BD/SINS紧组合导航及时钟误差处理算法

远距空空导弹飞行时间长,纯惯性导航难以满足高精度要求,而卫星定位/捷联惯性组合导航是解决此难题的一种有效方式,因此,采用基于伪距/伪距率的北斗/捷联惯性组合导航算法,该导航算法使用限定增益Kalman滤波器,对接收机钟差做了特殊处理,使得滤波结果不受钟差影响。仿真表明,该北斗/捷联惯性组合导航算法有较高的导航精度。     

《电讯技术》专题资料《时间频率技术》题要（二）

伪距观测的概念、定义与精度评价（韩春好） 伪距是卫星导航系统的基本观测量。伪距的观测精度直接决定了系统的导航定位精度。本文明确了伪距、钟差、设备时延、观测时刻等基本量的概念和定义,给出了其相互关系,并进一步探讨了设备时延的测定与伪距精度评价问题。     

北斗三号卫星伪距测量误差特征分析

随着卫星导航系统广播星历和钟差参数的精度提升,下行导航信号伪距测量误差对于用户定位授时精度的提升益发显著。由于独特的卫星星座和系统体制,北斗二号卫星伪距测量与仰角呈现线性相关的变化特征,且幅度显著于 GPS 卫星,是北斗二号服务性能提升的关键瓶颈。 随着北斗三号系统的建设,空间星座逐步以 MEO 卫星为主。本文利用 iGMAS 公开数据全面评估北斗卫星下行伪距测量的多路径误差特征,结果表明,北斗三号卫星伪距多路径误差随仰角变化的趋势已得到明显改善,峰峰值为±1m,分布较为随机,与 GPS 卫星特征类似。     

基于高精度北斗定位的风电基础沉降

设计一种基于北斗卫星导航系统高精度静态定位方法的风电基础沉降监测与无人值守自动预警方案。该方案在风电机组管控中心外的地质稳固点设定连续观测基准站,在风电机组塔筒上设置监测站,利用高精度北斗卫星导航接收机进行连续观测,并通过光纤通信将基准站和监测站的北斗卫星信号原始观测值(包括伪距、多普勒频率、载波相位、星历等)数据传到数据处理中心,利用软件后处理方式得到毫米级的高精度风电机组沉降形变数据,以实现风电机组沉降的自动监测与预警。     

无源北斗3星/惯导组合导航数据融合算法研究

本文针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,引入前后滤波伪距之差作为观测量是本文的一个创新.文中首先对组合导航系统的定位精度进行了分析,然后基于提出的滤波定位模型和高稳定度的用户时钟,结合北斗系统的热备份星,在三星共视下实现了对惯导的闭环反馈校正设计,提高了滤波的稳定性,使的滤波后定位精度得到提高.三星闭环反馈校正设计也是本文第一次尝试.最后通过仿真说明引入前后滤波伪距之差观测量可以将钟差由不可估计变为可估计,改善了组合系统的稳定性,也通过仿真说明本文三星闭环反馈校正设计的可行性.     

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。     

北斗组合动态定位算法稳定性分析

该文针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统提出组合导航卡尔曼滤波定位算法,对组合导航滤波算法的可控性、可观性进行了分析,并用数值分析方法从可观性定义出发分析了各个状态的可观测度,从稳定性的定义出发分析了组合算法的稳定性和渐进稳定性.由于双星时不能对钟差滤波,所以对滤波定位观测模型进行了改进,引入伪距率和惯性器件输出的加速度作为观测量.仿真表明改进方案大大提高了组合定位系统的工作稳定性,抗突发性误差的能力提高了一个数量级,而且双星的情况下可以对钟差滤波.     

一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法

针对多模多频接收机面临同时处理大量数据的压力,提出了一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法。插值方法分别用拉格朗日和三次样条,三次样条端点的一阶导数采用“差分法代替求导法”来确定。首先由插值方法得出每隔1s的卫星坐标、速度、钟差、频漂和伪距测量值,然后基于单星授时方法计算出静止接收机钟差,接着用卡尔曼滤波算法对接收机钟差和频漂进行预测,最后将预测的接收机钟差与加拿大空间参考系统( CSRS )提供的精密接收机钟差数据进行比较。结果表明,拉格朗日插值由于存在龙格效应,其接收机钟差的抖动幅度比三次样条略大,它们与CSRS钟差数据相比,均方根误差在3 ns之内。     

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.     

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。     

遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究

在城市峡谷等遮挡环境下,接收机无法连续进行定位解算;并且高程定位精度不能满足用户在立交桥或者盘山公路等环境下的定位需求。在接收机内使用原子钟,可以利用原子钟的高稳定性,对钟差进行高精度的预测。并通过与气压测高仪共同辅助北斗系统定位,可以有效提高接收机的定位精度和连续性;该文首先理论分析了原子钟和气压测高仪辅助定位算法;然后,提出一种气压测高仪初始化校正方法,并通过对钟差噪声类型的分析确定了钟差预测方法;最后,模拟遮挡环境,进行原子钟和气压测高仪辅助北斗卫星导航系统定位试验,并分析了定位结果。结果表明:仅跟踪两颗可见卫星,便可以进行定位解算,并且垂直方向上的定位误差从8.2 m (RMSE)下降到了5.2 m,定位结果的波动从4.6 m下降到了0.8 m。     

通用航空GPS/BDS机载设备研究及设计

本文描述了 GPS/BDS 机载设备的总体架构和详细设计方法。基带处理部分,给出了基于 PMF-FFT 的捕获算法。基带处理电路主要完成对射频通道传送过来的中频信号进行采样、 数字滤波、信号处理、功能解算等功能。GPS/BDS 机载设备具备兼容 GPS、BDS 和 GLONASS 卫星导航系统的能力;具备卫星导航系统历书、星历、原始测量数据输出、RAIM 处理、差分处理、多种数据格式输出、BIT 系统自检、工作状态提示等能力。     

北斗系统导航信号标称失真研究

北斗卫星导航系统（BDS）信号均存在细微的标称失真,传统的研究聚焦于单星信号失真,无法从系统上定量测量各信号由于标称失真带来的测距偏差.该文以大口径天线接收系统采集数据结合软件接收机,从时域波形、通道特性和测距偏差上分析北斗系统B1I信号标称失真.首先利用码相位累加平均方法和标准码片相关技术提取信号时域失真细节,并计算各卫星数字失真量.其次,运用最小二乘法估计信号通道特性,对比分析所有卫星信号通道特性;最后以S曲线过零点偏差（S-Curve Bias,SCB）定量分析B1I信号自然测距偏差及最大测距偏差.文章从多维度定量对比研究了北斗系统B1I信号标称失真,给卫星导航空间信号质量评估和接收机设计提供了新的思路.     

卫星导航空间信号用户测距误差评估方法

空间信号（SIS）精度是卫星导航系统的基本性能之一,而卫星的用户测距误差（URE）是SIS 精度的重要指标。基于轨道误差及钟差误差研究了GPS（全球定位系统）和BDS（北斗卫星导航系统）的SIS URE评估方法,并利用实测数据评估了GPS和BDS的SIS性能。验证结果表明：GPS的SIS URE均优于2.2 m,BDS SIS URE除GEO-01和GEO-04卫星外均优于2.5 m,符合GPS 标准定位服务性能规范（2008年）及北斗卫星导航系统公开服务性能规范（1.0版）对SIS URE的指标要求。     

基于数字变频处理的GPS/BDS双模捕获

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)与“北斗”定位导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)的双模导航能够提高定位稳定性与精确性,但通常在前端硬件设计中需要建立双通道对GPS和BDS射频信号分别进行处理,极大地增加了硬件设计复杂度以及功率的消耗。针对双通道硬件设计的复杂性问题,提出了在Matlab环境下对GPS/BDS双频信号进行数字变频处理的方法。该方法将硬件中的变频功能在软件中实现,从而降低了硬件设计的复杂度且保证了算法与不同全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)以及前端硬件的兼容性。实验结果表明,在不同的单通道硬件设计下,利用该方法能够成功在软件中消除与L1或B1的频偏得到捕获信号,并捕获到GPS/BDS可见卫星信息。     

基于灰色模型和混沌时间序列的卫星钟差预测算法

为了提高非线性卫星钟差预测的精度,降低单一钟差预测模型对钟差预测的风险,提出了一种组合模型的卫星钟差预测算法.该算法首先采用db1小波对卫星钟差序列进行3层多分辨率分解和单支重构,得到一个趋势分量和三个细节分量,然后运用灰色预测模型对重构后的趋势分量和混沌一阶加权局域预测法对重构后的细节分量分别进行预测,最后将各分量预测结果相加后得到总的钟差预测值.以GPS卫星钟差数据做算例分析,在6小时的钟差预测中,算法绝对误差最大值比单一的灰色预测模型误差小1.3ns以上.将该组合预测模型用于非线性卫星钟差预测中,可以提高钟差预测的精度和可靠性.     

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。      

一体化BDS/GPS卫星导航接收机设计与实现

提出了一种一体化 BDS/GPS 卫星导航接收机设计方法，利用 Ansoft HFSS 仿真设计软件进行了天线设计，使用低噪声放大器、声表面滤波器、卫导芯片等较少的器件完成了卫星导航接收机的设计。并对设计的卫星导航接收机进行生产、调试和测试，给出了测试结果。结果表明，该一体化卫星导航接收机可满足使用要求。     

“北斗”卫星导航系统仿真与全球覆盖分析

为了解“北斗”卫星导航系统( BDS)的星座分布及其正式运行后卫星在全球范围内的覆盖情况,依据BDS卫星轨道参数,使用卫星工具包( STK)构建了完整的BDS空间星座,对BDS卫星轨道信息、可见性以及对地覆盖品质进行分析。在对可见性及覆盖品质的分析中,分别仿真分析了在4个不同的城市和全球范围进行观测得到的几何精度因子( GDOP)和导航精度等参数性能。研究结果对分析BDS系统的服务性能以及提高BDS的导航精度有一定的参考意义。