临近空间伪卫星定位精度仿真分析

基于临近空间的伪卫星具有非常显著的定位优势,提出了基于临近空间飞艇定位的伪卫星方案。通过理论分析,设计了基于4颗伪卫星的最佳布局方案;通过仿真计算得到了伪卫星覆盖区域内各点的几何精度因子;通过对伪卫星的星历误差、星钟误差和对流层延迟误差等主要误差源的分析,计算得到了基于飞艇伪卫星的定位测距误差,并给出了伪卫星覆盖区域内用户的定位误差。仿真结果表明,基于临近空间的伪卫星具有较好的定位精度,可以满足区域导航定位的精度要求。     

伪距定位算法中天线相位中心偏差的修正及误差分析

在导航卫星伪距定位算法中,卫星作为质点进行计算,不考虑卫星质心与导航天线相位中心的偏差(PCO)。本文在介绍导航卫星伪距定位算法基础上,提出采用天线相位中心替代卫星质心的方法以修正 PCO 产生的定位计算误差,同时本文给出了基于导航电文和卫星姿态控制策略计算 ECEF 坐标系下天线相位中心的方法。本文将修正前后的伪距定位算法应用到典型的定位计算中并对计算结果进行分析。根据数据分析结果,使用修正前的算法,PCO 在不同方向、 地理位置上产生明显定位计算误差,而使用修正后模型可以消除这种误差。     

基于模糊区的卫星导航空时测量技术研究

卫星导航可为用户提供高精度的时间和空间数据测量能力,实现高精度定位、授时及校频等应用。在无源定位模式下,信号传播路径和接收机特征漂移率低,伪距观测量具有一定的稳定性和边沿效应,接收机可基于模糊区特性来获得瞬时高精度的位移和时钟漂移估计。在对卫星导航伪距观测量误差分析的基础上,提出一种实现接收机高精度时空相对信息测量的误差补偿策略,采用多观测量降低或消除伪距相关误差量,并基于模糊区及其边沿效应进一步提高相对信息测量的精度和稳定性。仿真分析了动态条件下的位移和时钟漂移测量精度,相关结果表明,基于模糊区稳定性及其边沿效应可提高接收机定位和时间相对信息的测量精度。     

浅析卫星导航接收机中的码伪距差分技术

简要论述了码伪距差分技术在卫星导航接收机中的优点，详细论述了码伪距差分定位算法模型，将码伪距差分定位与单点定位进行对比仿真，明显提高了卫星导航接收机的定位精度。     

基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法

针对现有卫星导航接收机在隧道内无法有效定位的问题,提出了基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法。通过建立信号传播模型,在隧道两端模拟位于隧道延长方向的低仰角卫星的导航信号,发出后在隧道内接收解算,实现定位。同时,使用信号时延控制方法对伪距误差进行预补偿。经过硬件系统的实验分析,验证了其在隧道内的定位能力,仿真实验结果表明系统定位精度满足大部分隧道需求。     

微弱信号下基于模糊度解算的辅助式GPS接收机定位算法研究

提出了一种辅助式GPS接收机定位解算方法,基于该方法接收机不需要解调导航电文、帧同步和位同步,仅需要对GPS信号进行伪码相位测量,在获取卫星星历、卫星钟差参数等辅助信息的基础上完成定位解算.该算法在常规GPS定位算法基础上,增加伪距中模糊部分为未知数,当接收机位置坐标和接收机钟差的迭代初值误差满足一定条件时,消除了伪距中模糊度影响.然后推导了该算法的定位方程,给出了定位流程.最后仿真实验证实了该算法的有效性.     

面向紧耦合导航的伪距/伪距率高精度快速算法

INS/GPS紧耦合导航中将卫星伪距、伪距率作为观测量,而伪距、伪距率中的误差影响了组合导航系统的输出精度,其运算量大,制约了紧耦合导航系统数据率的提高。文中通过实测数据探讨了紧耦合导航中伪距、伪距率的误差来源,并使用相对伪距、伪距率消除其中的接收机误差项。在此基础上提出利用Hermit分段3次插值法实现对卫星位置的快速解算,得到一种面向紧耦合导航的伪距、伪距率高精度快速估计算法。实验结果表明,该算法有效提高了伪距、伪距率的计算精度与速度。     

面向无人机进场的伪卫星布局与定位仿真技术

伪卫星系统能够在全球导航卫星系统信号拒止情况下,独立辅助无人机精密进近。 本文面向无人机进场引导需求,基于伪卫星系统,给出了工程实用中伪卫星布设的一些约束条件和选址方法;基于双频的伪卫星信号,建立宽巷组合并结合卡尔曼滤波技术实现整周模糊度的快速估计,利用高精度的载波测量值进行定位解算。通过典型场景下伪卫星布局设计和宽巷载波相位定位算法建模,仿真验证了所提伪卫星布设方法的有效性以及整周模糊度确定方法的正确性, 同时与单频伪距定位相比,定位精度显著提升。     

低轨卫星导航系统多场景多普勒定位解算方法

低轨卫星及快速响应卫星非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位服务,为了解决用户在不同低轨卫星可见数量条件下的连续定位解算问题,并避免传统伪距定位体制所需要解决的高精度星间时间同步问题,提出多种不同可见星数量条件下仅利用卫星多普勒观测信息的定位解算方法。仿真结果表明,该方法在大部分区域内都能够满足优于20 m的三维定位误差。     

基于蜂窝构型的空基伪卫星定位网络

伪卫星是基于非星基平台提供附加导航信号的设备,可与现有导航卫星共同工作或独立工作,能有效地改善导航性能。当伪卫星独立工作时,其空间分布对导航定位性能和应用有很大影响。针对基于中高空飞行器平台伪卫星网络的定位特点,提出一种高/低空混合蜂窝构型,并对可见性、远近效应和精度因子(DOP)分布进行了仿真。仿真结果表明,蜂窝构型具有覆盖范围大、拓展方便和DOP好的优点,能够提高覆盖地域的定位性能。     

射频与基带参考时钟不同源对GPS载波相位平滑伪距定位的影响

无论GPS接收机的射频和基带参考时钟是否同源,都不会影响伪距定位。然而,对于载波相位平滑伪距定位,本文的理论分析表明:在新增卫星时,射频和基带参考时钟不同源将使新增星和原有星的平滑伪距钟差产生偏差,进而导致大幅度定位误差。在时钟同源和不同源两种条件下,利用自研的GPS基带芯片“航芯2E”,开展了大量硬件实验,验证了理论分析的正确性。论文得出的载波相位平滑伪距定位的接收机其射频和基带参考时钟必须同源的结论,对于GPS射频和基带芯片的模块化、系列化的规划和设计具有指导意义。      

Study on the algorithms to correct and compensate for GLONASS signal deviation based on GNSS receiver

At present, because of the construction of the navigation and positioning systems such as the China BeiDou, the research on complex receivers has become very urgent and active. This paper reports on the compatibility of the combined GPS and GLONASS data processing system. Because of the Frequency Division Multiple Access (FDMA) access technique applied in GLONASS satellites, while different signals of GLONASS satellites pass through different parts of the Radio Frequency (RF), the group delay effect can appear. Especially, if the hardware design of the base station and rover station are different, the problem is more severe. Aimed at these issues, the reasons and conditions are studied and then the comprehensive correction methods of deviation are proposed such as: effective real‐time pseudorange and carrier phase deviation correction compensation; tracking GLONASS L2 signal; establishing a eceiver name database; base station providing the receiver name; rover station correcting deviation according to different base stations, and so on. Through the use of schemes and algorithms, the objective existence GLONASS deviation can be reduced, and the capacity of the GPS+GLONASS complex system can be improved. It is also demonstrated that if the base station receiver and rover are from different manufactures, the deviation from GLONASS pseudorange and carrier phase can lead to the failure of achieving centimeter level. With the algorithms, in all the applications and in any base station or networked system, the GPS+GLONASS complex system can exhibit the advantages over just GPS applied system both in positioning accuracy and positioning speed and other real‐time kinematic (RTK) positioning performance. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

北斗卫星/伪卫星组合定位关键技术研究

根据北斗系统定位原理,分析了同步伪卫星的几何布局、伪卫星数目及与卫星组合定位对定位精度的影响。仿真结果表明,在相同的误差条件下,伪卫星系统独立定位时,良好的几何分布及适当的伪卫星数目有利于伪卫星定位。与卫星组合定位时可以有效地改善定位网络的几何分布,减小精度因子值,从而提高定位精度。     

强L波段太阳射电暴对GNSS性能和定位误差的影响

以2006年12月13日射电爆发事件为例, 利用国际GNSS服务(international GNSS service, IGS)观测台网数据, 结合L波段太阳射电流量和幅度闪烁指数监测数据, 研究了向阳面地基台站对这次射电暴的响应.重点分析了我国境内几个典型地区台站载噪比的变化特征, 并评估此次事件对不同地区GNSS服务和定位精度的影响程度.结果表明, 太阳射电暴期间:1)GNSS信号受到严重干扰, 几乎所有向阳面IGS台站都受到影响, 影响程度呈现出明显的随太阳入射角变化特征; 2)此次事件造成多个IGS台站锁定卫星数目小于4颗, 大面积连续性失锁、间歇性失锁和导航信号完全中断现象发生; 3)中国境内多个台站的定位误差显著增加, 伪距单点定位误差高达40~60 m, 精密单点定位(precise point positioning, PPP)误差达到2 m左右, 一些台站发生短时定位服务中断; 4)这次事件给日下点附近的台站造成非常严重的影响, PPP误差超过10 m, 而且还出现长达约10 min的定位服务中断.文中结果能为第三代北斗导航卫星系统在评估空间天气威胁方面提供借鉴和参考.     

接收机参数对北斗三号卫星伪距偏差影响研究

伪距偏差是抑制北斗系统服务能力提升的重要误差源,影响用户实时定位性能和卫星精密定轨处理.目前对北斗三号伪距偏差的分析研究与测量较少,文章首先从理论上分析了接收机的前端滤波带宽和相关器间隔对伪距偏差的影响,并对理论分析结果进行了仿真.然后在此基础上利用7.5 m大口径天线对北斗三号在轨卫星信号进行采集,使用软件接收机对卫星实测数据的伪距偏差进行测试验证,全面分析了前端滤波带宽和相关器间隔对北斗三号卫星信号伪距偏差的影响.根据理论分析和实测验证的结果,得到了接收机的相关器间隔和前端滤波带宽对北斗三号卫星B1I、B3I和B1C信号的伪距偏差影响范围.研究表明,通过合理设置接收机相关器间隔和前端滤波带宽,可有效减小北斗三号卫星信号伪距偏差,提升用户定位精度.     

双系统卫星导航增强系统研究

提出了对双系统组合定位的增强方法，详细研讨了双卫星导航增强系统方案。该方法提高了卫星导航系统信息的安全性，在特殊时期，在某一系统不能使用时（如GPS），仍能利用其它卫星导航系统提供定位服务；通过地面差分修正站播发双卫星导航系统之间的系统时差以及地面差分修正站视界内所有卫星的伪距修正量，提高了卫星导航设备的可用性和定位精度；同时增加了信号的完好性，提供的冗余信息增加，使接收机自主完好性监测（RAIM）方法更易鉴别出故障卫星。     

一种最大似然网格搜索卫星FDOA辐射源定位算法

如何利用辐射源信号到达不同卫星的多普勒频差对辐射源定位是目前卫星无源定位技术研究的热点之一。针对卫星FDOA辐射源定位的特点,建立含有地球表面约束的FDOA定位方程,研究基于最大似然网格搜索的定位方程求解算法,推导了详细求解过程,并对该算法的性能进行分析与仿真评估。仿真结果表明,该算法收敛速度快,能够接近克拉美罗界下限,是一种最优的定位估计器。     

面向6G的高分辨率无线信道频域仿真方法及定位技术研究

为了应对6G无线信道中的小数时延和同步误差给定位系统带来的挑战,该文提出基于频域等效的高分辨率信道方法仿真以及基于到达角(AOA)信息的高分辨率定位技术。前者通过将信道抽头时延转换到频域处理,在降低时域方法带来的高复杂度的同时实现了高分辨率仿真,为时延定位信息的实现提供基础;后者则通过将迭代信道估计、基于首到达径检测的AOA估计算法与基于AOA信息的位置估计算法结合起来,在同步误差下实现高精度定位。数值仿真结果表明,二者均在相应的实际场景下实现了高分辨率特性。     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。