变噪声和调频随机游走噪声随时间变化出现的非平稳问题,但由于受到测量噪声的影响,评估结果仍会出现误差。为此,本文通过对原子钟的数学模型和噪声特性进行分析,提出了原子钟频率稳定度评估的加窗平滑噪声处理方法,通过对时差观测序列合理的加窗设计和平滑处理,抑制测量噪声对评估结果的影响。实验结果表明,利用铷钟观测序列的100点平滑可以有效地提高短期频率稳定度结果(100～1 000)s的可信度。

可靠性全局灵敏度指标的空间分割高效方法

可靠性全局灵敏度指标能够有效地分析输入变量的不确定性对结构系统失效概率的影响程度,为提高该灵敏度指标求解数字模拟法的效率,提出了一种基于密度权重及连续无重叠区间全方差公式的空间分割高效方法。所提方法通过连续无重叠区间上的全方差公式来加快该指标计算的收敛速度,利用密度权重法在输入变量可能的取值区间内进行均匀抽样,并以均匀样本点的联合概率密度函数的权重来保证计算的等价性,这使得所构造的方法不需要寻找失效域的设计点,因此其可以有效解决非线性程度较高难以找到设计点及多设计点的问题。除此之外,应用空间分割技术,使得本文所提方法仅需重复利用一组样本点,就可同时得到各个输入变量的可靠性全局灵敏度指标,消除了计算量与输入变量维数的相关性,大大地提高了样本的利用率和计算效率。验证算例的计算结果,说明了本文方法对计算功能函数非线性程度较高及多设计点问题的高效性。

星载原子钟性能分析方法比较研究

卫星导航时间系统是影响导航系统性能的决定性因素。原子时钟作为频率标准,能够产生高准确度和高稳定度的标准频率信号,可以实现精确计时。因此在导航卫星上广泛使用原子钟作为频率标准。讨论了原子时钟频率稳定度的Allan方差、重叠Allan方差、Hadamard方差及重叠Hadamard方差算法,并对GPS卫星真实数据进行了频率稳定度分析。得出了不同的GPS卫星,星载卫星钟的稳定度不同。对于同一种类的GPS卫星,卫星钟的稳定度也存在差异,且GPS BLOCK IIR卫星具有较好的频率稳定度。

基于噪声估计的卡尔曼滤波用于GPS卫星钟差预报研究

利用重叠哈达玛方差确定卫星钟噪声随机模型,采用顾及钟差随机噪声模型的卡尔曼滤波进行钟差预报分析,并与最小二乘预报算法相比较,得出以下结论:卡尔曼滤波进行1 d以内的短期预报时,精度达到亚纳秒级,优于最小二乘预报算法,在长期预报或拟合数据量较少时,最小二乘预报精度优于卡尔曼滤波。

Galileo卫星星载原子钟性能分析

为了弥补近年来欧盟的伽利略卫星导航系统(Galileo)卫星密集发射,而对其星载原子钟稳定性进行系统分析相关研究的不足,提出1种Galileo卫星星载原子钟性能分析方法:利用精密钟差拟合残差和重叠阿伦方差的方法分析不同卫星类型、不同原子钟类型的Galileo星载原子钟的性能;并与全球定位系统(GPS)各类型星载原子钟进行对比。实验结果表明:Galileo原子钟拟合残差明显小于GPS各卫星的钟差拟合残差;通过重叠阿伦方差计算得到的Galileo在轨氢钟的频率稳定性在整体上优于Galileo铷钟,也好于GPS星载原子钟;整体来看,Galileo系统的星载原子钟稳定性要好于GPS。