加强北斗导航系统发展的几点试探性建议

北斗卫星导航系统(BDS)截止到目前为止已经具备了覆盖亚太大部分地区的区域导航定位功能,它既保留了北斗一号的有源定位、短报文通信等功能,也具有类似于全球卫星导航系统(GPS)的无源定位、授时、测速等功能。本文首先对GPS系统进行了简要的分析,然后对北斗卫星导航系统(BDS,CAPS)进行了分析,其次结合各种卫星导航系统,对未来卫星导航的发展趋势进行了预测,最后对北斗卫星导航系统的发展提出了几点试探性建议。     

司南导航发布第一代高精度GNSS基带芯片

正日前,上海司南卫星导航技术有限公司发布了最新研制的第一代高精度GNSS基带芯片SNB1008,该芯片已通过K618 GNSS板卡实现全功能验证,其综合技术水平可与国外同类产品相媲美。司南导航第一代高精度GNSS基带芯片集成多系统多频率基带处理技术,兼容当前三大主流卫星导航系统,除支持BDS B1/B2/B3、GPS L1CA/L2P/L5C、GLONASS G1C/G2C三系统八频     

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。      

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。     

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。     

一种新型的GPS接收机处理芯片

主要介绍了一种具有低功耗,高性能的GPS接收机的信号处理芯片。此集成电路芯片对接收的GPS信号进行了全面精确的处理,它包括了RF射频处理芯片和基带处理芯片,前者完成卫星信号的接收和变频,后者完成了GPS信号的解扩、同步和数据计算处理等功能。     

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.     

GNSS空间信号精度评估方法

空间信号(SIS)精度是卫星导航系统的性能之一。针对目前精度评估模型存在的问题,提出了分段式SIS用户测距误差(URE)评估模型,并研究了SIS用户测速误差(URRE)、用户测加速度误差(URAE)评估模型,利用广播星历和精密星历评估了GPS和BDS的SIS精度性能。结果表明,除BDS C02卫星的URE以及GPS PRN10卫星的URAE略大以外,其余GPS和BDS卫星的SIS URE,URRE和URAE均符合各自系统的指标,验证了所提精度评估方法的有效性。     

多体制转发式卫星导航信号源的总体设计

为解决机载接收机无法正常接收真实卫星导航信号的问题,提出了一种多体制转发式卫星导航信号源的总体设计方案,并分析了涉及的关键技术。采用"接收机+发射机"的原理,通过对卫星导航信号接收、解扩解调、抗干扰、频率变换、调制扩频和放大等处理,实现信号的转发。该方案支持当前全球多种主流卫星导航系统体制,例如GPS、BDS和GLONASS等信号,实际试验证明了其有效性。该技术方案还可用于导航设备研制、调试和通信导航的集成验证等特殊场景。     

基于曲线拟合的SINS/GPS紧密组合导航系统

在工程实际应用中,由于GPS、北斗等卫星导航系统的卫星信号传输、导航计算等均需要耗费一定的时间,当用户接收机输出导航信息时已经产生了延时。尤其对于高动态用户,这一输出延时现象将会导致严重的位置误差和速度误差。针对此,提出了基于曲线拟合的SINS/GPS紧密组合导航系统,解决了高动态时GPS延时问题对导航系统的影响,从而通过曲线拟合的方法保证了时间同步的精度。最后对改进后的系统进行了仿真验证,结果表明该系统的水平位置精度、速度精度均得到显著提高,验证了该方法的有效性。     

北斗B1C信号及导航电文的特点分析与比较

我国北斗全球卫星导航系统工程建设已经启动,北斗互操作信号B1C的接口控制文件已经发布。本文重点对北斗B1C信号及导航电文进行介绍,并对其信号及导航电文的设计特点进行分析,同时与GPS L1C和Galileo E1OS互操作信号进行比较。分析显示,北斗B1C的信号和导航电文编排,在充分借鉴GPS L1C和Galileo E1OS信号特点的基础上,进行了优化设计。B1C信号具有与L1C信号和E1OS信号相同的中心频点和频谱结构,采用了数据导频支路、MBOC调制、分层码结构等设计方案,导航电文与GPS L1C也较为相近,实现与GPS L1C、Galileo E1OS信号的互操作。同时B1C也具有自身独有特点,如B1C导频支路采用QMBOC(6,1,4/33)调制方式、导航电文采用64进制LDPC编码,在实现互操作的基础上,也创新了自身特色。相对于北斗B1I信号,北斗B1C信号具有更好的弱信号跟踪、更短的首次定位时间等服务性能。     

电离层残差法对载波相位周跳探测的改进

针对传统电离层残差法在实际数据处理中的缺陷,提出了一种电离层残差与高次差结合的改进型周跳探测方法。该改进方法首先借鉴高次差的高通滤波特性,对电离层残差的组合观测值求一次差,从而有效抑制低频信号并消除常数部分,使实际发生的周跳影响放大,再结合组合观测值的方差进行周跳探测。算法验证表明该方法不论对“北斗”卫星不同星座的数据还是对全球定位系统( GPS)卫星的数据均有良好的探测效果,弥补了原电离层残差法在电离层活跃期间以及数据质量不佳时其不易有效探测出小周跳的缺陷,且避免了原算法经常出现误判断的情况,使其成为一种较优的周跳探测方法。     

基于北斗卫星导航系统非组合精密单点定位算法的精密授时精度研究

全球导航卫星系统(GNSS)精密单点定位(PPP)技术具有操作简单、成本低廉、定位精度高等优点，在精密授时领域得到了广泛应用。针对现有研究中消电离层PPP模型的组合噪声大、卫星系统多采用全球定位系统(GPS)及实时动态场景少等问题，该文采用非组合PPP模型对北斗卫星导航系统(BDS)精密授时精度开展了研究，并利用Kalman滤波静态模型和动态加速模型进行参数估计。给出了静态和实时动态场景PPP处理策略，并利用超快速预报星历保证动态实时性。结果表明:在静态和实时动态条件下，非组合PPP模型精密授时精度均优于消电离层组合PPP模型；在静态条件下，考虑到BDS和GPS定位精度相当，且亚太地区BDS定位精度更高，BDS授时精度略高于GPS；在实时动态条件下，BDS和GPS精密授时精度在2 ns以内，但BDS授时精度略低于GPS，这是由于空间位置精度因子(PDOP)、载体速度突变和环境因素等的影响，而当完成收敛后，两种系统的授时精度相当，其钟差项中误差均在0.3 m以内。     

基于Android平台的移动通讯设备的GPS定位研究

Android平台移动通讯设备的GPS定位以其优良系统性能在人们的生活中以智能手机为媒介被广泛使用,基于此如何提高Android平台的GPS导航的精确度对于现代高科技产品的发展尤为重要。通过对GPS定位卫星所得到的原始数据处理,根据GPS卫星数据之间的联系得出有效的分析数据来弥补在定位时可能产生的误差,从而降低不安全因素,提高GPS定位的精确度。     

一种GPS/INS组合导航缺星情况下的方法研究

为了提高GPS/INS组合导航系统在卫星信号缺失情况下的导航精度,采用基于伪距、伪距率的非线性紧组合模型,利用虚拟卫星法构造虚拟观测量,与真实观测量一起参与滤波。针对非线性滤波应用中的问题,采用强跟踪滤波原理和均方根策略对CKF进行改进。通过仿真实验,验证了改进算法和虚拟卫星法的可行性,在卫星信号缺失情况下可以提高导航精度,提高了组合导航适应复杂环境的能力。     

一体化BDS/GPS卫星导航接收机设计与实现

提出了一种一体化 BDS/GPS 卫星导航接收机设计方法，利用 Ansoft HFSS 仿真设计软件进行了天线设计，使用低噪声放大器、声表面滤波器、卫导芯片等较少的器件完成了卫星导航接收机的设计。并对设计的卫星导航接收机进行生产、调试和测试，给出了测试结果。结果表明，该一体化卫星导航接收机可满足使用要求。