GNSS空间信号连续性监测与评估

针对全球卫星导航系统GNSS（Global Navigation Satellite System）连续性指标性能评估对民航领域的用户的重要影响,本文以GPS（Global Position System）为代表,从可靠性原理出发提出了一种空间信号SIS（Signal-In-Space）连续性的基本评估模型;然后,对联邦航空局FAA（Federal Aviation Administration）发布的从1999年到2015年的GPS故障报告进行统计分析,得到每颗卫星的连续性概率;最后,与GPS 2008年版的标准定位服务性能标准（GPS SPS PS）发布的连续性指标进行对比,验证了GPS SIS的连续性的符合性。另外,文中针对我国北斗卫星导航系统的现状,提出了北斗卫星导航系统连续性性能监测与评估的建议。本文对北斗导航系统关于连续性的研究具有重要的参考价值。     

GNSS信号完好性增强方法研究

全球导航卫星系统(GNSS)的性能增强变得越来越重要,GNSS性能增强的包括四个关键方面:准确性、完好性[4]、可用性和连续性,文章探讨了机载完好增强(ABIA)系统与现有的空间(SBAS)和地面增强系统(GBAS)之间的协同作用的方法。结果表明,该集成方案能够在GNSS作为导航数据的主要来源时,增强信号的完好性。     

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。     

微弱GNSS信号捕获中的能量累加方法

文章分析了弱信号条件下全球卫星导航系统（GNSS）信号的特点,较为详细地阐述了基于相干积分与非相干积分的能量累加原理,分析了两种方法的优点和缺点,给出了弱信号捕获中常用相干与非相干相结合的方法。最后介绍了差分相干算法．它可以看作是对非相干方法的一种改进方法。     

适用于空间分集的GNSS信号跟踪环路设计

为解决火箭发射时姿态变化造成的信号接收不连续问题,提出了一种空间分集方式下的GNSS信号双锁相环路设计,对环路稳定性进行了分析,并给出了环路在单、双环切换时的处理方案.通过对此环路结构的分析和数学推导,证明了环路的可行性,并通过仿真对环路在各个状态下的稳定进行了验证.仿真结果表明,双锁相环路在各个状态下均能实现稳定跟踪...     

GPS空间信号可用性评估算法

在民航等应用领域,卫星导航系统的可用性是决定其能否作为唯一或主要导航系统的关键性能指标。主要对GPS卫星导航系统的空间信号(SIS)可用性进行评估分析,研究一种基于马尔可夫过程的卫星导航单星可用性算法模型,并研究对卫星导航星座可用性的评估模型。结合GPS实测数据和GPS标准定位服务性能标准(GPS SPS PS)中的可用性指标,证明提出的空间信号评估模型有效且符合GPS SIS可用性指标要求。研究结果对我国北斗卫星导航系统可用性的评估具有一定的参考价值。     

机载雷达探测精度评估方法研究

影响机载雷达探测精度的主要因素是惯导系统的导航误差和机载雷达的量测误差.严格分析了惯导系统的导航误差和雷达的探测误差在各阶段坐标变换中对机载雷达探测精度的影响,并根据误差传递理论详细推导了机载雷达探测数据在机体坐标系、载机惯性坐标系、WGS-84地心直角坐标系、地面站坐标系或大地坐标系中的探测精度的计算公式,并进行了实例计算.计算结果表明,所提出的机载雷达探测精度评估方法是符合工程实际的.     

微弱GNSS信号捕获技术

微弱GNSS信号捕获技术是实现弱信号GNSS导航的核心技术之一。本文阐述了微弱GNSS信号的捕获原理,分析了弱信号对GNSS接收机捕获的影响,着重介绍了微弱GNSS信号捕获的方法以及AGNSS技术。     

基于预检测通道的新体制GNSS信号捕获方法

以二进制偏置载波调制(Binary Offset Carrier,BOC)信号为主体的新体制全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号接收基带处理技术已成为未来卫星导航接收机设计的重要内容。针对该类信号由频谱主瓣分离特性与自相关函数多峰特性引发的信号捕获过程平均搜索时间长、捕获精度低的问题,将基于单边带的BPSKlike信号检测技术与传统联合边带信号检测技术相结合,提出一种适用于工程设计的基于预检测通道的双通道捕获方法,给出了该方法的设计思想与运行原理,从检测概率与平均捕获时间两方面对该方法进行了使用性能分析。并通过硬件接收机测试平台对该方法进行测试,证明了所提方法的有效性。     

GNSS空间覆盖性仿真分析

全球导航卫星系统（GNSS）对空间用户的应用价值在于GNSS信号对空间的覆盖性能,这不仅取决于星载信号发射器的信号辐射角范围,而且取决于用户自身的最小观测角。针对该问题,对GNSS空间覆盖性原理进行了分析,给出了判别依据,然后对GPS、GLONASS、GALILEO系统、北斗区域服务系统、“北斗”全球导航系统及“北斗”与其他GNSS组合共8种仿真方案,不同轨道高度用户的空间覆盖性进行了仿真。在实际应用中,可以根据仿真结果针对不同的应用任务选取不同的卫星星座或选取多星座互操作,以保证最大同时可见卫星数,从而更好地提升GNSS卫星星座的应用价值。     

GNSS导航信号模拟软件体系结构研究

软件GNSS(Global Navigation Satellite System)信号模拟器由于具有结构灵活、开放性强及成本低廉等优势,能够较好地应用在导航系统开发研究中。针对软件GNSS导航模拟器的信号产生技术进行研究,给出了软件GNSS导航模拟器软件总体架构以及软件模块说明。通过MATLAB实现了软件GNSS导航星座信号仿真,仿真结果表明了该体系结构以及算法模块的正确性。     

GNSS信号接收机的构件初识──GNSS导航信号的收发问题之十

GNSS信号接收机是GNSS导航卫星的用户设备,是实现GNSS卫星导航定位的终端仪器。它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GNSS卫星导航定位信号的无线电接收设备,既具有常用无线电接收设备的共性,又具有捕获、跟踪和处理弱达3.5E-16W~2.5E-17W卫星微弱信号的特性。为此,GNSS信号接收机的构件必须满足这种捕获、跟踪和测量GNSS信号的需求。     

新体制GNSS信号应用性能分析

针对以二进制偏置载波调制(Binary Offset Carrier,BOC)信号为代表的新体制全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)下行信号在空间信号中所占比例逐渐增大的现状,结合应用需求,通过介绍新体制信号的常用基带同步方法,分析了单边带策略和联合边带策略对BOC信号伪距精度的影响,并对BOC信号调制阶数与其跟踪精度和基带处理资源的关系进行了推导,得出联合边带处理法比单边带处理法具有更优测距精度但需消耗更多硬件资源的结论。在通用接收机硬件平台上对上述结论进行验证,联合边带策略在获得较高同步精度的同时对硬件资源提出了更高的需求。该研究结果为各类具有新体制信号处理需求的GNSS接收机提供设计依据和优化方案。     

软件GNSS中频信号模拟器

由于具有结构灵活、开放性强以及成本低的优势,软件GNSS(Global Navigation Satellite System)信号模拟器可成为GNSS接收机设计验证的高效平台。面向GPS/Galileo组合系统,阐述了软件GNSS中频信号模拟器的架构与实现,主要功能模块包括卫星星座仿真、接收机轨迹生成、传播通道特性仿真(包括电离层模型、对流层模型、多径模型、干扰模型)、数字中频信号生成。最后,对这一信号模拟器所产生的GNSS信号(包括GPS L1 C/A,GalileoE1 CBOC)进行了验证。     

电离层闪烁对GNSS信号影响的相位屏仿真方法

获得闪烁相关电离层不均匀体参数是建立闪烁预测模型的基础. 针对长期历史数据为单站观测的情况,提出利用闪烁谱拟合方法,通过最大似然估计（maximum likelihood estimation, MLE）获得多个闪烁相关参数的最优估计,并利用Monte Carlo方法对谱参数MLE结果进行分析. 结果表明：利用单指数谱模型可以获得谱参数的无偏最优估计,估计参数的90%置信度范围可以覆盖真实值;利用双指数谱模型可以获得谱参数的近似无偏最优估计,绝大部分估计参数的90%置信度范围可以覆盖真实值;两种模型估计的统计结果均符合预定分布. 利用实测数据对本文方法进行进一步验证,估计参数的统计分析结果符合预期分布,验证了该方法的有效性;仿真数据和实测数据分析结果同时还表明,该方法可适用于中等及强闪烁情况. 本文方法为利用长期历史数据建立闪烁预测模型提供了重要实现途径.

     

电离层闪烁对GNSS信号影响的相位屏仿真方法

建立了利用相位屏模型实现的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)闪烁仿真方法.仿真包括随机相位屏的产生和抛物波方程求解.相位屏产生中,通过将零均值的Gauss白噪声通过特定滤波器(根据闪烁功率谱密度函数设计)的方法产生二维随机相位分布;抛物波方程求解中,通过分步法求解抛物波方程获得接收机处的卫星信号复振幅.上述过程考虑了信号倾斜传播路径、不均匀体特征参量等因素, 这些因素可由实测数据估计获得.利用中国低纬地区典型闪烁事件期间的GNSS观测数据提取闪烁相关参量, 并用于闪烁仿真.从信号强度时间序列、幅度相位统计特性、谱特征等多个方面, 对仿真和实测结果进行比较.结果表明, 建立的GNSS信号闪烁仿真方法可以有效复现电离层闪烁影响下的GNSS信号, 仿真信号符合理论变化规律, 且与实测数据结果具有一致性.由此表明了建立的GNSS信号闪烁仿真方法的有效性.