低轨大规模卫星星座系统建模与干扰分析

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题,对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink和OneWeb星座为研究对象,根据低轨卫星的星座参数,获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理;对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析,获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系,计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征;获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性,并分析不同场景下的干扰时间特征,从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况,且频率越高,干扰现象越明显。     

面向低轨通信星座的导航定位方法比对研究

当前基于低轨卫星的导航定位方法研究成为国内外热点,其中基于低轨通信卫星的导航定位技术更是当前研究的重点方向。然而低轨通信星座较低的时空基准精度给导航定位带来了较大的挑战,针对弱时空基准约束的低轨卫星导航定位体制设计还处在研究的初级阶段。本文针对低轨通信星座的导航定位服务需求,基于LEO通信卫星的伪码测距信号与多普勒测频信号,开展精度因子（Dilution of Precision,DOP）及定位精度均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）分析,并对两类测量体制下的低轨通信星座导航定位服务性能进行分析论证。理论分析与仿真结果表明,在设定低轨通信卫星10 m～30 m弱时空基准误差的约束下,多普勒测频体制具有更优的导航定位精度,其周期平滑后的三维RMSE值为1.28 m,相比伪码测距体制下的三维RMSE值优化了86.8%;二维RMSE值为0.99 m,相比于伪码测距体制提升了52.9%。本文提出了一种较为可靠的低轨通信星座多普勒定位方案,为未来低轨通信卫星用于导航定位服务提供了有益参考。     

基于北斗导航信号的高轨卫星定位性能分析

随着我国自行研制和发展的北斗卫星导航系统的日益成熟,利用北斗导航系统对高轨卫星定位正逐渐成为研究的热点。对基于北斗导航信号的高轨卫星定轨性能展开研究,首先对高轨卫星建立动力学模型,然后对北斗信号传播链路建模,对导航卫星的接收功率、可见性、定位精度因子(DOP值)、多普勒性能建立相应的模型并开展仿真研究。仿真结果表明:高轨卫星GEO、HEO星载接收机接收功率分别为-174d BW和-180d BW时,可见星数至少4颗,满足导航定位需求;GEO的平均几何精度因子(GDOP)的均值为31.9535,HEO的平均几何精度因子(GDOP)为25.2012;GEO的多普勒频移范围约为8k HZ,HEO的多普勒频移范围约为31k HZ。该研究为后续弱信号捕获跟踪提供了理论依据和数据支撑。     

基于低轨通信星座的全球导航增强系统

针对我国难以全球建站实现全球连续监测,以及当前全球卫星导航系统(GNSS)精密定位收敛速度慢的难题,提出一种基于低轨全球通信星座的全球导航增强系统。该系统不需独立建设,可与低轨通信星座融合发展。低轨卫星既可作为“天基监测站”,又可作为“导航信息源”。结合正在发展的低轨鸿雁全球通信系统进行仿真分析,作为“天基监测站”时,通过配置高精确度GNSS接收机,采用“地面区域监测网+天基全球监测网”的观测体制,实现中高轨导航卫星与低轨通信卫星的联合精密定轨与钟差确定;作为“导航信息源”时,可降低几何精确度因子(GDOP)值和缩短精密单点定位首次收敛时间,相比只利用北斗单系统,在收敛时间方面具有显著优势,收敛时间从30 min缩短到5 min以内。     

一种间隔重访的低轨星座设计方法

在低轨电子侦察、遥感卫星领域,针对非连续覆盖条件下的星座优化设计问题,提出了一种间隔重访的低轨星座设计方法。通过改进极轨覆盖带设计方法,将对地覆盖区域等效为矩形;以对地目标的平均重访间隔时间为输入,从同轨卫星间和相邻轨道面间两方面分析,得到近似最优的星座参数。通过STK仿真验证,设计的星座可满足重访间隔时间要求。     

低轨红外预警星座无源定位精度分析

建立了低轨红外预警星座的三维成像观测模型,分析了多测量因素条件下低轨红外预警星座的无源定位精度,研究了不同星座布局条件下像平面测量误差、卫星位置测量误差以及欧拉角测量误差等因素对定位精度的影响。仿真实验表明,本文的定位精度分析方法能够有效分析低轨红外预警星座的定位精度。从仿真实验结果得到了一些可用于低轨红外预警星座设计和传感器调度的指导性结论。     

卫星导航模拟器星座轨道外推方法研究

针对卫星导航长时间模拟测试中的星座轨道与实际卫星偏差逐渐变大的问题,分析并评估了已有的几种关于星座轨道外推的算法,研究了影响轨道外推的几个要素,提出了基于高精度积分器的星座轨道外推方法并进行了仿真分析。基于北斗多轨道混合星座模拟器的需要,给出了适用于混合星座的轨道外推设计,通过仿真确立了针对混合星座轨道的积分方法,开展了外推验证并与成熟商业星座仿真软件进行了对比分析。结果表明,在保证长时间连续仿真的前提下实现了针对卫星导航模拟器的高精度混合星座轨道外推,精度与STK软件仿真结果相当。     

基于LEO增强的COMPASS系统设计及性能分析

针对COMPASS系统的PNT(Position,Navigation,and Timing)性能在全球不均匀的现状,提出采用48星极轨或玫瑰星座的LEO(Low Earth Orbit)通信卫星对COMPASS系统进行性能增强的方案,并对其覆盖性能及各纬度带的平均覆盖仰角进行分析。在此基础上,研究并探讨了LEO星座通信卫星增强的导航系统组成和原理,并以位置精度因子和可见卫星数为指标,对比分析两类LEO星座增强下的导航系统性能。     

北斗卫星导航系统URE与定位精度分析

北斗卫星导航系统已具有区域无源导航能力,为了研究当前可用星座情况下的系统定位精度,首先分析用户等效测距误差(UERE)结合精度因子(DOP)值的精度评估方法计算模型,然后利用上述方法采用实际数据对比分析了北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度。通过分析得出,在该段时间内北斗系统定位精度在水平方向上误差优于5 m,在高程方向上误差优于15 m。     

基于低轨卫星的北斗反射事件仿真分析

导航卫星反射事件的空间分布和数量是星载反射信号应用的综合评估指标之一, 北斗系统作为我国独立研发的导航系统, 与其他系统相比, 其反射事件的空间分布和数量具有独特性.针对上述问题, 通过研究北斗系统空间星座的特征, 模拟生成了完整的北斗系统空间星座, 给出了反射事件空间分布和数量的分析步骤, 利用导航卫星反射信号的基本几何关系推导了镜面反射点存在性判决条件.从机理上分析了北斗反射事件的影响因素, 在此基础上仿真分析了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及近地点角距对北斗系统同步地球轨道、倾斜地球轨道和中地球轨道卫星反射事件空间分布和数量的影响.结果表明:低轨卫星高度、升交点赤经只影响北斗反射事件数量, 而不影响分布, 轨道倾角对数量和分布都有显著影响, 轨道近地点角距无显著影响.最后, 总结给出了对地观测需合理设计低轨卫星轨道参数的指导性结论.       

GPSⅢ首星信号结构及其特性分析

导航信号是连接空间卫星和地面用户端的枢纽,是卫星导航定位系统中最重要的部分之一,其优劣直接影响后续的定位、测速、授时等性能.该文利用国家授时中心40?m高增益天线对GPSⅢ首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPSⅢ?L1频点调制矢量及频谱分布入手,对L1频点载波相位存在"滑动"现象进行了深入剖析,得出该现象主要源于L1M信号.利用C/A码解析出授权信号M码,定量分析了L1频点信号分量的S曲线过0点偏差以及功率占比,其中L1M?S曲线过0点偏差达到0.058?ns,信号功率占比最高可达6.78.该文研究成果可为研究新一代GPS信号的调制方式提供支撑,也可为后续北斗导航卫星系统信号体制设计以及信号质量评估方法提供参考.     

基于北斗的应急通信技术研究及系统设计

基于对卫星通信的应急通信技术的分析，结合中国拥有完整知识产权的北斗卫星导航系统的应用，设计并实现了一套基于北斗卫星导航技术的应急通信系统，由北斗卫星、信息采集终端、 信息运行中心和控制中心等组成，集定位、导航、短报文通信功能于一体，为抢险救灾中的应急通信提供了一种技术保障手段。     

北斗应用技术发展模式的思考

本文以北斗应用技术与电子信息技术内在一致性的分析为出发点,探讨了北斗应用的广泛性、多样性以及层次性,探讨了北斗应用技术、北斗卫星导航系统的发展规律与趋势,并就如何发展北斗卫星导航系统提供了若干具体建议。     

北斗卫星导航系统误差分析与评估

北斗卫星导航系统误差主要包括与卫星相关的误差,信号传输过程中的误差和用户段的误差。这些因素可以造成卫星导航系统在使用的过程中无法及时对定位准确性进行有效警告,告警限值出现明显误差,甚至造成定位结果无法使用和完好性故障。按照空间信号接口规范, 利用广播星历,精密星历,原始电文和伪距计算出了卫星轨道误差,卫星钟差,电离层误差,对流层误差以及用户等效测距误差(UERE)。使用 Propak6 接收机接收机场附近的实测数据,对北斗导航系统的各项误差进行统计分析,为北斗导航系统应用到民航提供了重要依据。     

GPS、北斗卫星导航系统组合单点定位模型及算法

北斗卫星定位系统可为用户提供快速定位,以及简单数字报文通信的高精度卫星定位,其不仅可满足用户对中高精度的导航定位需求,且算法设计简单实用,可为GPS导航系统定位提供有效辅助。文中在对GPS和北斗卫星导航系统组合单点定位原理分析的基础上,建立了二者组合的定位模型,并验证了算法的有效性。     

北斗导航定位系统在航海定位中的应用

北斗卫星导航系统由我国自主研发,其定位速度、精度不属于GPS全球定位系统。在不断完善卫星组网的过程中,北斗卫星导航系统也被相继应用在各行各业中,特别是交通运输及航海保障等领域,其具有不可忽视的作用,是保证船只遇险后能第一时间得到救援的重要技术措施,能为船只及相关人员提供安全保障。文中简单介绍了北斗卫星导航系统,研究了其在航海定位中的应用,并采取对比实验的方式验证了该系统的定位精准度,最后探讨了该系统的应用前景,以供参考与借鉴。     

北斗导航模块抗干扰技术研究

近年来,北斗卫星导航定位系统在无人驾驶、无人机应用、车联网等方面有着越来越重要的作用。但随着电磁环境的日趋复杂,已经严重影响到北斗导航系统的正常使用。因此,基于北斗导航模块抗干扰技术的研究变得尤为重要。本文分析了未来交通领域抗干扰导航技术的需求以及主流的导航抗干扰技术,设计了小型化导航模块,研究了基于频空时域的级联干扰抑制算法,并针对典型干扰场景进行仿真。结果显示,本文设计的北斗小型化导航模块对于窄带干扰具有良好的抑制作用。     

北斗卫星导航终端的发展分析

随着北斗卫星导航系统的持续发展,北斗卫星导航终端也快速发展并广泛应用,其功能、性能、实用性不断提高。本文分析了北斗卫星导航终端的特点及相关技术的发展和应用, 并对其未来的发展方向进行研究与预测,对卫星导航终端设备的研制具有一定的参考价值。     

一种新型无人机自定位方法分析

一般情况下,无人机采用GPs／GLONASS／北斗等组合导航方式。但是,由于GPS／GLONASS／北斗等导航信号抗干扰能力比较弱,容易受到干扰而不能使用,因此解决在无卫星导航信号情况下如何实现无人机的自定位问题非常重要。提出了通过在地面设置应答机的方式来实现无人机系统的自定位,并对定位精度进行了理论推导和仿真计算,仿真结果表明可以通过对应答机的合理配置来提高无人机的自定位精度,很好地解决了当前复杂电磁环境下的无人机自定位问题。     

基于北斗二代系统的嵌入式船用导航仪硬件设计

随着北斗二代系统的研制与建设,在导航领域我国将会从GPS主宰的局面转向为以我国自主研发的北斗二代全球导航系统为主的局面。为了实现北斗船用导航仪更轻便、快捷、低功耗和低成本,提出了一种采用ARM9系列的S3C2440A为处理器的北斗船用导航仪硬件设计方案,详细给出了系统的硬件体系结构和具体的硬件选型及接口电路设计。并对整个系统进行了硬件平台的搭建和测试,给出了北斗信号处理部分的硬件设计电路板,实验表明这种硬件设计可行。