GPS电离层闪烁实时监测系统的设计与实现

给出了一种用于电离层闪烁测量和显示的GPS电离层闪烁实时监测系统,它既能实时监测分析GPS信号的幅度闪烁和相位闪烁指数,也能自动存储闪烁发生时间段内的原始幅度和相位数据,用于对闪烁事件的详细分析.此外,对电离层闪烁的测量原理和闪烁指数的计算也作了详细讨论,这对利用我国北斗卫星信号测量电离层闪烁也具有指导意义.     

L波段电离层闪烁与TEC监测系统研制

介绍了我们研制的一种L波段电离层闪烁和TEC监测仪,并给出初步观测结果.文中提出了基于载噪比计算S4的方法和一种新的用TEC的标准差定义的闪烁活动指数.与GSV4004型GPS电离层冈烁和TEC监测仪在同一地点的对比观测表明,本文研制的监测仪测量得到的数据可靠,能够有效地监测电离层振幅/相位闪烁和TEC扰动现象.     

车载GPS/北斗/DR组合导航系统研究

针对移动车辆的定位与导航问题,研究了GPS/北斗/DR组合导航算法.文中采用坐标系变换及增加状态变量法对不同卫星星座进行了时空统一,并在此基础上研究了GPS/北斗卫星组合导航算法;为了克服卫星定位存在的不连续性问题,提出了GPS/北斗卫星导航系统与低成本的航位推算系统组合导航方案,设计了GPS/北斗/DR组合导航滤波器...     

北斗卫星导航系统在测绘中的应用探讨

北斗卫星导航系统（BDS）作为我国自主研发和设计的高科技成果,在国防、水利、测绘等行业中的应用比较广泛。其改变了我国定位系统以GPS系统为主的发展格局。在测绘工程中应用北斗卫星导航系统,不但能促进我国测绘方式的改革与优化,也能获得准确的地理信息,并对这些信息进行整合与利用,提高信息使用水平。文中以北斗卫星导航系统为探究对象,通过其和GPS导航系统的比较,进一步探讨了北斗卫星导航系统在测绘工程中的应用。     

中国区域电离层特性对卫星导航系统的影响

利用GPS数据对中国区域电离层环境(电离层赤道异常、电离层暴、电离层闪烁)对卫星导航系统的完好性、可用性影响进行分析。结果表明,中国区域电离层异常将影响电离层延迟误差的空间相关性,从而影响电离层完好性门限的建立。电离层暴破坏了电离层的空间相关性,在影响系统完好性门限建立的同时,还影响到系统对扰动的检测能力。电离层闪烁影响接收机测量的精度、可用的卫星数和定位精度,影响系统的可用性;同时,闪烁相关的不均匀体也会影响电离层TEC的准确提取,从而影响系统电离层修正模型的实现。电离层这些不同影响效应之间往往又相互影响,使得中国区域的电离层环境对卫星导航系统的影响具有复杂性。     

北斗卫星导航系统在电视播出中的应用实践

本文介绍了北斗卫星导航系统在电视播出中的实际应用情况,对美国的GPS系统和我国的北斗卫星导航系统进行了对比分析。     

基于多手段观测的海口站电离层闪烁对地磁暴响应研究

联合利用CHAMP卫星等离子体密度就位观测数据和海口站GPS电离层闪烁监测仪数据，分析了2004年1月、2月和11月三次地磁暴期间海口站的电离层闪烁特征.我们发现海口站电离层对3次磁暴事件的响应特征明显不同.就磁暴期间B_z分量和Dst指数的观测值来说，2004年11月的磁暴事件最强，其次是1月的，2月的最弱.而地基闪烁监测仪的观测结果表明:1月磁暴事件期间，L波段电离层闪烁最强，闪烁指数S₄最大值接近于1.0，闪烁出现率的最大值超过80%；2月磁暴事件期间，电离层闪烁持续时间最长，S₄最大值接近于1.0，闪烁出现率的最大值接近63%；11月磁暴主相和恢复相期间，无电离层闪烁现象出现.CHAMP卫星和地面闪烁监测仪观测到的结果一致，表明多重尺度的电离层不均匀体通常同时存在，但是小尺度的电离层不规则体通常会先消失.对比上述三次实验的观测结果，我们推断造成电离层响应特征差异的原因与环电流的影响有关，Aarons准则可较好地解释电离层对3次磁暴事件的响应.同时跨赤道风场可能也有贡献，它通过增加沿场向积分的Pedersen电导率，降低了R-T不稳定性，从而抑制了电离层闪烁的发生.     

电离层闪烁对北斗增强系统影响的建模研究

电离层闪烁严重影响了北斗及其增强系统的性能.为了评估电离层闪烁影响下北斗系统的可用性,需建立闪烁影响下的北斗及其增强系统性能模型,并进行仿真分析.文章系统地建立了电离层闪烁影响下的卫星导航接收机模型、用户定位算法和系统性能模型,利用电离层闪烁模型给出电离层闪烁分布,利用建立的北斗系统性能影响模型,实现对电离层闪烁影响下北斗增强系统性能的可用性分析.利用上述方法,仿真分析了中国中低纬地区强电离层闪烁影响下北斗增强系统的可用性.结果表明:电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,对于中国低纬地区而言,强电离层闪烁影响下,存在系统可用性低于95％的性能严重影响区域,北斗系统性能受影响区域与电离层强闪烁的发生 区域具有密切关系.     

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。      

北斗卫星导航系统应用终端检测技术研究

北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发的全球卫星导航系统,其功能与美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)等卫星系统类似,可以为人民提供定位、短报文通信等服务,目前,该系统已经在各行各业中应用.该系统可以分为空间段、地面段以及用户段三个部分.首先介绍北斗卫星导航系统的构成和主要应用,然后研究该卫星导航的技术原理,最后以RNSS/RDSS接收端作为研究对象研究北斗卫星导航系统应用终端检测技术.     

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。     

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.     

GPS III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GPS III首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPS III 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。     

FY-2气象卫星信号的开发利用

详细介绍了基于风云二号静止气象卫星信号实现电离层闪烁监测、云图接收、太空环境参数接收的设备设计、构成。该设备主要用于实时监测分析风云二号卫星信号因电离层变化而造成的幅度闪烁和相位闪烁。由于静止卫星不存在运动所附带的变化,利用其稳定的L波段遥测信号来监测电离层闪烁,优越性显著。风云卫星展宽云图接收设备目前已遍布全国,该设备在其跟踪遥测及云图接收的基础上进行开发,易于组网监测。电离层闪烁监测的结果,将对空间的探测和通讯技术的发展具有重大的意义。     

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。     

Development and use of a GPS ionospheric scintillation monitor

Global Positioning System (GPS) satellite signals provide convenient radio beacons for ionospheric studies. Among other propagation phenomena, the ionosphere affects GPS signal propagation through amplitude scintillations that develop after radio waves propagate through ionospheric electron density irregularities. This paper outlines the design, testing, and operation of a specialized GPS receiver to monitor L-band amplitude scintillations: the Cornell scintillation monitor. The Cornell scintillation monitor consists of a commercial GPS receiver development kit with its software modified to log signal strength from up to 12 channels at a high data rate (50 samples/s). Other features of the receiver include the optional assignment of a channel to monitor the receiver noise level in the absence of signal tracking and the means to synchronize measurements between nearby independent receivers to perform drift measurements and correlation studies. The Cornell scintillation monitor provides characterization of the operational L-band scintillation environment and additionally permits study of the multipath environment of a static antenna, GPS scintillation monitors can provide information about the state of ionospheric irregularities for pure research purposes as well. Their strength lies in the fact that they are inexpensive and compact and therefore can he readily proliferated. Even a single scintillation monitor can supplement radar spatial coverage of irregularities in a limited way because it monitors several satellite lines of sight simultaneously     

Performance of the GLONASS P-code at L1 and L2 frequencies

The transmission of satellite signals at two widely spaced frequencies allows correction of the ionospheric delay. Both GPS and GLONASS transmit such signals, and to date there have been no published dual frequency GLONASS studies. This paper shows the fundamental accuracy of the Leeds University multichannel GPS/GLONASS receiver. Details are then given of the processing methods that have been used to obtain the ionospheric group delay using GLONASS L1 and L2 P-code measurements. Examples of the measured delay are provided and compared with the GPS model. Navigation results are shown using the P-code phase at L1 only and with a combination of the L1 and L2 measurements. An analysis of the accuracy of the P-code pseudorange and navigation capability is presented.     

基于MFC和MATLABGUI的卫星导航设备智能测试系统研究

在分析卫星导航设备技术指标测试方法的基础上,本文提出了一种基于 MFC 和 MATLAB GUI 技术的卫星导航设备智能测试系统。该系统具备定位数据采集、首次定位时间测试、 定位数据实时处理、更改精度计算统计算法、多设备并行测试等功能,通过更改接口协议可实现对北斗、GPS、GLONASS 等各类卫星导航设备的测试。     

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。