北斗Ⅱ卫星导航系统星座仿真分析研究

针对北斗Ⅱ卫星导航星座中卫星位置不确定问题,改进并完善了正在筹建中的北斗Ⅱ卫星导航星座布局,在此基础上仿真分析了我国区域性导航系统以及北斗Ⅱ卫星导航星座的多星覆盖、位置精度衰减因子(position dilution of preci-sion,PDOP),给出了覆盖性能、导航定位精度等导航星座系统性能。仿真结果表明,北斗Ⅱ卫星导航系统多星覆盖及PDOP性能相对优于GPS导航星座,尤其适用于我国及周边地区。通过对不同最低仰角下北斗II导航星座及GPS星座多星覆盖变化分析,确定了各星座多星覆盖与仰角的关系以及变化特征,为北斗II导航系统组建工作以及应用终端设计提供了依据。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统;针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计;搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性;仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

北斗导航系统与GPS组合在民航的应用

本文分析了北斗卫星导航系统的功能和定位原理,通过与GPS系统的比较, 分析了北斗卫星导航系统的技术特征,在此基础上,讨论了在民航新航行系统条件下与GPS系统组合导航在进近段的应用。     

北斗卫星导航系统及其于民航导航的应用

卫星导航是未来航行系统的重要组成部分,在我国对民航星基导航的学术研究较少情况下,介绍北斗卫星导航系统,从我国民航导航的历史发展角度分析了民航导航对北斗卫星导航系统的需要;对北斗卫星导航系统在民航导航中的应用做了初步的探析,结论表明北斗卫星导航系统在区域导航、进离场RNP、进近着陆导航三方面对民航导航的变革有重要意义;结合欧美国家在发展全球卫星导航系统中所遇到的问题,给出我国北斗卫星导航系统民航应用的紧迫性和前瞻性启发。     

北斗B1频点中频信号仿真系统设计

北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,属全球四大卫星导航系统之一,开展对北斗信号调制体制及北斗信号的研究具有重大意义。由于北斗卫星导航系统目前处于建设阶段,无法满足全球导航的实际应用需求,且基带信号处理中需要的动态航迹及弱信号环境下卫星中频信号不易获取。为解决此问题,通过对北斗B1频点信号体制及实现方式进行研究,对中频信号进行建模,进而对北斗B1频点中频信号仿真系统进行设计实现。仿真系统可完成基于设定卫星、航迹、载噪比、仿真时间的中频信号仿真并保存,为北斗基带信号处理提供可重复使用的中频数据。     

北斗在那春天里 专访兴嘉林董事长王森林

自2000年北斗导航系统建成以来,一方面是向全世界宣告我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家,另一方面也拉开了北斗车载DVD导航的帷幕。一直以来,北斗导航备受行业内外人士所关注,不少原本从事GPS导航的厂家也纷纷转投北斗阵营,兴嘉林正是第一批转型的企业之一。目前,国内北斗导航产品主要以“北斗＋GPS”双模形态出现在市场上,为了更深入地了解北斗导航的情况,本刊本月专访了深圳兴嘉林科技有限公司董事长王森林,让王董为我们好好聊一聊北斗导航。     

TBC与CosaGPS联合数据处理的可行性研究

四个全球卫星导航系统,即全球定位系统（GPS）、全球导航卫星系统（GLONASS）、伽利略卫星导航系统（伽利略）和北斗卫星导航系统已实现了定位、导航和计时的广泛应用。两个新的全球系统,我国的北斗和欧洲的伽利略,目前正在开发中。全球导航卫星系统（GNSS）中的GPS定位原理没有改变,但预计全球导航卫星将实现更高的精度和准确性。基线处理是基于卫星定位的基本原理,在PPP和差分定位中仍然适用于GNSS系统。基线范围从短到长,使用各种商用GNSS数据处理软件对较长的基线进行各种误差补偿和校正,以达到期望的精度和准确性。在不同的天空能见度水平下使用PPP技术对GPS、仅GLONASS和组合（GPS和GLONASS）每日静态观测进行的研究表明,与多GNSS相比,当前现有的软件没有显著改善结果。将GLONASS信号添加到GPS不会影响坐标精度的显著提高,在某些情况下甚至会导致精度下降。在实际工程应用中,用于高精度GNSS数据处理的软件越来越普及。为了充分了解用TBC进行基线解算,对CosaGPS进行数据平差计算的可行性研究,并对基线解算过程中出现的影响因素给出了相应的解决方案。     

北斗在那春天里 专访兴嘉林董事长王森林

正自2000年北斗导航系统建成以来,一方面是向全世界宣告我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家,另一方面也拉开了北斗车载DVD导航的帷幕。一直以来,北斗导航备受行业内外人士所关注,不少原本从事GPS导航的厂家也纷纷转投北斗阵营,兴嘉林正是第一批转型的企业之一。目前,国内北斗导航产品主要以"北斗+GPS"双模形态出现在市场上,为了更深入地了解北斗导航的情况,本刊本月专访了深圳兴嘉林科技有限公司董事长王森林,让王董为我们好好聊一聊北斗导航。     

LimeSDR的低成本北斗三代导航信号模拟源设计

随着北斗三代卫星导航系统的建成，对接收机的需求也随之剧增。卫星导航接收机的研发与测试均离不开北斗三代导航信号模拟源。本文利用成熟的软件无线电(SDR)模块LimeSDR设计了一种低成本的北斗三代导航信号模拟源，可模拟生成北斗三代民用B1C卫星导航信号。该方案同时兼具成本低、体积小、携带方便、功耗低等诸多优点。     

窄带干扰下北斗卫星导航信号性能分析

在介绍近期公布的北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(interface control document)中B1频点QPSK(quadrature phase shift keying, 正交相移键控)调制信号及测距码构成的基础上, 针对窄带干扰对卫星导航信号性能影响问题, 通过建立卫星导航直接序列扩频通信系统模型, 对窄带干扰下的北斗卫星导航系统解扩处理增益、相关解扩处理变化规律、误码性能以及对导航信号等效载噪比的影响进行了分析和数字仿真。仿真结果表明, 窄带干扰下, 导航信号性能降低程度与干扰实施位置、扩频码特性、调制样式等有关, 导航信号的性能改善需综合考虑干扰特性、扩频特性及调制样式等方面的影响。     

Magnetic compass fault detection method for GPS/INS/magnetic compass integrated navigation systems

This paper proposes a magnetic compass fault detection method for GPS/INS/Magnetic compass integrated navigation systems. The fault is assumed to be caused by the hard iron and soft iron effect and modeled as an abrupt change in the magnetic compass output. In order to detect the fault, a test statistic related with only azimuth error measurement is determined. When a fault is detected, the GPS/INS/Magnetic compass integrated navigation system is changed into a GPS/INS integrated navigation system mode. In order to show the validity of the proposed method, computer simulation and van testing are carried out. The simulation and van test results show that the proposed navigation system gives more accurate outputs than the GPS/INS/Magnetic compass without the proposed method.     

基于天文/GPS的HEO卫星自主导航方法

为了实现大椭圆轨道(HEO)卫星高精度自主导航,提出一种将直接敏感地平天文导航与全球定位系统(GPS)相结合的组合导航方法.首先,分析卫星轨道??2运动模型及其所受空间摄动,建立卫星轨道动力学模型;然后,分析单一使用天文导航和GPS的优缺点,根据HEO卫星对GPS的可见性,提出在远地点只采用天文导航,而在近地点采用以天文导航为主、适时引入GPS信号进行位速测量辅助修正的方法.通过计算机仿真和结果分析表明了所提出的设计方法导航精度比单一天文导航提高72.4%～85.6%.     

基于GPS/电子罗盘的测姿定位系统

以MEMS-IMU/GPS/电子罗盘组合导航系统研究为背景,提出并设计了一种基于电子罗盘/GPS的测姿定位系统;针对电罗经启动后要较长时间才能稳定,而陀螺球转速高、磨损大、寿命短等问题,将GPS与电子罗盘组合,利用多种信息源相互补充,构成了一种有多余度和高精度的导航定位系统,具有高精度、稳定、小型化、易操作等特点;该系统利用微型单片机C8051F021作为中央处理器,功耗极低的iTrax03-02作为GPS接收机,数字罗盘HMR3300提供姿态信息,通过串口通信,从而实现实时测姿定位功能。     

Where do we go from here? An assessment of navigation performance using a compass versus a GPS unit

The Global Positioning System (GPS) looks set to replace the traditional map and compass for navigation tasks in military and civil domains. However, we may ask whether GPS has a real performance advantage over traditional methods. We present an exploratory study using a waypoint-plotting task to compare the standard magnetic compass against a military GPS unit, for both expert and non-expert navigators. Whilst performance times were generally longer in setting up the GPS unit, once navigation was underway the GPS was more efficient than the compass. For medium- to long-term missions, this means that GPS could offer significant performance benefits, although the compass remains superior for shorter missions. Notwithstanding the performance times, significantly more errors, and more serious errors, occurred when using the compass. Overall, then, the GPS offers some clear advantages, especially for non-expert users. Nonetheless, concerns over the development of cognitive maps remain when using GPS technologies.     

车载卫星接收器的快速找星和跟踪控制系统设计

设计了一种以工业PC机为核心的卫星搜索与跟踪控制系统，该系统采用GPS接收机和电子罗盘HMR3000实现卫星快速的搜索。论文叙述了系统各个部分的工作原理、设计方法以及搜索与跟踪控制的工作过程。经实践验证，该系统可以实现自动控制接收天线的转向并锁定某一个同步通信卫星，以获得最佳的通信信号。     

车载快速搜索/跟踪卫星的控制系统设计

设计了一种由AT89C51单片机组成的卫星搜索与跟踪控制系统,该系统采用GPS接收机和电子罗盘HMR300实现快速的搜索.叙述了系统各个部分的工作原理、设计方法以及搜索与跟踪控制的工作过程;经实践验证,该系统实现了自动控制接收天线转向并锁定某一个同步通信卫星,以获得最佳的通信信号.     

GPS卫星信号体制研究

信号体制是卫星导航系统的基础和重要组成部分,誉丈首先简单地介绍卫星定位原理,接着从GPS卫星信号的组成入手,从导航码、测距码和载波三个方面对其进行详细的分析,并且简单地研究它们各自的特点。苯文对于了解GPS及深入地学习导航有一定的指导意义。     

Vision-aided Estimation of Attitude,Velocity, and Inertial Measurement Bias for UAV Stabilization

This paper studies vision-aided inertial navigation of small-scale unmanned aerial vehicles (UAVs) in GPS-denied environments. The objectives of the navigation system are to firstly online estimate and compensate the unknown inertial measurement biases, secondly provide drift-free velocity and attitude estimates which are crucial for UAV stabilization control, and thirdly give relatively accurate position estimation such that the UAV is able to perform at least a short-term navigation when the GPS signal is not available. For the vision system, we do not presume maps or landmarks of the environment. The vision system should be able to work robustly even given low-resolution images (e.g., 160 ×120 pixels) of near homogeneous visual features. To achieve these objectives, we propose a novel homography-based vision-aided navigation system that adopts four common sensors: a low-cost inertial measurement unit, a downward-looking monocular camera, a barometer, and a compass. The measurements of the sensors are fused by an extended Kalman filter. Based on both analytical and numerical observability analyses of the navigation system, we theoretically verify that the proposed navigation system is able to achieve the navigation objectives. We also show comprehensive simulation and real flight experimental results to verify the effectiveness and robustness of the proposed navigation system.     

基于GPS射频模拟信号源的无人机导航系统研究

为了在室内验证卫星导航功能,采用飞机模型计算机、GPS硬件仿真器和GPS射频模拟信号源,提出了一种模拟卫星动态绝对定位的设计思想;根据导航计算需要,对系统中涉及到的不同坐标系进行转换;搭建半物理仿真平台,给出无人机自主导航的验证方案;仿真结果表明,基于GPS射频模拟信号源的无人机导航验证方法切实可行,导航系统具有良好的稳定性。     

卫星信号失效条件下SINS/GPS不同组合方式的性能比较

为了研究卫星信号失效对SINS/GPS松组合导航系统和紧组合导航系统导航性能的影响,在分析惯导系统误差方程的基础上,给出了基于卡尔曼滤波的松组合和紧组合数学模型,构建了两种组合方式的仿真平台。仿真结果显示,SINS/GPS紧组合导航系统的精度要明显优于松组合导航系统,且在卫星信号失效导致可见星数目少于4颗甚至仅有1颗时,SINS/GPS紧组合依然能够保持组合模式,并可提供高于单一惯性导航系统的导航精度,说明了SINS/GPS紧组合方式具有较高的精度和可靠性。