导航电文设计与评估技术研究综述

卫星导航电文是卫星导航系统正常运行与性能保障的必备因素,对电文的设 计与评估是卫星导航系统设计与建设的关键环节。本文从卫星导航电文的数据内容、电 文结构、播发方式等几个方面,对目前不同的全球卫星导航系统的导航电文的发展 历程、性能差异等进行了分析探讨,指出了当前导航电文设计与评估存在的技术问题,并对 未来的相关技术和发展趋势进行了预测与展望。     

基于伪卫星的GNSS星地时间同步评估仿真研究

全球卫星导航系统(GNSS)的星地时间同步性能直接影响接收机的定位精度。对星地时间同步性能进行准确的评估,进一步完善该性能。对提高系统的位置服务精度具有重要意义。提出采用计算机仿真条件下的GNSS卫星星地时间同步评估技术进行了研究,采用伪卫星和定位误差的星地时间同步评估方法。通过仿真对不同测量误差和噪声条件下的卫星钟差和定位误差间的关系进行了分析。采用统计的方法对星地时间同步误差进行估计并给出了评估正确率,为真实条件下进行星地时间同步性能评估提供参考。     

全球卫星导航系统

卫星导航系统,即"全球卫星导航系统"。其主要采用了最新的GPS导航技术。卫星导航系统现在已被广泛使用,特别是在民用航空领域,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。本文对世界范围内处于领先的四大卫星导航系统进行了分析比较,探讨了各个系统的未来发展趋势。     

基于双模模式的定位技术探讨

美国科学家20世纪50年代通过研究多普勒频移现象的相关原理,从而子午卫星导航系统应运而生。1973年的时候,美国筹备部分资金加强对全球卫星定位系统GPS进行建立,在1994年全部建成并投入使用。北斗卫星导航定位系统属于我国自己通过努力从而研究开发的系统。于2007年2月建立该卫星导航系统,不但有定位定时,而且还有简短通信功能。     

北斗高精度智能交通系统的设计及测试

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。中国软件评测中心通过实施基于北斗高精度导航定位的智能交通应用示范项目,开发出了由中心服务子系统、全球导航卫星系统(GNSS)基准站子系统、车载终端子系统和人员终端子系统构成的北斗高精度导航定位系统,以及与校车应用场景相配套的路径规划算法和联合定位算法,演示系统在泰国进行了部署与测试,对其电子围栏、实时轨迹、轨迹回放功能进行了验证,并对其车载终端单点定位精度、RTK定位精度、车载终端速度精度、人员终端单点定位精度、人员终端伪距差分精度等关键性能指标开展了测试,测试结果进一步验证了北斗高精度智能交通系统在国内外的应用可行性。     

全球卫星导航系统中抗干扰技术综述

如今全球卫星导航系统在国防和国民经济各个领域得到了广泛应用。在民用和军事行动方面人们对卫星导 航系统依赖性不断增强,卫星导航领域的竞争也日益加剧。但是卫星通信是一种容易受到干扰的通信体制,因此必须研究一 些有效并且可行的抗干扰方法避免干扰。本文对全球卫星导航系统中通信抗干扰技术和算法进行了一系列的研究,总结了抗 干扰技术的现状和发展趋势。     

导航信号有害波形星上自主监测技术

基于多相关器的导航卫星发射信号有害波形监测是全球卫星导航系统完好性监测的重要内容。本文在有害波形地基监测基础上提出星上监测方案,并从提升信噪比、抑制多径和定量监测的角度仿真、分析了其相对地基监测的优势。结果表明,本文技术可有效提高导航卫星系统的完好性。     

城市应急中的“智慧”

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS）,目前北斗卫星导航的应用领域非常广泛,可以为车载、渔船、手机等提供精准的导航服务。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其介绍称,北斗系统已经在中国交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、森林防火、通信、电力调度、救灾减灾等领域得到广泛应用。     

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。     

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。     

基于北斗高精度定位的重载铁路列检安全作业管理平台设计

设计了基于北斗高精度定位的重载铁路列检安全作业管理平台,实现列检车辆、人员的精准定位,降低列检作业风险。平台基础层通过基于FPGA的红外视频采集设备、基于北斗高精度定位技术的终端设备获取列检作业数据,经传输层各网络向支持层传输数据。在支持层高精度电子地图矢量化处理、实时差分动态定位等技术的支持下,应用层的列检作业目标识别模块调用Cstx小波融合算法解析北斗卫星信号,采用Hausdorff距离方法实现列检作业目标识别,列检作业安全预警模块调用矢量化处理高精度电子地图,结合日列检作业计划生成电子围栏,实现作业人员安全预警,由服务层管理人员实现平台的管理与维护。实验结果表明：该平台可实现列检作业目标的识别、精准定位及安全预警。     

BD-2/GPS双模组合定位性能分析

本文针对BD-2/GPS组合以及GPS、BD-2单独系统在济源地区的定位性能进行了评估。分析了在不同模式下的可视卫星数量、几何精度因子、定位的稳定和准确性。当今几大世界卫星导航定位系统的兼容性日益提高和完善,在这种技术发展下使多系统联合定位成为可能。为达到两种系统组合定位的目的,将我国的BD-2与美国GPS技术相融合,在BD-2单系统定位原理的基础上提出了基于BD-2/GPS双系统构成的组合接收系统的设计思路和BD-2/GPS组合导航定位系统的数学解算方法。通过试验表明双模组合定位进一步提高了单独系统模式下的定位性能。     

列车组合导航系统研究与仿真

提出了一种列车组合导航系统.首先,采用低精度的惯性传感器构成简易惯性测量装置(IMU),设计了该简易IMU的安装结构,并给出了其导航定位解算方法.然后,将简易IMU与GPS构成组合导航系统,分析了IMU和GPS各自的误差源,并建立了组合系统误差模型,从而利用卡尔曼滤波技术设计了IMU/GPS列车组合导航算法.仿真结果表明,该IMU/GPS列车组合导航系统具有精度高、可靠性好、成本低等显著优点,非常适用于列车导航定位.     

GNSS欺骗式干扰检测综述

近年来,随着卫星导航系统在军事监测、精细农业、交通监控、资源勘探、灾害评估等领域的广泛应用,提高卫星导航系统的安全性和鲁棒性成为研究的热点。介绍了卫星导航欺骗式干扰的原理与分类,根据卫星信号从生成到最终实现定位导航这一过程和基于统计学层面将当前的欺骗式干扰检测技术分成基于导航数据信息、基于空间处理、基于射频前端处理、基于基带数字信号处理、基于定位导航运算结果和基于机器学习等六大类,并对每类采用的检测方法进行性能对比,从实时检测和综合检测两个方面对未来的欺骗式干扰检测进行展望。     

民航卫星导航干扰信号多径抑制算法仿真

针对日益严重的卫星信号多径干扰问题,提出一种有效的民航卫星导航干扰信号多径抑制算法,在多径干扰卫星信号数据模型基础上,通过空间平滑技术采用损失天线阵列孔径方法实现多径卫星信号的解相干处理,得到不同阵列子阵数据协方差矩阵;再采用豪斯霍尔德变换的广义旁瓣相消技术,根据广义旁瓣相消器输出的多径和噪声功率以及不同阵列子阵数据协方差矩阵,计算直达信号最佳权重矢量,采用低复杂度自适应度算法迭代计算最佳权重矢量,获取最终旁瓣相消器多径抑制后的直达卫星信号,实现民航卫星导航干扰信号的多径抑制。仿真结果表明,所提算法在任意载噪比环境下的码相位跟踪误差均较小,对民航卫星导航干扰信号的多径抑制性能较强;且算法多径抑制耗时短、民航卫星导航的定位精度高。     

基于加权几何精度因子(WGDOP)的地基导航系统评价方法

为了评价卫星导航系统中位置估计的性能,GDOP作为一种衡量测量误差和定位误差之间几何关系的评价方法被广泛应用;由于地基导航系统各个单元的测量误差不同,且受用户距离影响不可忽略,需要对与距离有关的评价标准进行研究;因此,提出使用WGDOP代替GDOP作为评判标准,从分析地基导航系统误差方差入手,对WGDOP表达式进行详细分析,通过系统比较两种定位因子,说明采用WGDOP作为地基导航系统基站布设评价标准,准确性高;研究结果表明,采用加权几何精度因子作为评价标准,可以更适应地基导航系统的实际使用环境,对系统定位性能进行更精确的评价,对精度因子评估有明显改善。     

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%.     

星地时间同步任务规划综合评价技术研究

星地时间同步是导航定位系统的重要组成部分,准确评价星地时间同步任务规划的好坏,是卫星方案设计及优化提高卫星导航系统运行效率的基础。针对导航卫星星地时间同步任务规划评价问题,建立了基于任务、资源、性能的多层次评价指标体系,构造了通用的综合评价框架,最后通过仿真验证了方法的可行性,为导航系统的顶层设计与地面资源配置优化提供决策支持。     

基于H~∞鲁棒滤波技术的列车组合定位方法研究

列车实时定位是列车控制系统的重要环节。针对列车定位系统中模型不确定性和外部干扰不确定性,提出了一种基于鲁棒估计理论的列车组合定位方法。文中以鲁棒滤波为基础,设计联邦结构的多传感器信息融合算法用于定位计算。仿真结果表明,组合定位系统能够满足列车定位的精度要求,能够在不同定位条件下保证定位高效与安全,为提高列车组合定位系统的鲁棒性,进行了有益的尝试。     

卫星导航定位误差仿真分析

卫星导航定位系统被广泛应用于军事、工业和民用等各领域。计算机仿真方法是研究导航系统性能的一种重要手段。文章从卫星导航测量原理出发,介绍了使用最小二乘估计方法来进行单点定位的卫星导航的仿真定位方法。完成了汽车、飞机、轮船三种载体的运动轨迹的建模,并针对载体的位移、速度的定位误差进行仿真分析。为探索位移误差变化规律,并验证定位误差仿真模型有效性,对卫星屏蔽角、电离层误差、对流层误差多径效应等因素变化进行仿真。并对汽车、飞机和轮船三种载体在运动状态下,可观测到的卫星数量、电离层和对流层延迟以及多径效应引起的误差对卫星导航精度存在影响,进行了仿真对比。结果表明,可观测到的卫星数量、电离层和对流层延迟以及多径效应对卫星导航精度影响较大,载体运动对卫星导航精度影响较小。