北斗卫星导航系统伪距偏差特性及减轻措施研究

随着人们对卫星导航系统定位精度需求的不断提升,近年来伪距偏差问题越来越受到广泛关注.然而截至目前,国内外专家学者对北斗系统的伪距偏差问题研究甚少.本文首先深入分析了北斗系统的伪距偏差产生根源,在此基础上对伪距偏差随接收机参数设置变化的关系进行详细阐述.然后基于昊平观测站的40m大口径天线采集的各颗北斗卫星下行信号数据,...     

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.     

基于故障树分析GNSS接收机伪距分层方法研究

随着全球卫星导航系统的快速发展,导航定位服务技术越来越成为人们智能生活中不可或缺的部分,特别是高精度的定位技术更是如此。本文从北斗广域分米级系统出发,针对 GNSS 接收机对不同卫星伪距间存在伪距分层现象,采用故障树分析方法,通过问题排查,提出了一种伪距偏差修正值的方法,结果显示该方法对伪距分层具有较明显弱化效果。     

基于矩阵构造的伪码测距时标偏差标定方法

描述了卫星导航系统站间时间同步和伪距时标偏差的基本原理,分析比较了伪距时标偏差对站间时间同步的影响,并给出具体的实验数据。针对卫星导航系统测距设备存在伪码测距时标偏差的问题,提出了一种新的基于矩阵构造的伪距时标偏差的标定技术,设计了具体的有线测试环境,并给出实验结果,分析了伪码测距时刻标定误差的主要来源。将此方法用于站间双向时间同步计算中,能有效地评估测距设备的伪码测距时刻的准确性,取得了很好的效果。     

基于BDS和时空数据的嵌入式系统精准定位

嵌入式北斗导航系统容易受到地理环境的限制,导致局部精准定位准确度偏低。对此,针对嵌入式系统,设计了基于北斗导航和时空大数据的精准定位方法。建立北斗导航系统单独使用的三个伪距方程,得到用户端位置坐标;在用户端周围布设伪卫星,通过伪距方程获取时空大数据;拟合伪卫星时空大数据与北斗导航的定位结果,在线性化处理后,通过误差补偿完成精准定位目标。结果表明：在北斗导航和时空大数据联合定位下,三维位置精度因子要小于单独使用北斗导航定位下的三维位置精度因子,说明文中方法能够实现精准定位。     

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。     

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。     

航天恒星科技有限公司(503所)

卫星导航信号模拟器功能特点支持北斗二代、GPS,GLONASS、GALILEO四大导航系统的仿真高准确性、高动态和高质量的GNSS卫星导航信号模拟海、陆、空、天环境下典型载体运动轨迹、姿态及环境干扰的仿真支持天线增益方向图的图形化编辑可仿真异常伪距、异常电文,支持完好性验证支持实时闭环仿真模式,搭建半物理仿真测试环境支持惯导数据仿真、欺骗式与压制式干扰仿真功能扩展应用领域GNSS卫星导航接收设备的开发、测试与维护;各行业GNSS卫星导航终端的检测与集成测试;科研领域卫星导航应用系统的成果验证;计量部门的终端检测。     

旋转GNSS双天线/MIMU紧组合系统算法

为了提高旋转全球卫星导航系统(GNSS)短基线双天线/微惯性测量单元(MIMU)组合系统的定向精度,该文构建了其紧组合系统。紧组合算法将GNSS的伪距、伪距率和载波相位作为旋转GNSS双天线/MIMU组合系统的观测量,用扩展卡尔曼滤波进行估计,估计得到的状态量对系统进行闭环反馈,最后得到组合系统的定向结果。对旋转GNSS双天线/MIMU组合导航系统的船载试验数据进行了紧组合离线解算,结果表明,当GNSS基线为0.3 m时,组合系统的航向误差小于1°,俯仰角和横滚角误差小于0.1°。     

中国第二代卫星导航系统重大专项标准发布

中国卫星导航系统管理办公室北斗卫星导航系统网站发布消息,根据中国卫星导航系统管理办公室“关于发布《北斗卫星导航术语》等17项北斗专项标准的公告”,下列获批的17项北斗专项标准予以公布. BD 110001-2015《北斗卫星导航术语》、BD 410001-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机数据自主交换格式》、BD 110002-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机差分数据格式(一)》、BD 410003-2015北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机差分数据格式(二)》、BD 410004-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机导航定位数据输出格式》、BD 420001-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机射频集成电路通用规范》、BD 420002-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型OEM板性能要求及测试方法》、BD 420003-2015北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型天线性能要求及测试方法》、BD 420004-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)导航型天线性能要求及测试方法》、BD 420005-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)导航单元性能要求及测试方法》、BD 420006-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)定时单元性能要求及测试方法》、BD 420007-2015《北斗用户终端RDSS单元性能要求及测试方法》、BD 420008-2015《北斗/全球卫星系统(GNSS)导航电子地图应用开发中间件接口规范、BD 420009-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型接收机通用规范》、BD 420010-2015《北斗/全球导航设备通用规范》和BD 420011-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)定位设备通用规范》,以及BD 420012-2015《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)信号模拟器性能要求及测试方法》等.     

不同平滑时间常数对载波平滑码伪距结果的影响分析

伪距和载波相位是接收机的两个基本距离测量值,两者既有明显区别,又呈互补特性。伪距测量值包含钟差、大气延迟等各种误差,但是它真实反应卫星与接收机之间的距离;载波相位测量值含有整周模糊度,但是它非常平滑,精度很高。此外,多径效应对码伪距测量值的影响也远远大于对载波相位测量值的影响。目前,业界通常采用载波平滑码伪距的方法整合码伪距和载波测量的优点,输出一种既无模糊度又相对平滑的伪距测量值。通过设定不同的平滑时间常数和添加电离层模型对载波平滑码伪距的平滑结果进行分析,从而评估滤波器在不同时间常数条件下的性能,最终为平滑时间常数的选择提供决策依据。     

Position Estimation in Single-Frequency GPS Receivers Using Kalman Filter with Pseudo-Range and Carrier Phase Measurements

Today Global Positioning System (GPS) is the most important system of positioning in the world and is used in different industries. Basic positioning methods in GPS receivers are based on pseudo-range and carrier phase measurements types whilst each of which has its own advantages and disadvantages. Pseudo-range method is not very much accurate. Carrier phase has a substantial accuracy, but its main problem is that it is an indirect measurement which only computes the displacement. Carrier phase measurement can include some whole cycles plus a fraction of carrier phase. The number of whole cycles may change through time however this change is unknown for us. Code measurements (based on pseudo-range) and carrier phase are corrupted with the same error sources, but with main differences. Basically, code tracking with low accuracy makes unambiguous pseudo-ranges. Carrier phase measurements are highly accurate, but get limited with integer ambiguity. Integer is fixed until the time that carrier tracking loop is saved. Every kind of gap in tracking, no matter how short it is, changes the amount of integer which is the biggest problem in carrier phase utilization. In this paper, the corporation of pseudo-range capability and carrier phase in single-frequency GPS receivers will be discussed which makes a substitute for the pure pseudo-range observations and provides a high level of positioning accuracy. To achieve this aim, Kalman filter will be used.     

GPS伪距双差相对定位技术试验研究

通过差分技术能够消除 GPS 伪距中大部分公共误差，同时能够较为准确的计算出基线两端的 GPS 接收机间的相对位置关系。本文介绍了基于 GPS 伪距双差的相对定位方法，在此基础上开展了 GPS 伪距差分相对定位试验分析，比较了单频伪距双差与窄巷伪距双差的相对定位精度。试验表明，窄巷伪距双差相对定位具有更高的相对定位精度。     

一种顾及系统间偏差的GNSS差分定位研究

伪距差分定位由于其终端价格低廉,算法简单,不需要初始化模糊度,精度较高等特点在实时导航定位中应用较为普遍。随着北斗、伽利略等全球卫星导航系统的发展,多模组合将会提高导航定位的精度、可靠性及可用性。然而现有的多模组合方法大都是系统内的简单组合, 研究不同卫星导航系统的系统间偏差有利于减少多模定位模型的未知参数,提高不同系统的互操作性及组合定位的性能。本文主要针对 GPS/GLO/BDS/GAL 研究了差分 GNSS 定位的系统间偏差 (inter-system bias, ISB),分析了以 GPS 为参考系统的差分定位所需的 ISB 特性以及引入先验 ISB 后的差分 GNSS 定位效果。实验结果表明差分 ISB 日变化稳定性优于 2cm,差分 ISB 与码的频率及接收机类型密切相关,引入先验 ISB 后,对于城市峡谷等复杂环境下的导航定位,其可用性及精度明显提高。     

导航卫星阵列天线的快速现场系统校准算法

阵列天线接收处理全球卫星导航信号时,由于天线和射频前端的非理想性,会在不同方向卫星信号中引入不同的载波相位偏差,从而破坏卫星导航接收机距离观测量准确性。针对此问题,提出了一种易实现的卫星导航阵列天线的快速现场系统校准算法。校准过程分为通道校准和天线校准：通过开机和周期进行的通道校准实现阵列天线接收射频前端的通道响应测量;通过与接收处理不同卫星基带数据的数字接收机配合,实现阵列天线的现场阵列流形矢量校准。仿真验证了所提校准算法的正确性和有效性。     

基于SLR与L波段同步观测解算北斗卫星钟差

导航卫星钟差的大小通常在毫秒量级,若不进行精密修正,对卫星导航定位精度的影响很大。本文阐述了综合利用SLR观测值和北斗L波段单频伪距观测值对BDS卫星钟差进行解算的原理和计算方法。采用2014年8月及9月从长春SLR和GNSS并址站采集的激光测距观测值和北斗L波段单频伪距观测值计算了COMPASS-G1的卫星钟差,以GFZ分析中心提供的COMPASS-G1卫星钟差为参考进行对比,互差在6 ns之内,表明使用该方法计算COMPASS-G1卫星钟差是可行的。     

基于伪距/伪距率双差的INS/GNSS紧组合相对导航算法研究

随着惯导/卫导组合导航技术的发展,将其应用于编队相对导航的研究越来越多。结合卫导差分相对定位、INS/GNSS 组合导航技术,本文将编队成员中主节点和从节点伪距、伪距率的两次差分量直接作为观测量,研究了一种 INS/GNSS 紧组合相对导航新算法。该算法通过两次差分操作可以消除大部分传播路径误差以及公共时钟误差;利用惯导的平滑特性能够消除测量量中的部分随机噪声。仿真结果表明：该算法能够提供精度更高,更加平稳的相对导航信息。     

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。     

BDS/GPS伪距单点定位的精度对比分析

本文主要介绍了 BDS/GPS 伪距单点定位的数学模型和算法分析，然后对 BDS/GPS 接收机接收到的单点定位的数据进行仿真实验分析。通过比较 BDS 与 GPS 在同一时段内 X、Y、 Z 三个方向上的 RMS 值，PDOP 值以及可见卫星数的变化，来比较 BDS/GPS 的伪距单点定位的性能。实验结果表明：北斗与 GPS 伪距单点定位性能相差不大，GPS 的 PDOP 值约为 1.8，BDS 的 PDOP 值约为 2.5，GPS 的 RMS 定位精度在 4m 以内，北斗的 RMS 定位精度优于 9m。     

基于单差正交模型的GNSS伪距差分定位技术

全球卫星导航(Global Navigation Satellite System,GNSS)的伪距差分定位由于不需要解算整周模糊度,即使是在载波差分定位技术广泛应用在高精度差分定位的当代,伪距差分定位在辅助载波差分定位等方面依旧具有研究的意义。本文介绍了一种基于单差正交模型的伪距差分定位技术。它可以避免双差伪距所带来的观测量强相关和对参考卫星过分依赖的缺点,同时消除钟差项的影响。实验结果表明,码差分在动态定位时可以实现分米级的定位精度,可以用于辅助载波差分定位的快速解算。