范文一：利用接收机钟差实时滤波提高GNSS精度

测 绘 工 程 第 卷第 期,,,, ,,,,,,,,,,

年 月,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,

利用接收机钟差实时滤波提高 精度 ,,,,

,,,,甘 雨隋立芬张 鹤戚国宾王 冰

:信息工程大学 地理空间信息学院 ,河 南 郑州 :,,,,,,

摘 要 :建立接收机钟差的高斯马尔可夫模型 ,通过自相关函数估计接收机钟差的时间常数 ,利 用 方 差确定模 ,,,,,型谱密度参数 ,将滤波后的接收机钟差返 回 补 偿 至 观 测 方 程 ,重新进行导航解算 。 实 验 结 果 表 明 ,对 接 收 机 ,,,,

钟差进行滤波 ,可有效提高钟差估计精度 ,提 高 的 精度。,,,,

关键词 :接 收机钟差 ;高斯马尔可夫模型 ;自 相关函数 ;谱 密度 ;,,,,

:::::中图分类号 ,,,, 文献标志码 , 文章编号 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

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,。 导航卫 星 接 收 机 一 般 使 用 价格适当的石英晶 观测方程重新进行导航解算 实验结果表 ,,,,

,,,,,振作为其时标参考石英钟的稳定性不高 难以 建 ,,明对接收 机 钟 差 进 行 滤 波 可 有 效 提 高 钟 差 估 计

,。立可靠的误 差 补 偿 模 型 削 弱 钟 差对导航结果的影 精度并进一步提高 的精度,,,, 。,,响因此在 导 航 定 位 的 实 际 应 用 中 一 般 将 接 收 接收机时钟误差 , ,,,,。机钟差 作为未知参数与 位 置 参数一并进行解 算

,利用最小二乘进行 解算无 法顾及历元间卫 中的伪距测量值中含有 卫星钟差和接收 ,,,, ,,,,

,机钟差的影响而 在电离层和对流层内信号传播速 ;星和接收机钟差的时间相关性 利 用卡尔曼滤波进 , ,度不等于光速设 和分别为接收机和卫星的 ,, ,,行解算 时需 将 接 收 机 钟 差 相 关 参 数 引 入 状 态 向 , ,,系统时和分别为两者的钟差则有 ,,δ,, δ,量增加矩 阵 运 算 负 担且钟 差参数和位置参数之 , , 珓::,;,;,;,,, ,δ, ,δ,, ,, ,Δ， ,Δ, ,ρρ。间的随机模型的相对比重难以确定 * , , 本文提出利 用 接收机钟差本身具有的时间相 ,考虑到接收机 噪 声 等 其 余 误 差 的 影 响 的 伪 ,,,, ,。 关性单独对接 收机钟差进行滤波处理建立接收 距观测方程为 ,珓 ρρ ,机钟差的高斯马尔可夫模型 通过 自相关函数估计 , , ::;,;, , ,, , , ,δ, ,δ,Δ，, ,Δ, ,ε ρ, ,接收机钟差的 时 间 常 数利 用 方 差 确 定 模 型,,,,,, 对于卫星钟差在一般的导航中可利用星历 进δ,

,,改正改正后的卫星钟读数与标准的 时间谱 密 度 参 数 将 滤 波 后 的 接 收 机 钟 差 返 回 补 偿 至 行 ,,,

之差 ,,, 称为卫星钟的数学同步误差 ,由 卫星导航电文中 :收稿日期 ,,,,,,,,,, 基金 项 目 :国 家 自 然科学基金资助项目 :;;,,,,,,,,,,,,,,,, 。 钟差参数预报误差及时钟内被略去的随机项引起;:,,,,,,,,,,,,,,,, ,接收机钟差稳定性差 用 高次多项式来拟合接 作者简介 :甘 雨::,男 ,博 士研究生,,,,,,

第 期 甘 雨 ，等 :利用接收机钟差实时滤波提高 精 度? ? ,,,,, ,

。 ，收机钟差的效果也不一定好因此接 收机钟差参 观测方程的钟差补偿,,, ,,,,

()数一般和位置参数一并作为观测式 的 未知参数 ,珓利用最小二 乘 解 算 的 接 收 机 钟 差 和 钟 速 ,,，, δ

。进行解算 珓作为钟差滤波的观测值 δ,,,，,珓，珓 δ,,，, ,δ,,，, ,,,,烄δ 接收机钟差滤波模型 , ， , () ,烅珓 δ珓,,, ，, ,δ,,,，, ,,,,烆δ ， , 最小二乘 解 算 无 法顾及钟差的时间相 式中:,, ,,,, ,珓 珓 δ,,,,δ ;为 解算结果的钟差误 差 为 ， ， ,, , ,, ,,,;，关性利用 卡 尔 曼 滤 波 进 行 解 算 时 钟 差 和 位 置 参 。 ()()、()解算结果的钟 速 误 差式 与 式 式 联 立,,, 。 数之间的 随 机 模 型 比 重 难 以 确 定这 里 利 用 最 小 。组成钟差滤波模型

二乘分别由 伪 距 观 测 值 和 多 普 勒观测值计算出历 ，，设滤波后的钟差为将 滤波后钟差代入式 δ,，,,，元的接收机钟差和钟速值以此钟差和钟速值作为 ()，得 ,珓，)(, ,;δ,，, ,, ,;δ, ,Δ，,Δ, ,ε , ,,, ρρ。新的观测值进行钟差滤波 * , , ρ ,,,接收机钟差状态模型,,, ，()利用式 重 新 进 行 导 航 解 算得 到 新 的 ,,,,,

，对于接收机钟差参数有模型 δ,, 。导航解

(),,, ,δ, ,δ,, ,ω, 计算与分析 , :。，式中为调频白噪声具有功率谱密度 ω, ？,ω,,,用一阶高斯马尔可夫过程描述的钟速参数 ，采用动态 数据采样间隔以载波相位差 ,,,,, ) (,,, ,,, ,,;,, ,,δδβ,。分获得的位置作为参考解 :,，;式中为该过程的相关时间为高斯 ;,,,;,; , β,，和使用两种方案进行组合解算 两 种方案的经度 ，。马尔可夫过程的驱动白噪声功率谱密度为 ？,,、，“”高程误差结果如图 图 所示连 线为方案 结,, ,,利用 方 差 和 自 相 关 函数确定钟差模型 ,,, ,,,,, ，，; 果实 线为方案 结果纬 度和经度 结 果 类 似, ,,参数 。统计如表所示,,

方 差最早由 引入 到 原 子 钟 稳 ,,,,,,,,,,, ,

,,,，,,定性的 度 量 中文 献 系 统 介 绍 了 方 ,,,,,,,,

。 差分 析 时 钟 误 差 的 方 法频 率 漂 移 的 方 ,,,,,

,,, 差为,(), , π(),,η, ,, , ,,,,,,,,,ηζ,,, , ,η)(,,,,,,,, , ,,, ,, η,π

(),,, ,, ,, , , ()(),,ηηππ()，称 为 标 准 差由 双 对 数 标 准 差 ζ,,,,,, ,,,,, η

，，，，。谱参数(()),,,,,进行分段拟合即 可求出 ,,,,,,, 个功率 ,,,ζ,,,,,, ηη

，设已求出则调频白噪声的功率谱密 度可按 ,, ,,,()。式计算,

,()图 经度误差, ？,, ,,,, ,ω

高斯马尔 可 夫 过 程 驱 动 白 噪 声 谱 密 度由 方 ？, , ,,,，差和相关时间所反映为 表 两种方案的 比 较, ,,, ,(),, () ,,,,,,,,,,,, ,,,, ,, ,,; ？, ,ζ ,, 纬度 经度 高程 :。式中为高斯马尔可夫过程的方差 ζ

。 利用自 相 关函 数法估计相关时 间 和 方 差一 , ,,,,, ,,,,, ,,,,, 方案 ,,,,η,,; ()，阶 过程的自相关函数为 可得 ,,, ,η,ζ,方案 , ,,,,, ,,,,, ,,,,, ,,, ,()， ,,;,ζ,,,,,,,ζ烄? () ,烅 ,:;方案最小二乘解算, (),,,ζ,烆 , :，()方案先利用最小二乘 计算钟差钟速再 利用 自相关函数估计结果经过式可 以求得,,ζ

及 。钟差滤波值补偿后进行解算 ，。即可求得谱密度 ,;？,,

? ? 测 绘 工 程 第 卷,,,

。观测方程的方法提高 精度钟差的 滤 ,,,,,,,,

，波随着导航解逐历元进行 由 于钟差参数的维数很

，，小这种钟 差 滤 波 对 计 算 量 的 增 加 不 多 能 够 保 证

。在实时性需求的前提下提高导航精度

:参考文献

,,，，,,,,,: , , ,,,,, , ,, ,,,:,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,

,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,

，,,,,,,,,,,,, ,,李 征航，黄劲松 测量与数据处理,,武 汉 :武 汉 ,,,,,,,

大学出版社 ，,,,,,

,,袁 信 ，俞 济祥 ，陈导航系统, 哲,北 京 :航 空工业出版 ,,,,

社 ，,,,,, 图 高程误差, ,,,,,,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

，:从以上结果可以看出 ,,，，():,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

)。 ， ,,，,方案 的 结 果 优 于 方 案 通 过 钟 差 滤 波,,,:,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,, ,

，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,, ,,,,,，钟差的 时 变 特 性 信 息 可 以 得 到 更 好 的 利 用提 高

:，,,,,,, ,,,,, ,,,,,,,,,, 。的导航精度,,,, ,,，,,,,, , ,,,,,,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,, ,,)，高程误差为 左 右卫星几何结构很 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ，。 差定 位 误 差 随 之 增 大利 用 钟 差 滤 波 补 偿 的 方 :,,，， ,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,:, ,,,,,,,,,,,,,,,,，，法可以减 弱 卫 星 几 何 条 件 带 来 的 影 响 获 得 更 为 ,,,,,,,,,, 。稳定的导航解 ,,冀 峰 ，赵 伟 ，李 荣 冰 ，等 接收机时钟频率漂移误差 ,,,,,

分析及模型预测,,数 据 采 集 与 处 理 ，，(): ,,,,,,,,,结束语 , ,,,,,,,,

,,。 ,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,, ,接收机 钟 差对 非差式导航定位 影 响 很 大利 ,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,, ,, ,,，,用最小二乘进行 解算时无 法顾及历元间卫 ,,,,

:，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,;星和接收机钟差参数的时间相关性 利 用卡尔曼滤 ，,,,,,,,,,,,,, ，波进行解算时需 将接收机钟差相关参数引入状态 ,,万 进 桃 ，包利用平稳时间序列模拟接收机钟误差 海 ,, ，，向量增加 矩 阵 运 算 负 担且 钟差参数和位置参数 ,,，，()，,,测 绘工程 ,,,,,,,,,,,,, 。之间的随机模型的相对比重难以确定 ,:,责任编辑张德福 本文提出采 用 对接收机钟差进行滤波并补偿

《》测绘工程变为月刊公告

，、，发为适应期刊发展的需要满足广大读作者关于加快 刊载周期 提 高传播信息时效性的迫切愿望 更 好地

，《》，，挥期刊的作用测绘工程经黑龙江省新闻出版局批准 自年月起由双月刊更改为月刊 每月底出 。,,,,,版

《》，， 是中测绘工程由黑龙江工程学院 和中国测绘学会联合主办 是面向国内外公 开发行的测绘类科技期刊

()。 国科学引文数据库收录期刊和中国 科技核心期刊在 年和 年连续两届测绘优秀期 ,,,,,,,, ,,,, 刊评选

。“、、”，“、”， 中获得优秀测绘期刊奖本刊坚持及时高 效规 范办 刊恪 守质 量第一学 术至上的 办刊思想坚持人

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:,，:话投稿邮箱,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

《》测绘工程编辑部

范文二：接收机钟差如何消除（共2篇）

以下是网友分享的关于接收机钟差如何消除的资料2篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。

如何消除gps频差篇一

物理与电子工程学院电子121 1219200049 王明海

如何消除GPS 的频差

GPS (Global Positioning System)系统的高精度导航、授时和测地功能是建立在对GPS 卫星信号的传播时间的精密观测基础上的。 GPS 接收机中参考频率源的好坏对整个接收机性能有着诸多影响。导航型GPS 接收机中普遍采用短期频率稳定度在百万分之几量级的晶振，由其造成的等效观测量误差较之卫星和信号传播部分以及接收机热噪声引起的误差是不容忽视的。在GPS 系统实验研究中，在 GPS

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信号模拟器，尤其是接收机中频信号模拟器研制过程中，对其进行深入研究，对频率和相位误差进行精确模拟是非常重要的。

频率漂移是指振荡器的实际振荡频率与标称频率发生偏移的现象。GPS 接收机内部晶振频率漂移普遍存在于各种类型的GPS 接收机中，它对接收机的工作状态以及定位性能有着重要影响。对GPS 接收机来说，本地时钟频率与GPS 系统时标准频率的不严格同步是引入时钟误差的根本原因，时钟误差主要分为两类:一类是时钟偏置误差，另一类是时钟频率误差，由本地时钟频率漂移引起的频率误差在采样间隔内的一次积分形成时钟偏置误差。

对于GPS 的基本观测量伪距，接收机内部时钟偏差是影响伪距精度的主要因素，在某些仅仅需要得到伪距、伪距率、载波相位等原始信息的系统，这样就会给系统的基本观测信息带来很大的误差，甚至于使系统无法正常工作。因此在实际的工程应用中，有必要对GPS 内部时钟误差建立一个相对准确的模型，以便对 GPS 观测量中的时钟误差进行实时的修正。

1、 频率误差对GPS 接收机的影响

GPS 接收机利用测得的3颗以上卫星的观测信息建立导航方程组求得其天线相位中心处的位置、速度和时间解，在信号接收过程中其参考频率源的误差产生的接收机钟差将

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直接叠加在伪距或载波相位观测量上。由于其值相对较大，且很难像其它误差项那样能找到足够精确的实时误差模型来消除其影响。一般在接收机导航定位计算的过程中将其作为未知项与三维(或两维)位置项一起代入导航方程组求解。这样需要增加一颗卫星的观测信息，从而影响到GPS 接收机的定位能力。

晶振的功耗、体积和重量、可靠性等对GPS 接收机的影响是显而易见的。晶振的起振预热时间将影响接收机的首次定位时间，其 0.1 s~100s意义上的短期频率稳定性影响接收机的?伪距测量精度、动态性能和抗干扰能力，约15min 意义上的短期频率稳定性影响其后续的定位时间，相位噪声(即瞬时频率稳定性)则影响码环和载波环的噪

声容限、数据解调和跟踪性能。

2、 频率误差的特性分析及其表征

GPS 接收机时钟晶振的输出受时间、温度、加速度、冲击、振动和电源波动等各种条件的影响，误差特性非常复杂，幅度起伏的影响在GPS 接收机中经过限幅滤波之后基本消除，由于GPS 时间信号本身具有良好的长期频率稳定度，实际应用中常用于晶振校准和频标传递，因此在 GPS 接收机中晶振的长期频率稳定性(主要指老化特性) 的影响基本可以消除，这里着重考虑短期频率稳定性的影响。

晶振中的非确定性(随机)噪声类型主要包括频率随机游

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走(由环境因素如机械冲击、振动和温度起伏引起的频率的随机漂移)、频率闪烁噪声(主要为谐振腔噪声和,或有源器件噪声)、频率白噪声(即相位随机游走)、相位闪烁噪声、相位白噪声(主要由运放和元器件引起)，相应的噪声频域模型为5种幂率谱模型:

Sy f =?2f2+?1f+?0+??1f?1+??2f?2， 0式中f?为晶振输出的频率上限，Sy f 为频率偏差的谱密度，?2为相位白噪声项，?1为相位闪烁项，?0为频率白噪声项，??1为频率闪烁项，??2为频率随机游走项。

晶振频率的随机起伏并不呈平稳的正态分布，因此常用阿仑(Allan )方差取代传统的标准方差来表征频率稳定度。Allan 方差基于时域描述相邻两次测量的频率差值的方差，表征短期频率稳定度的无间歇Allan 方差的表达式为

2 σyτ==lim yi+1?yi 2 (2) n ??i=1n?1式中表示时间平均，n 为取样个数，τ为取样间隔，yi为第i 次取样测得的频率。

同时，频率漂移误差的频域表征(功率谱密度)和时域表征(A llan方差)的转换关系为

2 σyτ=2?sin2 πfτ 2 Sy f 0πfτdf (3)

根据式 (2, 3) 可以推出时钟频率漂移的Allan 方差值为

2 2π12 τ +??12ln 2+?0σyτ=??21 3 2+ln 2πf? τ ?ln 2 +?13f?+?2 (4) 在已知了5个随机噪声项在典型时间间隔τ下的A llan方差值之后，通过最小二乘拟合Allan 方差的双对数曲

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线，从中可以求解出各个随机项的系数，具体参数如表 1 所示。

由表1数据可以看出，对于GPS 接收机来说，时钟频率漂移所包

含的随机误差特性比较复杂，其中频率随机游走占主要支配地位。对于接收机内部时钟的频率漂移，在某些场合需要进行预测或者估计，比如在以伪距/伪距率作为观测量的深组合导航系统中，钟漂需要通过卡尔曼滤波器估计补偿。

3、 消弱误差的方法和措施

3.1建立完善严密的误差改正模型

这些误差改正模型既可以是通过对误差的特性、机制以及产生的原因进行研究分析，推导而建立起来的理论公式，也可以是通过对大量的观测数据的分析，拟合而建立起来的经验公式。

如果每个误差改

正模型是十分完善严密的，模型中所需的数据是准确无误的，在这种理想情况下，经各误差模型改正后的包含在观测值中的系统误差将被消除干净，而只留下偶然误差。误差模型的精度好坏不等，这就需要不断地研究和改进。通过对大量的实测观测数据不断分析和验证，来提高定位的精度。

3.2求差法

仔细分析误差对观测值或平差结果的影响，运用适当的观

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测方法和数据处理方法(如同步观测，相对定位等)，利用误差在观测值之间的相关性和在定位结果之间的相关性，通过求差来消除或大幅度削弱其影响。当2台接收机对同一卫星进行同步观测时，观测值中都包含了共同的卫星钟误差，将观测值在接收机间求差即可消除卫星钟误差。同样，1台接收机对多颗卫星进行同步观测时，将观测卫星问求差即可消除接收机钟误差。利用相距不太远的两个测站的同步观测值进行相对定位时，由于两站到卫星的几何图形十分相似因而星历误差对两站的影响相似，利用这种相关性在坐标差时就能把共同的坐标误差消除掉。这种技术已经被广泛应用，也就是实时差分GPS 技术，上述误差从总体上讲都有较好的空间相关性。所以相距不太远的两个测站在同一时间分别进行单点定位时，上述误差对两个测站影响大体相同。在已知点上放置GPS 与用户进行同步观测，通过已知点求得偏差改正数，那么用户施加偏差改正数后，定位精度就会得到大幅度的提高。

3.3选择较好的硬件

有些误差，比如多路径误差，既不能建立改正模也不能利用差分技术消除，在GPS 测量中是一种重要的误差来源。现在还没有一种十分有效的方法完全消除它，多路径传播对码与载波都有影响，对P 码观测值的影响比对载波相位的影响要大两个数量级，对伪距观测的影响，在良好的环境条件

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下约为1.3 m，在反射很强的环境条件下约为4,5 m，严重时还将引起信号的失锁。较为有效的削弱多路径误差的第一种方法是采用性能良好的接收机天线，一般采用性能良好的微带式天线，并在天线下安置屏蔽地面反射电波的抑径板，这个疗法使多路径误差减少1/3。

浅谈如何消除贫富差距篇二

浅谈如何缩小我国贫富差距

——一个大学生对我国贫富差距问题的看法

学院:材料科学与工程学院

专业:材料物理专业(基地班)

作者:张金灿

学号:[1**********]2

浅谈如何缩小我国贫富差距

材料学院2010级基地班张金灿 [1**********]2

摘要:贫富差距扩大正成为我国不可忽视的问题，成为建

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设中国特色社会主义的重大障碍，它的具体表现是什么,危害有多严重,起因何在,如何解决,正成为当前国内研究的热点问题和关注的焦点话题。本文在广泛参考相关专业文献的基础上，结合笔者自身体会对贫富差距相关问题进行了分析阐述，并提出了几条合理建议。

关键词:中国，贫富差距，衡量，表现，危害，起因，解决措施

导语:“社会主义的本质，是解放生产力，发展生产力，消灭剥削，消除两极分化，最终达到共同富裕。”这是**从经济和社会的视角对社会主义的理解和本质概括。为了最终实现共同富裕，解决好缩小贫富差距问题有着很重要的意义。只有妥善处理好了贫富差距问题，国家才能在经济高效率运行的同时, 让全国人民共享经济增长的成果, 使我国稳步快速发展,尽快地跻身于世界强国之林，早日实现中华民族的伟大复兴。想要更好的解决贫富差距问题，就必然要了解其定义与危害，形成与起因，进而制定出详细的解决措施。

一、 贫富差距的衡量

贫富差距是指由于各个社会成员所处的具体社会政治、经济和文化方面的地位和环境不同，而形成的实际占有社会财富的差距。它表现为一定量的物质财富和精神财富。贫富差

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距包括收入差距和富差距两部分。前者主要属于经济问题，后者用个人受教育的程度、

科技水平和能力、思想文化修养、知识产权、社会知名度等来表示，通过一定时期各种社会关系诸如个人的社会地位、生活方式、精神面貌、健康状况等的综合反映，主要属于社会问题。

经济学家通常用基尼指数来表现一个国家和地区的财富分配状况。基尼系数是指在全部居民收入中，用于进行不平均分配的那部分收入占总收入的百分比，是国际上用来综合考察居民内部收入分配差异状况的一个重要分析指标，由意大利经济学家于1922年提出。它反映收入分配差异程度的数量界限，可以有效地预警两极分化的质变临界值，所以是衡量贫富差距的最可行方法。这个指数在零和一之间，数值越低，表明财富在社会成员之间的分配越均匀;反之亦然。一般来说，基尼系数在0.2以下，表示居民之间收入分配高度平均，0.2-0.3之间表示相对平均，在0.3-0.4之间为比较合理，同时，国际上通常把0.4作为收入分配贫富差距的警戒线，认为0.4-0.6为差距偏大，0.6以上为高度不平均。中国是世界上基尼系数增长最快的国家之一，中国经济高速增长的成果未能被社会各阶层共享，绝大部分聚集在少数人手里。内地最富裕的10%的人口占有了全国财富的45%，而最贫穷的10%的人口所占有的财富仅为1.4%，并且据统计

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局的报告预言，贫富差距在未来的十年还将进一步扩大。截止 2012 年 12 月份，中国的基尼系数已经高达 0.61，贫富差距世所罕见。中国已经进入全世界贫富差距最严重的国家行列。

二、我国贫富差距的主要表现

第一，城乡居民的收入差距呈扩大化趋势。改革开放以来，我国

始终把经济发展作为首要目标，但在经济发展过程中，由于非农产业是经济增长的主要源泉，各级政府往往采取一些有利于城市发展的经济政策。这样的政策虽然在短期内推动了经济的增长，但从长期来看，却没有考虑到城乡收入差距的进一步扩大而使社会总成本付出昂贵的代价。在过去的十几年里，我国城乡居民收入的绝对额差距增加了十余倍，中国城乡居民收入差距出现全方位扩大。

第二，我国各行业之间收入差距也在明显加大。自改革开放以来，社会主义市场体系不断发展完善，市场竞争机制发挥着越来越重要的作用，而市场经济的公平竞争秩序还未完全形成。竞争的结果导致不同劳动者或生产要素拥有者之间的收入差别。一方面，一些非经济因素影响，使得经济改革或体制变迁中发生了许多问题，集中到内部人控制、垄断和腐败等方面，成为形成收入差距的重要因素。另一方面，在经济体制转轨期间，不同地区、不同部门和不同单位的市场

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化程度有差异，形成相应的收入差距也是必然的。另外，又由于国家政策的相关保护，从而导致行业垄断现象仍然存在。这些垄断性行业凭借垄断经营的特权及国家政府的特殊保护，与其他行业进行不公平竞争，从而取得高额垄断利润，使行业间差距不断扩大。

第三，区域间贫富差距扩大。近年来，我国区域间收入差距呈现扩大的趋势。区域间的贫富差距主要表现在东、东西部之间的贫富差距，以及南北方的差距，同时各地区内部小区域之间有或多或少存在着明显的贫富差距。

第四，非法致富现象较为严重。有一些社会成员利用非法手段，

如偷税漏税、敲诈勒索、贪污受贿、走私贩私、制售假冒伪劣商品以及各种形式的寻租、内部人控制等非法收入现象相当普遍。其中社会反映最为强烈、影响最突出的是利用职权谋取不义之财的腐败行为，从索贿受贿到权钱交易到与不法分子狼狈为奸，腐败问题相当严重和突出。

三、贫富差距的危害

第一，贫富差距过大有悖于社会的公平正义。公平是社会制度的首要价值，是人类社会具有永恒价值的基本理念，是现代社会制度设计和政策安排的基本依据。社会公平观应该有两部分组成，一是机会均等，它是市场经济条件下社会公平的“底线”和基本内容;二是一定程度的收入平等，如果一

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个社会只有一部分人能享受经济增长的好处，而另一部分人处于赤贫状态，尽管机会均等，也是“不公平的”。

第二，贫富差距过大削弱了经济持续发展的动力。贫富差距过大导致意味着占据人口多数的居民没有足够的经济能力拉动消费，而富人虽然占有财富多，但由于人数少，所带动的消费毕竟有限。这就必然会导致中国目前经济发展的消费率低、投资率高、外贸依存度更高，来自内需方面的拉动力严重不足的现况，使得经济的发展更多地依赖外贸拉动和投资拉动，这对于经济持续发展弊端很多。

第三，贫富差距过大动摇了社会的诚信价值观 。“人民的眼睛是雪亮的”，当人民目睹了太多的非法致富、以权谋私、损公肥私，当权者很难从现实中用诚实劳动的高尚思想教育人民并要求他们效仿。

当一个国家的民众开始在思想上与行动上藐视和不相信诚实劳动，引发的后果将是毁灭性的。

第四，贫富差距影响到社会的安定有序。财富分配的不平等历来是社会不稳定的潜在根源，严重的贫富分化、过大的收入差距还可能会引起社会的动荡不安和矛盾冲突。贫富悬殊的两极社会的直接后果是社会冲突和对抗的发生，特别是底层社会对于上层社会的敌视和反抗，比如仇富心理等。此外，当前社会底层人群犯罪率高、人民抱怨分配方式和致富方式的相对不公平等也成为不可忽视的现象。

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四、我国贫富差距的起因

第一，我国的基本国情的影响。

我国现在处于并将长期处于社会主义初级阶段,这个国情决定了我国在今后将长期坚持的经济制度和分配制度。同时，由于历史因素、自然资源分布不均等，贫富差距的出现是不可避免的。

第二，国家宏观经济制度的影响。

1.“先富与共富”政策的实施。鼓励一部分人、一部分地区先富起来，先富带动后富，最终实现共同富裕。这一政策在改革开放初期对于打破中国经济发展的桎梏，让经济得以迅速发展，起到了巨大的作用。现在的问题是，这一政策没有得到完整的落实，先富起来的人并没有去带动其他人实现共同富，从而拉大了相互之间的贫富差距。

2.“效率优先，兼顾公平”的误解。改革之初**曾提出”

效率优先,兼顾公平”的口号,但事实上，改革30多年的经验告诉我们，中国的经济建设是”只惟效率,鲜顾公平”,这种做法的结果是导致了”赢家通吃”的景象,加剧两极分化，更加增添了社会的不和谐因素。

3.出口退税政策的实施。为刺激出口所实行的不惜代价的出口退税政策是造成两极分化的又一大源泉。出口退税给予的暴富机会是如此之大，以致假造出口单据以骗取出口退税本身成了某些“模范外向型地区”的一大赚钱机会。

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4.加工贸易优惠政策的实施。这样一种政策鼓励了生产出口产品的企业切断与其国内的原材料和零部件供应者的联系，它虽然有利于广东等少数沿海地区发展加工出口经济，却使广东的出口产业发展不再能带动内地的相关产业发展和产业升级，由此而加剧了直接生产出口产品的行业和地区与其它行业与地区之间的贫富分化，使广东的富裕与全国的经济发展失去了关联。

5.税收制度的有待完善。毋庸置疑，国家通过健全的税收制度，可以有效缓解贫富差距的问题。目前在我国，中等收入者仍是纳税的主体，而高收入人群无论是从绝对数量上还是从税率上都没有排在纳税前列。这说明了中国的税收制度的不健全。由于对于高收入群体缺乏合理的、必要的“限高”，对于外资企业过多的税收优惠等，导致了我国国民贫富差距的扩大。

第三，市场经济体制不健全的影响。

我国正处于由计划经济向市场经济转型的过程中，一套健全的市

场经济运行机制尚没有真正建立。有待于进一步完善的市场经济体制导致假冒伪劣商品泛滥，地方保护主义严重，人为地极大的阻碍了市场作为资源配置的基础性作用的发挥，使得一些信用差、品质差、 道德差的“三差”市场主体大发横财，短时间内暴富，而一些信用高、品质好、道德高的个

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人与企业则深受其害，盈利有限，甚至亏损，直至退出竞争市场，严重影响了市场经济的公平与效率原则的实现，导致了人为地贫富分化和社会贫富差距悬殊。

第四，法律制度不完善的影响。

改革开放以来，由于我国法律制度的不健全，导致一些人钻了法律的空子，为了致富而不择手段。很多人通过各种非法手段“剥削”，大量侵吞公有财产，在短时间内暴富，使中国在短短的20年内产生了很大的贫富差距。 此外，对于不平等竞争、贪污腐败和权钱交易等行为目前也缺少有效的监督惩治措施。

第五，社会保障制度不完善的影响。

“可以说，在当代社会教育花费已经成为城乡居民致贫的罪魁祸首。”同时，医疗费用成为贫困居民的第二大负担。此外，随着市场的饱和，竞争日益激烈，失业率增高让很多家庭陷入了贫困。而这些困境的摆脱与社会保障制度的建立与完善密切相关。目前，同经济发展幅度相比，我国的社会保障事业以及社会转移支付明显表现出严重的滞后。在这种情形下，农民、城镇的退休人员、城镇的失业人员及其亲属由于得不到及时的、足量的保障，最有可能成为贫困者，从而使整个社会的贫富差距不断拉大。

第六，居民自身原因的影响。

公民由于对财富的态度看法不同，自身成长经历不同，掌

15

握的劳动技能和可以承受的劳动强度有所差别等原因，在追求致富，赚取财富的过程中就会产生很大的差别。比如农民工很辛苦的从事长时间、高强度体力劳动却仍然收入偏低，有些人因为身体缺陷不能从事某些类型的工作等。

五、我国贫富差距解决之道

第一，发展教育和经济，扩大就业，提高劳动生产率。

我国现阶段居民收入差距是经济发展中的差距,而收入的分配取决于知识技能,职业培训和这些技能的市场价格，同时,随着劳动力市场的建立,劳动力的就业状况不可避免地与经济波动相联系:经济发展水平越高，经济增长速度越快，吸收的就业人员就越多:缩小贫富差距必须通过发展教育和经济，扩大就业，提高劳动生产率，而不是搞平均主义来解决。只有经济发展了,生产率提高了，才能减轻和消除贫困，缩小贫富差距,为最终实现共同富裕奠定物质基础:

第二，完善社会主义市场经济体制。

规范市场竞争秩序，严厉打击以各种方式获取非法收入和不正当收入的竞争行为，对垄断企业建立资格审查及事后监督机制;加强对垄断企业的股份制改造力度，建立健全法人治理结构，通过内部监督和约束机制规范收入分配行为，从而实现生产要素在全社会范围内的合理配置，为市场竞争主体提供比较公平的竞争环境。同时必须保护一切合法的劳动收入和合法的非劳动收入，积极营造一

16

种使人们通过知识、资本、技术和管理等生产要素来致富的社会环境。

第三，政府政策的适当调整与完善。

1. 坚持“两大战略”。改革开放以来，由于享受了优惠的政策， 东部地区得到了快速的发展，目前东部的发达程度已远远超过了中、西部。为了解决日益增大的地区差距，党中央先后提出了“西部大开发”和“中部崛起”的伟大战略。实践证明，两大战略在缩小收入差距方面发挥了一定的作用，但效果还不太明显。因此，我们应采取进一步的措施，继续加大对中、西部地区的转移支付，加强中西部地区基础设施建设，努力吸引国外投资者和东部的资金、技术、人才到中西部地区，从而有效加快中西部地区的经济发展，提高中西部地区的生活水平，最终缩小与东部发达地区的贫富差距。

2. 加强财税调节，完善税收制度。财政政策是缩小贫富差距的 强力工具。目前我国所得税的税收主体仍然是工薪阶层，这充分说明我国财税制度的不合理，这也是我国贫富差距存在的一个重要原因。在收入方面，应创造条件让更多群众拥有财产性收入，壮大中等收入群体;应充分发挥税收调节作用，利用税收杠杆达到“限高补低”的效果，比如完善个人所得税收取方式、对高档商品住房开征房产税等。在支出方面，应建立起财政增加对民生投入的长效机制，确保财力向基层倾斜、向民生倾斜，比如硬性规定民生支出占财政支

17

出的比重、省(区、市)向区县转移支付的占比等。通过提高执法力度，减少税收漏洞，降低中低等收入所得税在税收总额中的比重，开征某些特殊

的税种如遗产税、财产税等，缩小贫富之间的收入差距。

3. 限制垄断行业。我国实行市场经济制度的时间尚短，市场运 行机制还不很完善。原有的某些体制性或政策性的原因，使得电力、电信、铁路等行业至今仍然存在着非常严重的垄断，并可以获取高额的垄断利润，也拉开了这些行业与其他人群的收入差距。为此，我们必须借鉴成熟的市场经济国家的经验，在垄断行业中引入竞争机制，降低行业的垄断性收入。对少数必须由国家垄断经营的行业，要加强对其收入分配的监督和管理。政府应采取措施降低非垄断行业的市场准入程度，为市场经济的发展创造公平竞争的环境，从而消除或减轻行业之间的不公平交易，缩小垄断行业与非垄断行业职工之间的收入差距。因此， 要进一步完善社会主义市场经济体制， 要通过立法来限制、减少市场垄断，坚决反对垄断价格行为，打击不正当竞争。另外，考虑对某些个人收入明显高于其他行业的垄断性行业应征收垄断税。在税收上要做到扶持低收入行业、困难行业的发展，保障其职工的基本收入和生活。

4.调整进出口行业优惠政策。正如分析原因中提及到的，过多 的进出口行业，外资企业和外贸企业的优惠政策，成

18

为导致贫富差距的重要原因，在当前的大背景下，应该适当调整，减少政策倾斜，将更多的优惠施于惠民工程中，比如扶贫扶农工程等。

第四，加强社会主义法制建设。

要加强市场监督和管理，严厉打击以权谋私、官商勾结、走私贩私、假冒伪劣等违规、违法经营行为，加强法制建设，强化对权力

的约束，增加执行公务的透明度，并依法重拳出击，严厉打击违法乱纪、权钱交易、贪污腐败等丑恶现象，要制止各种乱收费、乱摊派现象严惩整治非法收入。要通过立法规定公务员个人财产申报制度，增强公务人员办事过程的公开性、透明性和程序性，完善权力的制约机制，完善税法，加强征管，逐步消除非法收入形成的条件与环境。以《行政许可法》的实施为契机，加快政府改革，减少审批项目，不断减少政府对经济活动的干预，降低因”寻租”和”共谋”等滥用权力的行为而使”权力精英”和”经济精英”获得不当利益而引发的贫富差距。

第五，完善收入分配制度。

1. 初次分配不忘公平。初次分配一定要讲效率，就是要让那些 有知识、善于创新并努力工作的人得到更多的劳务报酬，首先富裕起来。**在十八大报告中说，“初次分配和再分配都要处理好效率和公平的关系，再分配更加注重公

19

平”。因此，在坚持按劳分配为主体，多种分配方式并存的分配制度并实行生产要素按贡献参与分配的原则的前提下，我们在以效率为主的前提下也应该逐步关注公平的问题。

2. 再次分配注重公平。初次分配注重效率，再次分配注重公平， 要强化政府在再次分配中的作用。初次分配注重效率是意在扩大总体财富总量，再次分配注重公平，政府应当利用税收等手段来帮助弱势群体，建立全面、系统、适度、公平和有效的社会保障体系，弱化两级分化，确保弱势群体的权益，保障弱势群体。

3.三次分配促进公平。有学者把“慈善事业机制”称为“三次分

配”机制。要缩小财富差距，就应当有三次分配，三次分配要讲社会责任，富人们应当在自愿的基础上拿出自己的部分财富，帮助穷人改善生活、教育和医疗的条件。另外，对于热心于慈善事业的企业，政府应该在税收和投资项目的立项审批等方面给予优惠和照顾，从而鼓励更多的企业家参与慈善事业，回报社会。

第六，完善社会保障体制。

在缩小贫富差距的思路中，不能不考虑社会保障制度问题。政府要正视当前社会保障体制面临的风险，提高政府的财政支出，切实解决困难地区的社会保障问题。要坚持社会统筹与个人帐户相结合的基本养老和医疗制度，进一步完善失业

20

保险制度，完善城镇居民最低生活保障制度，加强农村社会保障体系建设，健全农村医疗保险、社会保险制度等。从实际出发，既要逐步扩大保障的覆盖面，又要合理确定保障水平，实现社会保障的可持续性，做到进一步扩大基本养老、基本医疗和失业保险的覆盖面，进一步完善城市居民最低生活保障制度。

结 语:经过十余天对相关资料的阅读整理、对相关政策的学习和领会、对他人观点的取舍、对自身观点的剖析与校正，笔者最终顺利完成该论文。需要深思的是，我国贫富差距扩大的问题已不容忽视;值得欣慰的是，这一现象已经引起了社会各界的广泛关注，党和政府也开始制定并实施更为合理有效、符合时代背景而我国国情的政策;可以肯定的是，在党和政府的有利领导下，在

广大人民群众的共同努力下，没有我们中国人克服不了的困难，纵使前方困难重重，挑战不断，纵使国际大环境有些小波动，纵使作为社会主义国家我们会受到一些压制和排斥，但国民同心，其力断金，相信“道路是曲折的，前途是光明的”，中国特色社会主义道路会走的越来越好，更加公平和谐的社会来临的不会太晚。

参考文献

21

【1】 周智年.简析中国贫富差距问题[j].理论月刊，2010年2月

【2】 张丹.中国贫富差距探析[j].知识经济，2010年5月

【3】 邹德萍.中国贫富差距逼近社会承受“红线”[j].金融经济，2010年8月

【4】 辉仙. 对中国贫富差距现状的成因分析、解决之思考 [P]. 2008年5月

【5】 舒圣祥. 个税制度失效与贫富差距突限[J]. 《燕赵都市报》，2005 年8

月12日

【6】 **年谱[C].北京:中央文献出版社，2004年下

【7】 高佳，当前我国贫富差距问题探析[D].江苏:江苏大学马克思理论与思想

政治教育，2007年6月

【8】 刘佳，我国城乡居民收入差距出现扩大 17年间增加12倍[N] .北京:北

京商报，2008年10月16日

【9】 郭爱娣，中国城乡居民收入差距持续扩大[N]京华时报.200年8月29日

【10】钱光磊，中国的贫富差距与政府控制[M].上海:上海三联书店，2002年

【11】十八大报告

22

【12】部分资料参考“贫富差距”、“基尼系数”百度百科

23

范文三：基于小波变换的GPS接收机钟差序列预测

基于小波变换的 GPS 接收机钟差序列预测

摘 要:针对高精度 gps 接收系统时钟稳定度对其性能影响,传 统的方法是直接利用钟差数据的关联性建立钟差预报模型, 即 arma 模型。利用小波分析对钟差进行消噪,得到更加平稳的时间序列, 然后再对钟差进行建模,并对消噪钟差模型进行了误差分析。用真 实数据进行仿真验证,表明对原始数据进行小波变换可以有效提高 gps 接收机钟差预测的准确性。

关键词:小波分析;时间序列; arma 模型;钟差预报;误差分析 中国分类号:tn911.7 文献标识码 :a

文章编号:10053824(2013) 01005204

1 引 言

gps 接收机时钟偏差是影响接收机基本观测量伪距精度的主要因 素,在某些需要得到伪距、伪距率等原始信息的系统,接收机内部 钟差会给系统的基本观测信息带来较大的误差。在用伪距进行定位 或授时的系统中,会直接影响定位精度以及授时精度。因此在实际 的工程应用中,需要对 gps 接收机钟差建立一个相对准确的模型, 用来实时修正 gps 观测量中的时钟误差。在误差建模过程中,可以 将 gps 接收机钟差视为一组时间序列,传统的时间序列预测方法是 直接建立 arma 系列模型 [1]。而 arma 模型适用于周期平稳的时间 序列, 因此通常需要对原始数据进行差分。 gps接收机钟差信号中 包含有用的偏差信号和噪声信号。而噪声信号和有用的偏差信号通 常表现为平稳的带通信号和高频信号。在进行差分时不仅消除了时

范文四：基于锁相环的GNSS 授时接收机钟差校准算法

基于锁相环的GNSS 授时接收机钟差校准算法'

第,,卷 第,期

国 防 科 技 大 学 学 报 ,,,(,,,,(,

7>,,,,年,月 ,,,,,,,,,,,,，,,,,,,，,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,(,,,,

基于锁相环的,,,,授时接收机钟差校准算法

向 为徐 博牟卫华王飞雪

国防科技大学 电子科学与工程学院湖南长沙 ,,,,,,

摘 要,,,,全球卫星导航系统授时接收机利用卫星导航信号获取钟差并校准本地时钟从而与

,,,,系统时间同步提出了全新的基于锁相环的,,,,授时接收机钟差校准算法将钟差校准过程等效为

传统的锁相环模型鉴相器的功能由,,,位置速度与时间解算实现压控振荡器的功能由本地时间调整

接口实现环路将本地秒相位与,,,,系统的秒相位锁定分析了环路总误差的组成以及环路参数与各误

差项的关系给出了误差最小的环路优化设计准则在北斗二号卫星导航接收机平台上进行了对比实验验

证了算法的有效性

关键词授时,,,北斗时间同步钟差锁相环卫星导航

中图分类号,,,,, 文献标志码, 文章编号,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,;,,;,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,

,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,;,,,,,

,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,;,,,,,;,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,;,,,,,,,;,,,,,,,,;,,,,,,,,,,;,,;,,;,,,;,,,,,,,,,,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,;,,;,,;,,,,,,

;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,;,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,;,,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,;,,;,,;,,,,,,,,;,,;,(,,,,,,,,,,,

,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,(

,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

利用,,,,全球卫星导航系统包括我国正

后文分析指出这种方法等效为一个特征频率为

在建设完善的北斗导航系统美国的,,,导航 ,的一阶锁相环环路对热噪声抑制较差环路稳

系统欧洲的伽利略导航系统等授时接收机进 态误差与本地晶振频偏成正比晶振频偏不变时

行时间同步在通信电力等领域得到了广泛的应 环路稳态误差为一个固定值这个固定值可以作

用,,,,授时接收机需要输出精确的秒脉冲信 为零值设置到接收机中

号作为其他设备的时间同步参考 为了抑制噪声影响文献〔,〕对接收机解算

,,,,授时接收机通过接收,颗以上的卫星 结果平滑后再进行钟差校准这要求在平滑过程

信号测量出对应的伪距然后结合卫星播发电文 中接收机位置不能移动否则会影响校准精度

中的卫星位置参数伪距修正参数等进行 ,,, 文献〔,〕对

钟差建立二阶多项式模型并进行最小

位置时间与速度解算得到接收机本地时钟 二乘拟和这要求接收机在钟差拟和过程中不能

与,,,,系统时钟之间的钟差之后再利用钟差 对本地时钟进行调整

〔,〕

将本地时钟与,,,,系统时钟同步 为了降低晶振频率漂移的影响文献〔,〕对

文献〔,,,〕研究了如何基于,,,接收机输 晶振频偏进行估计然后通过调整秒产生器的时

出的秒脉冲信号对外部压控晶振进行驯服使用 钟计数器模值等效地校准晶振频率接收机频

了锁相环模型或,，,预测滤波器等方法但没

偏可以在接收机速度解算过程中获取或由对钟

有描述 ,,,接收机内部如何输出精确秒脉冲

差建模后获取这类频偏校准的方法等效于特征

信号 频率为,的一阶

锁频环对热噪声抑制较差而且

,,,〕直接使用钟差来调整本地时钟

文献〔 在晶振频率斜

升的情况下存在稳态误差误差与

收稿日期,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,(;,

?,,,? 国防科 技 大 学 学 报

第,,卷

晶振频率变化率成正比 的结果

所以钟差校准算法不会出现失锁的情况

根据上述模型钟差校准算法的关键在于设

, 基于锁相环的钟差校准算法

计环路滤波器使得在给定条件下锁相环的相位

,(, 钟差校准环路模型 跟踪误差最小

一个典型的模拟锁相环由鉴相器环路滤波

,(, 环路滤波器

器和压控振荡器三部分组成环路系统函数如图

〔,〕

,阶环路滤波器的传递函数如下

,所示其中 与 分别是锁相环的输入与输出 ,,,

θ θ

, ,

,,

,,

〔,〕 ?,

相位 ,,,

,,

, ,, ,,, ,

,,,

可以推导出

本模型中的一阶环路滤波器参数

如式,其中, 是环路等效噪声带宽后简称

,

环路带宽,是环

路采样时间,是特征频率

, ,

, ,,(,,,

图, 锁相环的拉氏变换方框图

, ,

, ,, ,

,,,(,

, ,

二阶环路滤

波器参数如式,

本文设计的钟差校准过程以,为间隔周期

, ,

,,(,,,

性地进行,,,解算并对本地时钟进行校准每

,

,

,,(,,,

次对本地时钟的调整在 ,之后生效这个过程 , ,

,

,

中可以等效为数字锁相环鉴相器的功能由,,, , , ,

,

,,, ， ,

,

, , , ,

解算实现压控振荡器的功能由本地时间调整接 ,

, ,

口实现对模拟锁相环离散化后得到的环路系统

, ,,,, ， ,

, , , , ,

函数如图,所示

三阶环路滤波器参数如式,

, ,,(,

,

, ,,(,

,

, ,,(,,,,,

, ,

, ,

, , , ,

, , , ，,,，,,

, , , , , , , , ,

图, 钟差校准环路的,变换方框图 ,,

,

,

, ,

, ,,,,

,,,(, , , , , ,

,

,

锁相环的输入 为 ,,,,系统的秒相位 , , , ,

θ θ , ,

, ,,,，,,

, , , , , , , , , ,

为,,,解算后得到的钟差 为环路滤波器输出

θ

, 环路带宽, 与采样时间,之间必须满足以

的实际时钟调整量锁相环输出 为本地秒相

, ,

θ

, 〔,〕

下关系

位,,为环路滤波器的传递函数根据本地时

,

钟调整接口的定义锁相环输出相位与实际的时

, ? ,

, ,,

钟调整量的关系如下

,

环路滤波器

设计的关键在于确定合适的阶数

,, ,,,， ,,, ,

θ θ θ

, , , 与环路带宽

对式,进行,变换得到本地时钟调整接

,(, 环路总误

差

口的传递系数

θ, ,, ,,,,

授时接收机输出的秒脉冲精度由环路

, , , ,, ,

〔,〕

θ, ,,, 总误差决定环

路总误差的经验公式如下式

,

图,中右边的本地时钟调整接口方框图部

θ

, , , , ,

,

， ， ， ， ,

σ σ

σ σ θ

分正是按照上式搭建出来的

,,, 槡,,,, , , , ,

表示,

鉴相器误差引入的噪声 表

由于钟差校准环路模型中的鉴相器是由,,, σ,,,, σ σ,

示量化误差引入

的噪声 表示 , 由振动引起

解算来实现的与传统锁相环鉴相器不同的是

σ σ

,

的振荡器颤动 表

示由阿仑方差引起的振荡器

,,,解算鉴相器在各种钟差情况下都能得到正确

θ

,

第,期 向为等基于锁相环的,,,,授时

接收机钟差校准算法 ?,,,?

颤动 表示动态应力引起的环路稳态误差在本

可见在满足算法假设条件下采样周期与环

θ

,

模型中这一项替换为晶振频偏引起的环路稳态 路带宽越小鉴相器噪声的影响越小

误差 ,(, 晶振相

位噪声

σ 由晶振特性决定且并不总是存在不在

, 由锁相环理

论可知经过二阶或三阶锁相环

本文中讨论下面对其他各项误差做出分析

后晶振相位噪声

引起的环路误差可以表示

,(, 晶振频偏引起的误差

〔,,〕

如下

在,,,,接收机的载波跟踪锁相环中对于

, σ

,

θ , ?

不同阶数的锁相环动态应力引起的环路稳态误 ,, , ,

, ,,

〔,〕

差 可表示为

θ , σ

,

,

θ , ?

,,

, , ,

,,,

,

θ , ,

, , , 其中 表示二

阶锁相环误差 表示三阶锁相

, ,, θ θ

, ,, ,,

其中,代表 ,,,,接收机到卫星的距离,代表 环误差 表示晶振的短期阿仑偏差观测闸门

σ

,

,,,,系统的时间,代表环路阶数由于,的一 为环路带宽, 的倒数由于短期阿仑偏差 对

σ

, ,

阶导数可以等效为多普勒也就是频偏类似可以 观测闸门的变

化不敏感可以近似地认为是一个

在本模型中得到结论

〔,〕

常数

,,,

,, , 因此可以得出结论晶振的短期阿仑偏差越

θ , , ,,

, , ,,,

, ,, 小环路带宽越大则环路误差越小

,

上式中的,,代表晶振频偏由此我们得出了 ,(, 量化误差

不同阶数锁相环的晶振频偏误差表达式在,,为

由于本地时钟调整接口是数字接口一般精

常数的情况下一阶锁相环稳态误差与,,成正比

度并不高所以量化误差不可忽略假设量化步长

二阶与三阶锁相环稳态误差为,在,,斜升的情

为,记量化引起的误差为 那么量化误差与实

θ

〔,〕

,

况下只有三阶的锁相环稳态误差为,

际时钟调整量 的

关系如式,,其中,,,指

θ

,

,(, 鉴相器噪声 取模的

意思

使用,,,解算鉴相时鉴相结果存在误差

,

,,,, ,,

θ

θ

这个误差可以粗略分为两个部分一个是外部输

, , ,

入的参数的偏差一个是在接收机内部环路参数 由于量化误差是精确可知的所以可以在程

估计带来的偏差 序中记录

误差量并对环路进行补偿从而消除量

第一部分误差包括电离层对流层卫星钟 化误差对环路的影响

差卫星星历误差多径误差等由于模型较为复 但是补偿方法并不能消除量化误差对实际秒

杂在算法中进行简化分析假设这些误差综合起 脉冲输出精度的影响因此实际设计中要尽量减

来是一个均值缓慢变化的白噪声 小

时间调整接口的量化步长

第二部分误差包括接收机内部载波环与码环 ,(, 环路优化设计准则

参数的估计误差传统的接收机内载波环与码环 由于晶振的频率在温度变化或老化时存在斜

会使用环路滤波器这样会导致在,,,解算频度 升过程为了使得总误差最小在工程实践中选用

过高时误差不再是白噪声一般,,,带宽的码环 〔,〕

三阶锁相环 这样

晶振频偏引起的误差基本可

暗示前后间隔大约,,的测量值之间才基本上相 以忽略因为通过补偿的方式可以消除量化误差

〔,〕

互独立 所以总的环路

误差可以表示如下

综上所述当观测量间隔相对于码环带宽来

, σ

,

, , , ,

,

， ， ? ,,

σ σ σ

说足够长时可以假设,,,解算的钟差的误差是

,,, ,,,, , , ,

,

相互独立的白噪声假设噪声均值为θ 标准差 为了使得误差更小应根据接收机硬件处理

,,,

为σ,,,由锁相环理论可知经过锁相环后鉴相 器能力选择足够小的环路采样时间,并选用短

,

器噪声引起的相位估计噪声如下〔,,,,,〕

期阿仑偏差 更小的晶振

σ

,

, 在晶振阿仑

偏差与环路采样时间确定下来

, , , ,

, ，

σ θ σ

,,,, ,,, ,,,,

, 后选择合适的环路带宽,使得总误差达到最

,

, ,

, ， ,, ,,

θ σ 小对式,,中的环路总误差求导得

,,, ,,, , ,

?,,,? 国防科 技 大 学 学 报

第,,卷

,, , 接收机输出的

秒脉冲信号为计数器开门信号以

σ σ

,,, , , , ,,

, ,,, , ,,

σ,,, , ,

,, , ,,,,模块

输出的秒脉冲信号为计数器关门信号

,

令上式等于,可以得到使环路总误差 最

σ

,,,

小的环路带宽表达式如下

,

,

,

,, σ

, , ? , ,,

, ,, , ,

σ

,,, ,

可以看出晶振阿仑偏差与,,,解算误差之

比越大最优环路带宽越大

在实际工程中普通 ,,,,接收机的晶振频

图, 实验验证平台

率准确度在,,,,量级在,固定的情况下,越

, ,

,,,(, ,,,,,,,

小环路收敛时间越长所以确定, 时要综合考

, 北斗二号导航接收机的定位精度在,,,,左

虑接收机的总体需求

右晶振短稳为,(,,,,,,,,解算频度 ,,,根

直接采用钟差调整本地时钟的情况相当于

据优化准则计算

出三阶环路滤波器的最优环路带

取 , 等效于一阶锁相环取, ,,时的情况

θ θ

, , , 宽为,(,,,,但由于当前接收机设计的环路采样

此时环路稳态误差等于,,而环路带宽 , 为

, 时间仅为,,根据上文分析, 要小于,(,,,所

,

以三阶锁相环的最优带宽取值为,(,,,

没有达到最小

使用三阶锁相环取环路带宽为,(,,,时测

,(, 环路优化设计实例分析 试结果如图,

假设接收机环路采样周期 ,为,,,,,解算

,

误差 σ,,,为 ,,,,接收机晶振频率准确度为

,,

为,×,,

σ

,

采用三阶锁相环根据式,,计算出最优

环路带宽为,(,,,,,,

根据以上假设条件进行数值验证得到不同

的环路带宽对应的环路总误差如图,所示最优

环路误差与计算得到的一致

图, 环路带宽为,(,,,时的误差

,,,(, ,,,,,,,,,, ,,(,,,

,

使用三阶锁相环取环路带宽为,(,,,,时

测试结果如图,

图, 不同环路带宽对应的环路误差

,,,(, ,,,,,,,,,,,,

,

, 实验验证

在北斗二号导航接收机上对算法进行了实验

图, 环路带宽为,(,,,,时的误差

验证实验中使用时间间隔计数器测量北斗二号

,,,(, ,,,,,,,,,, ,,(,,,,

,

导航接收机与,,,,,,,,的,,,授时模块,,,,之

直接使用解算结果调整本地时钟测试结果

间的秒脉冲时间差如图,所示以北斗二号导航

如图,

第,期 向为等基于锁相环的,,,,授时接收机钟差校准算

法 ?,,,?

段时间内环路误差较大这些结论可以为,,,,

授时型接收机设计提供理论依据

参考文献,,,,,,,;,,

〔,〕 ,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,原理与应用〔,〕(第二版(寇

艳红译(北京电子工业出版社,,,,(

,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,

,,,,,;,,,,,,〔,〕(,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,;,,,,,;,，,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,

〔,〕 ,,,,,,,,,,,,,,,;,,，,(,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,

,,;,,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,;,,,,,，,,,,,,,,

图, 直接使用钟差调整时的误差

〔,〕(，,,,,,,,,(，,,,,,,(,,,,(,,,

,,,,,,,,

,,,,,(

,,,(, ,,,,,,,,,,,;,,,,

,,,,,,

〔,〕 ,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,;,,,,,,,,,,,,,,,,

在环路进入稳态后统计,种情况下的秒脉

,,,;,,,,,,,？,,,,,,,,,,,,,,,,,

;,,,,,,,,〔,〕,,,,,;,,,,,,,

，,,,，,,(,,,？(,,,,,,,,,,,(,,,,,

,, ,,,(

冲误差结果如表,所示

〔,〕 ,,,,,,,;,,,(,,,,,,;,,,,,,,

,,,,？,,,;,,,,,,,,,,;,〔,〕(

表, 不同算法参数下的秒脉冲精度误差

,,,,,,,,,,,,(

,,,(, ,,,;,,,,,,,,,,;,,

,,,,, 〔,〕 ,,,,,,,,,(,,,,

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算法参数 秒脉冲, 误差

σ 〔,〕 徐宁波(北斗卫星授时接收机的设计与实现〔,〕(无线电

三阶环路, ,,(,,, ,(,,,,,,, 工程,,,,,,,,(

,

,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,

三阶环路, ,,(,,,, ,(,,,,,,,

,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,〔,〕(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(

直接使用钟差调整 ,,(,,,,,,,归

一化后 ,,,,,,,,,

〔,〕 吴军高(基于卫星的高精度时间测量〔,〕,,全国频率控

制

可以看出选择三阶锁相环并取最优环路带 技术年会论文集,,,,,,,,,(

宽当环路达到稳态时秒脉冲输出误差最小实 ,,,,,,,,(,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,〔,〕,,

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验结果与理论分析一致但从图中可以看出使用 ,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,

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三阶锁相环时环路存在一个收敛到稳态的过程 〔,〕 谢钢(,

,,原理与接收机设计〔,〕(北京电子工业出版

收敛时间在,,,左右 社,,,,(

,，,,,,,(,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,;,

,,,,,,,,,,〔,〕(

, 结论

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,,,,,,,

本文基于传统的锁相环模型提出了全新的 〔,〕 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,

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,,,,,,,;,,,,,〔,〕,,,,,,

,,,,授时型接收机的本地时钟钟差校准算法

,,,,,, ,,,;,,, ,,,, ,,, ,,,, ，,,,,,,, ,,,，

分析了锁相环误差与环路参数之间的关系给出

,,,,,,,,,,,(

了环路优化设计准则以及最优环路带宽表达式 〔,,〕 唐小妹徐鹏程王飞雪(两种相位鉴别器下的导航接收

机跟踪环路性能分析及比较〔,〕(国防科技大学学报

并在北斗二号导航接收机上对算法进行了验证

,,,,,,,,,,,,(

结果表明在环路更新间隔相对于码环带宽足够 ,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,

,,,(,,,,,,,,,;,

大时环路更新速率越快晶振短期阿仑偏差 ;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,

,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,;,,,,

,,,解算误差越小则环路总误差越小在这几 ,,,,〔,〕( ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

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项误差已经确定的情况下使用三阶锁相环并选 〔,,〕 ,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,(,,,,

,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,

用最优环路带宽可以使环路总误差达到最小值 ,, ,,,,,,,,,;, ,,,,,,,,,,,,,,,

,,,, ,,,,,,,,

但使用该算法时环路存在一个收敛的过程在这 ，,,,,,,,,,;,;,,,,,,,,,,,〔,〕,,，

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范文五：基于ARMA模型的接收机钟差短期预测

, ? , 355Vol35,5第 卷第 期 遥 测 遥 控 2014 9 Journal of Telemetry,Tracking and Command September 2014 年 月

A,MA 基于 模型的接收机钟差短期预测

， 梁愈高田克纯

( 541004)桂林电子科技大学研究生院 桂林

: 、摘 要接收机钟差预测在辅助信号的快速捕获辅助定位解算和接收机自主完好性监测等领域具有实际的应用意 。A,MA ,A,MA ,: 义详细介绍 模型建模的一般方法对 实测的钟差数据进行 模型的建模和预测算 例结果表明建立的 A,MA 。模型具有较好的短期预测效果

: A,MA ; ; 关键词模型接收机钟差钟差预测

: P228, 4 : A : CN11-1780( 2014) 05-0042-05中图分类号文献标识码文章编号

DOI:10.13435/j.cnki.ttc.002653

Short-term ,eceiver Clock Bias Prediction Based on A,MA Model

Liang Yugao, Tian Kechun

Abstract: The receiver clock bias prediction has the particularly practical application value on the fast acquisition,positioning calculation of auxiliary signal and the receiver autonomous integrity monitoring, The method of A,MA modeling is described in

detail,and the A,MA model is used for clock bias prediction with the actual clock bias measurement data, The results show that the A,MA model is valid for the shortterm receiver clock bias prediction, -

Key words: A,MA model; ,eceiver clock bias; Clock bias prediction

引 言

,接收机钟差是接收机时钟与导航系统时钟两者之间的偏差通过求解定位定时方程组可以解算出接 收

。,机的三维坐标和接收机钟差当接收机的时钟频率保持稳定时可以根据历史钟差数据建立模型并预 测后

。,,续一段时间的钟差数据接收机钟差预测能够缩小码相位的不确定范围减小信号搜索范围有效 辅助信

,1,,2,,3,,,号的快速捕获另外接收机钟差预测在恶劣环境下辅助接收机定位解算与接收机自主完好 性监测

,。。等领域也有广泛应用因此对接收机钟差进行建模与预测具有实际应用意义

,4,。常用的接收机钟差模型有二次多项式模型和灰色模型二次多项式模型预报的钟差误差随着时 间

,。,推移有明显的累积效应因而适用于短期的钟差预报灰色模型使用较少的钟差数据建模提高了建 模速,,。,度且灰色模型的短期预报精度与二次多项式模型基本相当具有一定的优越性但是这两种常用 模型主

,。要是对钟差的趋势项进行建模而没有考虑钟差的随机项由于钟差数据经过差分处理后可以得 到平稳的

,,A,MA 时间序列因此本文利用时间序列分析理论对钟差数据进行分析在介绍 建模的一般方 法的基础,。,A,MA 上通过实测的接收机钟差数据进行建模和预测对实验结果的分析表明本文建立的 模型在短期

。预测中具有比较理想的预测精度

1 A,MA 模型原理

,5,A,MA( Autoregression and Moving Average) 。A,MA 系列模型是研究时间序列的有效手段系列模

A,( Autoregression) 、MA( Moving Average) A型主要包括自回归 模型滑动平均 模型以及自回归滑动平均 ,MA 。模型

,6, A,MA( p,q) :模型的一般表达式为

: 2014-06-17 : 2014-07-07收稿日期收修改稿日期

35 5 ,A,MA 梁愈高等基于 模型的接收机钟差短期预测 ?? 第 卷第 期 43

y, y, y, … , y= , , , … , ( 1) εθεθεθεt 1 t,1 2 t,2 p t,p t 1 t,1 2 t,2 q t,q 2 ,, WN( 0,) 。,…,,…,。p q 其中ε σ 和滑动平均系数 θ θ 是模型的待估计参数和 分别 为自回归系数t 1 p 1 qε p = 0 ( 1) A( q) ; q = 0 ( 1) A,( p) 。M 时式为 模型当 时式为 模型 ,模型的自回归阶数和滑动平均阶数当

,A,MA ,根据时间序列分析理论用 模型建模的时间序列要求为平稳时间序列而原始的接收机钟差

,7,,A,MA ,序列往往呈现一定的趋势或者周期特征不能直接用 模型建模因此要通过对原始钟差序列进 行

,,A,MA 。差分运算消除趋势性和周期性使其变成平稳的时间序列然后再进行 模型建模

2 A,MA 模型的建立

2, 1 模型的识别与定阶

A,( p) 模型的识别主要是根据时间序列样本的自相关函数和偏相关函数的特征来判断时间序列是 模

珋、MA( q) A,MA( p,q) 。y,y,…,y} ,y{ y型模型或者 模型设 是来自平稳时间序列的一个样本为样本 1 2 N t

,:均值则样本的自协方差为

1 N, k 珋珋( y, y) ( y, y) ,k = 0,1,… ( 2) =?t t+ k γ k N t = 1 :对应的样本自相关函数为

γ=k ρ k , k = 0,1,… ( 3) γ 0:样本的偏相关函数计算公式为

ρ1 ρ… ρφ1 1 s,1 s1 ， ， ， ， ， ，, , , ,ρ1 … ρφ1 s,2 s2 , , ρ2 , , , , = , , ( 4)

,,,, ,, , , , ,, ,， ρρ…s1 s2 ,, ， ， ， ， ， 1 φρss s

( 4) ,s = 1,2,… ,,,…,,将样本的自相关函数代入式依次取 分别解出 φφφ即可得到偏相关函数 11 22 ss

。A,、MA A,MA 1 。的估计量理论上平稳 和 模型的自相关和偏相关函数特征如表 所示

1 表 平稳时间序列自相关和偏相关函数特征 ( )模型序列 A,(p ) MA( q) A,MA(p ,q)

自相关函数 拖尾 拖尾 q 阶截尾

偏相关函数 拖尾 拖尾 p 阶截尾

,8,模型的定阶过程是通过考察平稳时间序列样本自相关函数和偏相关函数的性质选择合适的模型 拟

,p q,A,MA BIC 合观测值序列估计自相关阶数 和滑动平均阶数 而要获得比较准确的 模型阶数通常使用 :准则

2 BIC( k) = Nln( ) + klnN ( 5)σ 2 ,k = p + q ,,N 。p q,其中为模型的阶数σ为残差方差为采用的序列长度选择不同的 和 对原始数据进行拟 合并BIC ,BIC( k) k。计算相应的 值使得 取最小值的 即是最佳的模型阶数 0

2, 2 模型的参数估计

,,,…,,,…,经过初步识别时间序列可能适应的模型类型后接着对模型的参数 和 θθθ进行 1 2 p 1 2 q ^ ^ ,。、、,本文采用矩估计法即用样本的估计量 γρ代替 γρ γ或者 ρ与模型参数的关系中解出模型 从s s s s s s 估计,9, 。A,MA( p,q) :模型参数矩估计计算步骤如下 参数的估计值

,,…,?估计自回归系数 1 2 p,1 ^ 1 …1 ρ ^ 1 ， ， ， ρ^ p,1 ρ ， ，1 ，,^ , ^ ρ1 …, ,, , ρ p,2 ^ 1 ρ 2 2 , , = , , , , ( 6)

,, ,, ,, , ,, ,, ,， ^ ^ ρρ…，， ， ， ， p,1 p,2 ^ 1 ρp p

2014 9 ?? 遥 测 遥 控 44年 月

^ ,,( 2) ( 3) 。其中ρ是样本的自相关函数的估计值由观测的样本序列通过式和式计算得到 k

y'= y, ( y+ y+ … + y) ,,?对模型做变换令 则 t t 1 t,1 2 t,2 p t, p

'= E( y'y')γ k t t ,k

= E,y, ( y+ y+ … + y) ,,y, ( y+ y+ …+ y) ,t 1 t,1 2 t,2 p t, p,t k 1 t, k,1 2 t, k,2 p t, k, p p

γ( = 7)i k+ i j ?j, i,j = 0

、。,这里 可由第?步计算得到 i j

y'= , , … , ,?由第?步模型的变换有 εθεθε 则t t 1 t,1 q t,q 2 ' = ( , + + … + = 0,1,…) , k γσθ θ θ θ θ k k 1 k+1 q,k q

' ,,,…,,将第?步得到的 γ代入上式即可得到关于 θθθ的非线性方程组解非线性方程组估计出 1 2 q ,,…,。θθθ 1 2 q

2, 3 模型的检验

A,MA( p,q) ,,当建立的模型为 时利用估计出的模型参数可以计算出模型的残差序列递 推关系 如:下 ^ ^ ^^= y, y, … , y+ + … + ( 8)ε θεθε t t 1 t,1 p t, p 1 t,1 q t, q

= 0 y= 0 ( t 0 ) ,,…。,取 ε和 即可得到模型残差的样本序列 εεε t t 1 2 N

Box Pierce( 1970) :根据 和 提出的残差序列白噪声检验的统计量 m 2 ^ Q= N( ) , m , 5 ( 9)ρε m ?s s = 1 ( ) 。 p q) ,,,…,Q( m ,,其中ρε为残差序列的自相关函数当渐进服从自由度为 εεε来自白噪声序列时s m 1 2 N 2 。的 χ分布

,: H: ( ) = ( ) = … = ( ) = 0。检验的零假设是残差序列不存在自相关即ρερερε 0 1 2 m 2 Q , ( m , p , q) ,,。当 χ时模型残差通过白噪声检验可以认为模型是合适的 m α 2 Q ( m , p , q) ,,,。当 ? χ时模型残差存在自相关模型有拟合不足的问题需要修改模型直至通过检 验m α 2 2 ,( m , p , q) ( m , p , q) 。其中 α 是检验的显著性水平χ是 χ分布的上侧百分点位 α

3 算例与分析

IGS BJFS 2014 3 4 2014 3 8 算例选取 提供的 测站从 年 月 日至 年 月 日五天的接收机钟差数据进行

,2014 3 4 ,,建模和预测其中取 年 月 日的数据用于建模然后用模型预测未来四天的钟差变化并将模型的

。2014 3 4 1 ,年 月 日的钟差数据如图 所示具有一定的趋势和周期特 预测值和实际的测量值对比分析,10,,A,MA 。征不满足 模型建模对时间序列的平稳性要求本文通过差分运算把原始的接收机钟差数据 变

,2 。,成平稳的时间序列如图 所示经过差分运算后原始数据的趋势和周期性得到了很好的消除根据 式

4 、。图 所示 ( 3) ( 4) 3和式计算差分后序列的自相关函数和偏相关函数如图

1 2 图 接收机钟差原始数据 图 接收机钟差的一阶差分

35 5 ,A,MA 梁愈高等基于 模型的接收机钟差短期预测 ?? 第 卷第 期 45

4 3 图 偏相关图 图 自相关图

,16 ,由自相关图和偏相关图可以看出延迟 阶仍然具有较强的相关性可以判定为自相关和偏相关表

,BIC A,MA( 2,2 ) 。。初步判断模型的阶数后通过 准则最终确定模型为 最后利用建立的 现拖尾的性质

2014 3 5 3 8 ,2 模型预测 年 月 日至 月 日四天的钟差变化并将预测值和原始数据值之间的差值列于表

。 ,5 中对应的预测值和原始数据值之间的差值分布如图 所示2 表 预测值与原始数据的差值统计

( ns)( ns)( ns)( ns)日期 均值 最大值 最小值 标准差

2014-03-05 , 1, 910828 9, 632507 , 26, 33707 5, 816973

2014-03-06 , 3, 048179 25, 49676 , 31, 58137 7, 453579

2014-03-07 , 4, 152884 24, 39205 , 32, 68607 7, 453579

2014-03-08 5, 257588 23, 28735 , 33, 79078 7, 453579

5 A,MA 图 模型预测值与原始数据差值分布

:通过算例分析和模型预测值与原始数据差值统计表及差值分布图可以得出

A,MA ,,?采用 模型分析接收机钟差数据首先要判断原始钟差数据的平稳性如果原始钟差数据不 是,A,MA 。平稳序列则需要预先对原始钟差数据作平稳化处理才能进行 模型建模

,6ns ,?由差值统计表可以看出连续四天的预测值与原始数据差值的均值都在 以内说明建立的

A,MA 。模型预测精度可以满足要求

2014 9 ?? 遥 测 遥 控 46年 月

,,。,?随着预测天数的增加预测值与原始数据偏差的均值逐渐增大预测值的精度逐渐变差因此预 测

。 值的精度在短期预测中相对较高

2 ,,,,?表 中随着预测天数的增加最大值和最小值整体偏移均值逐渐增大而标准差保持不变是由 A,MA ,。于 模型预测误差具有一定的累积效应预测值有一定的偏离趋势若要进行更长天数的预测还应 当A,MA 。对 模型作改进

4 与相关模型比较

A,MA ,,为了评估本文建立的 模型预测效果采用相同的数据建立二次多项式模型和灰色模型并将

。2014 3 5 3 8 年 月 日至 月 日连续四天预测值与原始数据的差值统计 这三种模型的预测效果进行比较

:。由差值统计表和分布图可以得出以下结论 3,6 示于表 差值分布如图 所示

A,MA ,。?模型预测差值整体平稳而灰色模型和二次多项式模型预测差值波动比较大相比另外两 种,A,MA 。模型模型预测值拟合原始数据值的精度较高

6 ,200 。,,?图 中三种模型在 个历元以内的预测误差基本相同但是随着时间的延长灰色模型和二 次

。,A,MA 多项式模型的预测误差均呈现出不同程度的累积效应在实际应用中使用 模型可以获得更高 的

。 预测精度

,,,?二次多项式模型的预测误差具有明显的累积效应随着预测时长的增加预测误差越来越大甚至 有

。 ,可能超过钟差本身的量级说明二次多项式模型只适合于很短时间的预测

3 表 连续四天预测值与原始数据的差值统计 ( ns)( ns)( ns)( ns)模型 均值 最大值 最小值 标准差

A,MA , 3, 596760 25, 49676 , 33, 79078 7, 182511 模型

, 5, 331419 19, 62279 , 40, 51881 9, 700762 灰色模型

, 12, 47513 18, 833396 , 69, 45404 19, 31789 二次多项式模型

6 图 三种模型预测差值分布

5 结束语

A,MA ,A,MA 、本文在介绍 模型原理的基础上详细说明了 模型的识别和定阶参数估计以及模型的 ,,,A,MA 检验并用实测的接收机钟差数据进行建模然后进行短期预测分析表明建立的 模型预测精度基 本

,。A,MA ,满足要求在短期预测中具有较好的预测效果本文还将 模型与常用的两种预测模型进行了比 较

A,MA 。进一步说明了 模型在接收机钟差预测中的优越性

参考文献

,1, ,,, ,J,, ,2008,33( S3) : 129王梦丽许晓勇王飞雪接收机温启动状态下辅助长码快捕的钟差预测算法测绘科学

, 131,

,2, , GPS ,D,, : ,2011,滕云龙接收机数据处理技术研究成都电子科技大学

,3, ,, GPS ,J,, ,2011,32( 3) : 537 , 542,许龙霞李孝辉基于接收机钟差的 完好性自主检测算法孙航学报 ,4, ,,, ,J,, ,2013,38( 4) : 11 , 15,陈 安吴 鹏等短期接收机钟差预测方法及性能分析全球定位系统

( 66 ) 下转第 页

35 3 ,?? 史江博等星载多体制调制高速数字成形滤波器设计 66第 卷第 期

,,,形滤波降速的目的极大地提高了卫星的数传速率并能满足卫星数据传输多体制多速率的传输要求可 应

。 用于星载高码率多体制调制成形滤波器的设计实现

参考文献

,1, Dlklemba J J, Poleszero Approximations for the ,aised Cosine filter Family,J,, Comsat Technical ,eview,1987,17 -

( 1) : 18 , 25,

,2, ,,,, ,J,, ,2012,32( 2) : 131 , 133,季 伟周学军林海涛窦高奇基带成形滤波器设计与实现舰船电子工程 ,3, ,, : ,J,, ,1999,20 杨贞斌邬江兴一种数字化基带成形实现新方法基于码元间隔的定长滑动窗算法通信学报

( 6) : 40 , 44,

,4, King Myung-Soon,Chung Jin-Gyun, Look-up Table-based Pulse-shaping Filter,J,, Electronics Letters,2000,36

( 17) : 1505 , 1507,

,5, Hu Junjie,Cheng Xin,Xiong Weiming,Chen Xiaomin, Design and Implementation of 800Mbps 16-QAM Pulse

Shaping Filter in the Satellite High Speed Transmission,C,, International Conference on Space Information Technology,

2009: 1 , 5,

,6, ,,,, ,J,, ,2006,11( 5) : 90 , 93,李爱红肖山竹张 琛张尔扬高速成形滤波器的设计实现电路与系统学报 ,7, , FPGA ,J,, ,2011,34( 1) : 23 , 25,赵林军根升余弦脉冲成形滤波器 实现现代电子技术 ,8, , ,J,, ,2002,( 3) : 28 , 31,张 倩卫星高速数传系统中调制方式的发展动态空间电子技术 ,9, ,,,,, ,M,, 3 , : ,2008,周炯槃庞沁华续大我吴伟陵杨鸿文通信原理第 版北京北京邮电大学出版社 ,10, ,, ,M,, 6 , : ,2006,樊昌信曹丽娜通信原理第 版北京国防工业出版社

,11, Diniz P S ,,Silva E A B,Netto S L, ,M,, ,,,, : 数字信号处理系统分析与设计门爱东杨 波全子一译北京

,,2004电子工业出版社

,12, ,,, ,J,, ,2010,31( 8) : 330 , 332, 李增红何攀峰时 慧多相滤波在脉冲成形中的应用仪器仪表学报

,, 作者简介

1988 ,,。史江博 年生在读研究生主要研究方向为空间信息传输技术

1966 ,,,。周建华 年生硕士研究员主要研究方向为卫星通信技术

1976 ,,,。郑 戈 年生硕士研究员主要研究方向为卫星中继传输技术

( 46 ) 上接第 页

,5, , GPS ,D,, : ,2010,陈 军接收机单向授时算法研究郑州解放军信息工程大学

,6, ,, ,M,, : ,2011,史代敏谢小燕应用时间序列分析北京高等教育出版社

,7, ,,, A, GPS ,J,, ,2012,14( 1) : 25 , 26,李 辉李 隆乔建新基于 模型的 授时分析测绘技术装备 ,8, ,,,, A,MA ,J,, 李晓孙杨 洋胡晓粉贾蕊溪基于改进灰色 模型的卫星钟差短期预报研究大地测量与地球动

,2013,33( 1) : 59 , 63,力学

,9, ,,,, A,MA ,J,, ,2013,( 5) : 307徐文令侯旻峡谭 聪崔景顺模型的模型识别和参数估计研究电源技术应用

, 308,

,10, ,, A,IMA( 0,2,q) ,J,, ,2009,29( 5) : 116徐君毅曾安敏模型在卫星钟差预报中的应用大地测量与地球动力学

, 120,

,, 作者简介

1988 ,,。梁愈高 年生硕士研究方向为卫星导航定位定时技术

1950 ,,,。田克纯 年生教授硕士生导师研究方向为无线电通信技术

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