GPSRAIM预测系统的设计和算法研究

GPS RAIM预测系统提前计算GPS卫星的RAIM可用性,可以为民航机场服务。在该系统的研制过程中,对几种RAIM可用性计算方法进行了研究,最终确定使用HPL方法,该方法原理清晰,计算量小,计算结果准确,易于工程应用。     

多卫星系统组合导航的可用性分析

在航空应用中,多卫星导航系统组合导航是未来的发展趋势,可用性是航空应用的主要性能要求之一。但是在截止角增大时,GPS单系统的可用性却达不到航空性能标准。针对该问题,对GPS/Galileo/BD组合系统在中国境内的可用性进行仿真分析,与GPS单系统相比,组合系统的可用性相对单系统有所提高,且截止角较大时,仍能达到可用性要求。     

民航RAIM可用性预测系统研究及设计

RAIM预测提供了一种在地面监测设施不完全时，机载RAIM可用性监测的手段。通过预测来发现飞行过程中可能出现的RAIM空洞，为航管部门提供制定飞行计划的依据。该方法通过提高GPS的可用性来保障航班在GPS作为单一导航系统的条件下的飞行安全。     

BDS/GPS组合导航RAIM可用性分析

采用RINEX数据实验比较了北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)电离层Klobuchar模型在BDS/GPS组合导航中的性能。选择相对较优的电离层模型分析了基于卫星星座类型和卫星类型两种加权情况下,单一北斗、单一GPS与BDS/GPS组合导航系统在非精密进近(NPA)阶段和一类垂直引导进近(APVⅠ)阶段的RAIM可用性。实验表明,在BDS/GPS组合导航中,BDS的Klobuchar模型在中国区域内能修正大量的电离层误差,相比于GPS的Klobuchar电离层模型,电离层延迟修正有0-3.4364 m左右的提高。对于两种加权RAIM算法,在NPA阶段,单一导航RAIM可用性为90%左右,BDS/GPS组合导航的RAIM可用性达到100%。而在APVⅠ阶段,单一导航不具备APVⅠ能力,组合导航APV I阶段RAIM可用性达到100%,具有提供APV I应用的能力。      

卫星导航系统性能要求的概念分析

主要讨论了卫星导航系统精度、完好性、连续性和可用性四方面性能要求的基本概念。详细推导了RAIM和WAAS完好性监测方法相应的用户完好性保护级的计算模型。给出了可用性、连续性顾及卫星状态概率的分析模型,并指出了它们之间的相互关系。     

一种GPS定位信息可用性的实时判定方法

本文在基于GPS接收机输出数据的基础上，采用3级AR模型，预测下一时刻的GPS输出值，并与实际的输出值相比较，以一定的检测门限，判断当前时刻定位信息的可用性。通过仿真证明该方法的有效性，为GPS的可用性判定提供了一种方法。     

多卫星组合系统研究

通过对多卫星组合系统方案的研究，提出了多卫星组合定位方法．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：大大提高了卫星导航设备的可用性，减小了信号被全部遮挡的可能，使应用多卫星组合系统的用户设备可接收多种系统的卫星信号；提高了导航系统的定位精度，在组合导航系统中，由于卫星数的增加，易于使几何精度因子保持在很低的值上，从而使定位精度保持在较高的水平上；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。     

GPS系统的关键性能分析（中、下）

第十五讲 3.3 GPS系统服务可用性 由于例行的导航卫星维护需求、导航卫星星座漂移以及用户测距误差URE特性变化等原因，服务可用性每天都会有小的变化。导致上述变化的原因有以下五个方面。     

停止使用GPSSA对民用航空和差分GPS的影响

从民用航空对导航系统的要求和GPS对民航可能带来的好处出发,说明民航要利用GPS作为辅助导航系统必须增强系统的完好性。作者讨论了增强GPS完好性的两种方法,即接收机自主完好性监视（RAIM）和GPS完好性通道（GIC）,说明在GPS取消SA之后明显地提高了RAIM和GIC的可用性,这两种方法综合使用的结果将使GPS有条件为中国民航采用。与此同时,文章还对WAAS和GAIM系统作了比较,指出在中国GAIM是最适合的选择。文章后面分别讨论了取消SA及GPS现代化对局域差分GPS和广域差分GPS系统的影响,说明随着GPS系统的进展,差分GPS也不能不跟着发生改变,因此为得到良好的投资效益,应着重发展投资少、见效快的项目。     

电离层与对流层模型对北斗RAIM可用性的影响分析

电离层和对流层是卫星导航系统测量的主要误差源,也是北斗卫星导航系统可用性变化的重要因素。采用星历数据仿真分析了电离层和对流层延迟误差模型对北斗导航系统RAIM可用性的影响,特别分析了不同对流层模型对民用航空的影响。实验表明电离层和对流层的延迟误差分别为0~14.5 559 m及0~23.7 796 m,且在民用航空的非精密进近阶段,用Saastamoinen模型、UNB3模型及Hopfield模型分别作为北斗的对流层误差模型的RAIM可用性分别为99.308%、92.041 5%和100%,相比较Hopfield模型更适合作为北斗卫星导航系统的对流层模型,能满足民用航空的99.9%RAIM可用性要求。     

Wide area augmentation of the Global Positioning System

The Wide Area Augmentation System (WAAS) is being deployed by the Federal Aviation Administration (FAA) to augment the Global Positioning System (GPS). The WAAS will aid GPS with the following three services. First, it will broadcast spread-spectrum ranging signals from communication satellites. The airborne WAAS receiver will add these new ranging signals to the GPS constellation of measurements. By so doing, the augmented position fix will be less sensitive to the failure of individual system components, thus improving time availability and continuity of service. Second, the WAAS will use a nationwide ground network to monitor the health of all satellites over our airspace and flag situations which threaten flight safety. This data will be modulated on to the WAAS ranging signals and broadcast to the users, thereby guaranteeing the integrity of the airborne position fix. Third, the WAAS will use the ground network to develop corrections for the errors which currently limit the accuracy of unaugmented GPS. This data will also be included on the WAAS broadcast and will improve position accuracy from approximately 100 m to 8 m. When complete, the augmented system will provide an accurate position fix from satellites to an unlimited number of aircraft across the nation. It will be the primary navigation system for aircraft in oceanic routes, enroute over our domestic airspace, in crowded metropolitan airspaces, and on airport approach     

GPS和Galileo导航电文设计分析

导航电文设计的优劣直接影响卫星导航定位的可靠性,该文以GPS和Galileo导航系统的导航电文设计为例,汇总了GPS和Galileo系统导航电文设计的最新成果,比较分析GPS传统的导航电文格式NAV和新的民用导航电文格式CNAV以及Galileo系统的导航电文,并对导航电文数据结构、编排方式、差错控制以及播发方式等方面的性能进行评估,进行导航电文的优化设计,以期为我国北斗导航系统的电文设计提供借鉴。     

卫星扩频测控体制研究

介绍了USB微波统一测控系统、连续波测量系统、GPS原理。对中低轨卫星扩频测控采用的测控体制作了相应的论述与设计。提出中低轨卫星测控采用星地上下行信号相干(包括载波相干、伪码相干)方式,使星上应答机发射的下行频率与地面站发射的上行频率同步,消除星地钟差,完成卫星的测速、测距以及遥测遥控任务,并阐述了星地扩频测控设备的组成和工作原理。     

时延伪GPS卫星干扰的定位控制原理分析

对全球定位系统GPS的干扰在电子对抗领域具有十分重要的地位。文章从GPS定位原理出发，从理论上说明了GPS定位系统与四星时差无源定位系统的一致性，通过时差定位方程论述了时延伪GPS卫星干扰的定位控制原理，分析了伪卫星数目所带来的定位误差的变化，并通过仿真验证了该原理的正确性与有效性，这对于该干扰样式的工程实现具有一定的指导意义。     

日本QZSS导航系统-GPS增强系统性能分析

日本国境内地面多山和多城市峡谷地形的特点,使用GPS导航系统存在观测卫星数量不足、几何精度因子条件不好等缺陷,日本专家学者提出发展自己的区域卫星导航系统,来增强GPS导航系统以提高由于障碍物不能观测有效数量卫星地区的用户导航性能。主要介绍了日本研究建设的GPS增强系统-QZSS系统的设想,针对系统星座构成、信发播号体制、导航系统组成,以及发展进度和性能进行了分析。     

基于GPS和短信技术的迷路报警器

文章阐述了一种迷路报警手持终端系统的硬件设计。该系统基于GPS全球定位技术和GSM通信技术,采用MSP430F149作为处理核心,将GPS模块采集的经纬度信息储存并通过GSM模块以短信的形式发送到后台监控系统。该手持终端专为盲人设计,采用一键报警方式,后台监控系统定位,与传统的GPS导航手机相比,更加人性化。     

基于层次滤波器结构的卫星故障检测隔离

随着GPS/SINS组合导航系统应用领域的拓展,GPS完好性问题越来越受到关注。为快速有效地检测隔离GPS卫星慢变故障,提出一种层次滤波器结构,采用伪距量测的滤波算法,基于该结构完成了SINS/GPS组合导航算法和故障检测隔离算法的设计。以4颗星为例,仿真验证该方案不仅可以准确检测隔离慢变故障,而且可以使用未受故障卫星污染的滤波器继续进行导航解算。     

基于MATLAB集成环境的GPS接收机设计

提出了基于MATLAB集成环境下的GPS(全球定位系统)接收机设计方法。详细介绍了在MATLAB集成环境下GPS接收机仿真平台构建的基本方法,给出了完整的设计流程和系统仿真框图,在此基础上分析了GPS接收机仿真和实现的各个环节,说明了各模型在仿真中的实现方法,及其代码生成方法。结果表明,利用该方法可高效可靠地完成GPS接收机仿真、算法验证和实现,可对GPS接收机的设计、接收算法的研究提供有效的帮助。