导航电文设计与评估技术研究综述

卫星导航电文是卫星导航系统正常运行与性能保障的必备因素,对电文的设 计与评估是卫星导航系统设计与建设的关键环节。本文从卫星导航电文的数据内容、电 文结构、播发方式等几个方面,对目前不同的全球卫星导航系统的导航电文的发展 历程、性能差异等进行了分析探讨,指出了当前导航电文设计与评估存在的技术问题,并对 未来的相关技术和发展趋势进行了预测与展望。     

基于误差分析的导航信号性能评估方法

导航卫星信号性能评估是卫星导航系统性能评估的主要组成部分,与信号有关的系统性能指标包括首次定位时间、静态定位精度、接收灵敏度、抗多径性能、抗干扰性能及兼容互用性;文章在分析卫星导航系统性能与导航信号关系的基础上,建立信号性能相关指标评估模型,并进行定量误差分析,形成一套针对信号性能系列指标的综合评估方法;通过选取卫星导航民用信号进行仿真,验证了此方法的实际适用性,可以为导航信号设计和信号接收技术开发提供有效辅助手段。     

卫星通信网评估本体

将本体应用到卫星通信网评估系统(SCNES)中,可以有效提高卫星通信网评估系统的可重用性.对卫星通信网评估系统进行分解,对其构成要素进行分析;构建了卫星通信网评估本体(SCNEO),对其主要概念以及公理进行了设计;对SCNEO在卫星通信网评估系统中的应用流程进行了介绍,通过实例说明基于SCNEO的评估系统具有自适应能力.     

新型卫星导航系统在半盲信道中的抗干扰研究

新型卫星导航系统是中国自行研制的卫星导航系统,其主要特点是在多输入多输出系统(Multiple input multiple output,MIMO)中进行抗干扰处理.本文提出了新型卫星导航系统在半盲MIMO信道中的抗干扰算法,利用MATLAB进行仿真,比较了确定信道和半盲信道在改变干扰位置、改变接收天线数目以及改变阵列类型情况下的抗干扰性能.仿真结果表明了半盲信道抗干扰算法的实用性和优越性.     

基于证据推理的GNSS交通应用脆弱性评估

车载导航系统是GNSS(全球导航卫星系统)系统的一个重要应用,车辆接收GNSS信号在众多场景下均会受到干扰,这些干扰构成脆弱性因素.提出了一套GNSS脆弱性评估方法,从接收端定义了3个指标,借助D-S证据理论将3个指标融合成为“脆弱性指数”,得到了定量的脆弱性评估方案;通过在车辆上装载不同的接收机,在坡道、林荫道、隧道等典型路段采集数据,利用实验数据对评估方案进行验证;实验结果表明,融合后的“脆弱性指数”能够定量、准确地反映系统的脆弱性,方案填补了道路上车载导航系统脆弱性定量评估的空白.     

GPS上行注入系统探析及思考

上行注入系统是卫星导航系统的交通枢纽,是管理控制卫星载荷和分发导航电文的唯一通道,对卫星导航系统的重要性不言而喻。文章从注入任务演变、注入策略演变以及注入频率演变等三个方面分析上行注入系统从GPSⅡ到GPSⅢ的发展变化,由此来探析其技术体制的演进原因,试图解读其技术发展特点,在此基础上提出对未来卫星导航系统上行注入系统建设的思考,为未来卫星导航系统的建设和发展提供建议和思路。     

基于层次分析法与模糊理论的卫星效能评估

卫星系统效能准确评估问题,是卫星方案设计及优化提高卫星系统运行效率的基础.由于卫星面对多任务观测,无法准确评估完成任务的效能.所以,评估指标体系及评估方法的合理应用便成为效能评估的关键技术.为此提出采用指标体系和评估方法描述的目的是能在仿真环境中以标准化的流程来检验卫星系统的效能,通过分析卫星系统效能评估的特点,首先建立卫星效能评估的指标体系,然后通过层次分析法对其进行权重计算,并通过计算机仿真获取各指标的数值,最后使用模糊评判模型对卫星系统综合效能进行计算,取得了较好的效果,验证了数据的真实性和方法的可行性,解决了系统中非线性、高耦合的难题.     

城市应急中的“智慧”

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS）,目前北斗卫星导航的应用领域非常广泛,可以为车载、渔船、手机等提供精准的导航服务。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其介绍称,北斗系统已经在中国交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、森林防火、通信、电力调度、救灾减灾等领域得到广泛应用。     

北斗高精度智能交通系统的设计及测试

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。中国软件评测中心通过实施基于北斗高精度导航定位的智能交通应用示范项目,开发出了由中心服务子系统、全球导航卫星系统(GNSS)基准站子系统、车载终端子系统和人员终端子系统构成的北斗高精度导航定位系统,以及与校车应用场景相配套的路径规划算法和联合定位算法,演示系统在泰国进行了部署与测试,对其电子围栏、实时轨迹、轨迹回放功能进行了验证,并对其车载终端单点定位精度、RTK定位精度、车载终端速度精度、人员终端单点定位精度、人员终端伪距差分精度等关键性能指标开展了测试,测试结果进一步验证了北斗高精度智能交通系统在国内外的应用可行性。     

基于半实物仿真平台的组合导航评估系统设计

导弹弹载组合导航系统的测试评估实现难度大,现有数字仿真和实弹飞行试验难以兼顾准确度、有效控制开发成本和研制进度要求.设计了一套基于半实物仿真平台的组合导航评估系统,通过仿真计算得到导弹运动轨迹数据,控制GNSS模拟器仿真生成GNSS信号,利用三轴转台和加速度计电流注入技术模拟角运动和线运动环境,在对采集到的真实IMU和GNSS接收机输出数据进行同步的基础上,实现实时组合导航算法并对导航结果进行分析评估.该系统可以获得最接近真实情况的测试效果,大幅降低研制成本,是一种理想的弹载组合导航评估系统.     

基于模糊数学理论的导航卫星星间链路运行服务评估方法#br#

为确保导航卫星星间链路的正常运行和服务效果,星间链路运行服务质量评估成为星间链路领域研究的一大热点。本文构建以OSI参考模型为依据的星间链路运行服务评价体系,依据不同的网络层次对底层指标进行划分,从物理层、链路层、网络层、传输层和应用层多角度、多层次对导航卫星星间链路运行服务进行评价;依据模糊数学理论得到各个评价因素的权重以及隶属度,用以计算出星间链路网络的模糊综合评价值;利用导航卫星星间链路仿真数据,依据建立的评价指标体系以及采用的模糊评估方法,计算出导航卫星星间链路运行服务的仿真数据的模糊评价得分。本文通过对评价体系和方法的研究,以期对导航卫星星间链路运行服务评估提供一个思路。     

星地时间同步任务规划综合评价技术研究

星地时间同步是导航定位系统的重要组成部分,准确评价星地时间同步任务规划的好坏,是卫星方案设计及优化提高卫星导航系统运行效率的基础。针对导航卫星星地时间同步任务规划评价问题,建立了基于任务、资源、性能的多层次评价指标体系,构造了通用的综合评价框架,最后通过仿真验证了方法的可行性,为导航系统的顶层设计与地面资源配置优化提供决策支持。     

基于多因素模糊推理的卫星综合效能评估

针对目前卫星复杂化、多任务、集群化发展大趋势,利用传统的性能穷举法及单性能评估法进行卫星的综合效能评估已经无法满足,对卫星综合效能指标体系进行研究,以微纳集群卫星为例,分层列举了相关指标体系,对卫星综合效能评估方法进行了研究,介绍了一般效能评估流程,提出了一种改进的模糊推理效能评估方法,该方法在原有单因素评估指标模糊推理的基础上,加入了指标间的多因素比较,并与层次分析相结合。最后以实际导航卫星为例进行仿真分析,分析结果表明该方法切实可行,效能评估结果正确有效,为复杂卫星系统提高其综合效能提供保障。     

遥感卫星地面接收系统业务能力评估

随着航天事业的快速发展,遥感卫星的发射数量越来越多,遥感卫星地面接收系统面临着快速、稳定的接收新发射卫星下传数据的迫切需求。在此背景下提出了一种遥感卫星地面接收系统业务能力的评估方法,建立基于AHP的业务能力评估指标体系。结合业务特点,阐述了系统单机状态评估模型、系统业务能力评估模型并确定了各级因素的影响权重。实例分析结果表明,此评估方法能够快速确定遥感卫星地面接收系统对于某遥感卫星数据接收业务能力状态,给出系统最小化改进指引,对系统资源的利用及优化提供了可行性建议。     

北斗卫星导航系统定位精度研究

定位精度是北斗卫星导航系统最基本的性能指标之一,也是广大用户非常关心的一个指标,也是衡量一个卫星导航系统性能最重要的一个方面。主要从精度的计算方法人手,重点分析了影响精度的各个误差以及误差的修正模型,最后通过实测数据,验证分析了北斗区域卫星导航系统的定位精度情况,得到了较好的效果。     

基于卫星导航系统的对流层模型分析

对流层误差是卫星导航系统中十分重要的误差源之一,也是卫星导航系统仿真和应用的重要研究课题。介绍了对流层对卫星导航定位的影响,阐述了对对流层模型分析验证的重要意义,分析了UNB3模型、Hopfield模型和双指数模型的原理,并与实测双指数模型进行了比较分析,验证了UNB3模型和Hopfield模型在中国区域使用的有效性,为卫星导航系统仿真及信号模拟提供了有力的依据。     

北极航线通航环境评价

随着全球变暖,北极航线商业通航的可能性越来越大,北极航线受到越来越大的关注。通过北极航线的通航环境因素的分析,对北极航线通航环境进行评价,能够给未来北极航线的开发提供重要的借鉴作用。在总结北极航线现状及通航事故统计的基础上,构建了北极航线通航的评价指标体系,运用灰色模糊综合评价方法,对北极航线通航环境进行了初步评价。因为没有确切数据,指标值采用专家调查法来确定。经过分析,发现水文环境和助航设施及信息情报环境是影响北极通航的主要因素。其中,水文环境中最重要的是海冰密集度,助航设施及信息情报环境最主要的因素是破冰船和航行经验等。随着北极变暖,水文环境将逐渐转化,北极地区的助航设施及信息情报环境将逐渐成为北极通航环境的主要限制因素。研究结果能够为北极航线的利用和监控提供参考。     

导航卫星载荷分系统健康评估方法设计

面向下一代导航系统结合高中低轨构建导航星座的设想,随着遥测参数数量和种类的激增,针对传统健康评估方法面临的过往专家知识难以适用、故障机理储备难以覆盖全面的问题,提出了基于局部异常因子检测-贝叶斯网络结构学习的导航卫星载荷分系统健康评估方法;通过采集某卫星系统实际故障时间点前后数据,设计实验验证了局部异常因子检测方法能够以粗粒度正确输出单机级的健康状况;分析比较了三种评分函数下,贝叶斯结构学习的效率和模型的准确度;实验结果表明,当评分函数分别选为BDeuScore、 K2Score以及BicScore时,学习到的模型对系统的健康评估准确度分别为87.4%、80.5%和85.2%;总结了局部异常因子检测-贝叶斯网络结构学习方法各自的不足,为导航卫星分系统健康评估方法提供了新方向和思路。     

应用于北斗卫星通信系统的低噪声放大器设计

北斗卫星导航系统由我国自主研发,其研制目的是为了在日益严峻的世界环境下巩固我国的军事实力。北斗射频接收芯片是北斗卫星导航系统中整个地面端设备的核心,因此,关于射频接收机芯片的研发工作具有十分重要且实际的意义。文中在基于窄带低噪声放大器理论的基础上,采用TSMC0．18μmCMOS工艺设计了一种应用于北斗通信系统中的低噪声放大器。放大器采用改进的单转双电路结构,并通过缓冲级电路对差分信号的幅度和相位偏差进行了有效的校正。实验结果表明该电路在2．45GHz-2．55GHz频带内输入回波损耗小于-28dB,噪声系数小于1．1dB,功率增益大于15dB,电压增益高于32dB。