基于北斗导航信号的高轨卫星定位性能分析

随着我国自行研制和发展的北斗卫星导航系统的日益成熟,利用北斗导航系统对高轨卫星定位正逐渐成为研究的热点。对基于北斗导航信号的高轨卫星定轨性能展开研究,首先对高轨卫星建立动力学模型,然后对北斗信号传播链路建模,对导航卫星的接收功率、可见性、定位精度因子(DOP值)、多普勒性能建立相应的模型并开展仿真研究。仿真结果表明:高轨卫星GEO、HEO星载接收机接收功率分别为-174d BW和-180d BW时,可见星数至少4颗,满足导航定位需求;GEO的平均几何精度因子(GDOP)的均值为31.9535,HEO的平均几何精度因子(GDOP)为25.2012;GEO的多普勒频移范围约为8k HZ,HEO的多普勒频移范围约为31k HZ。该研究为后续弱信号捕获跟踪提供了理论依据和数据支撑。     

CAPS卫星导航系统定位精度分析方法研究

卫星导航系统的定位精度主要受伪距测量的精度和卫星的空间几何分布两方面的影响.GPs等相同轨道分布的卫星导航系统一般采用DOP(几何精度因子)来分析定位精度.我国的转发式卫星导航定位系统CAPS是由GEO商用通信卫星以及一定数量的倾斜轨道通信卫星(IGSO)组成的混合星座导航系统,转发地面控制站信号,实现导航定位等功能.由于不同轨道卫星轨道误差不同,用户得到的卫星轨位精度和测量伪距精度也不相同,因此定位精度计算时必须考虑这种差异.本文引入加权几何精度因子(WDOP)的概念,对CAPS的定位精度进行了分析.通过仿真实验可以看出,由加权几何精度因子计算所得的定位精度能更真实地描述定位精度状况.     

当前GPS卫星星座的空间可见性分析

首先提出GPS卫星空间可见性判断准则．然后，利用国际地球动力学服务(IGS)跟踪站提供的GPS卫星广播星历数据，统计分析0～40000km各个轨道高度层的卫星可见性．结果表明：在当前GPS卫星星座配置下，当飞行器轨道高度小于4000km时，完全能够保证同步跟踪6颗以上卫星，而且平均GDOP值小于2；当轨道高度达到12000km时，同步跟踪4颗以上卫星的时段也能达到50％。最后，给出沿设计弹道的GPS导航定位仿真结果，进一步展示了在中、低轨道的飞行器上使用GPS卫星资源进行导航定位的可行性。     

伽利略和GPS卫星导航系统几何精度因子比较分析

欧洲独立开发的新一代全球卫星导航系统一一伽利略系统定于2005年发送导航信号，2008年全部建成使用。这对于广大导航用户是一个好消息，伽利略系统对GPS系统是个有力的补充和冲击。本文将从导航卫星定位的重要参数——几何精度因子(GDOP)分析出发，比较两个系统在中国地区的定位性能，仿真结果表明伽利略系统具有与GPS系统相媲美的定位精度．这样，当发生紧急情况时，如果GPS不可用，伽利略系统就是一个很好的替代系统。     

无线电导航系统中基于GDOP的伪卫星定位误差研究

在卫星导航系统中,卫星定位的精度等性能很大程度上取决于定位卫星之间的相对几何布局,而GDOP(几何精度因子)正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个很好的量度.为了更好地提高伪卫星的定位精度,从GDOP值的研究入手,得出一种基于加权GDOP(WGDOP)值的地面伪卫星定位误差算法.最后经过仿真比较基于常规GDOP和WGDOP两种精度因子的定位误差的大小,体现出WGDOP算法的优越性.     

“北斗”卫星导航系统仿真与全球覆盖分析

为了解“北斗”卫星导航系统( BDS)的星座分布及其正式运行后卫星在全球范围内的覆盖情况,依据BDS卫星轨道参数,使用卫星工具包( STK)构建了完整的BDS空间星座,对BDS卫星轨道信息、可见性以及对地覆盖品质进行分析。在对可见性及覆盖品质的分析中,分别仿真分析了在4个不同的城市和全球范围进行观测得到的几何精度因子( GDOP)和导航精度等参数性能。研究结果对分析BDS系统的服务性能以及提高BDS的导航精度有一定的参考意义。     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

卫星导航几何因子的分析和仿真

根据卫星导航几何因子GDOP在具体课题中的应用,从五个主要方面对其进行了研究,可知不同星座配置参数对不同纬度地区GDOP会产生影响;坐标转换时GDOP、PDOP和TDOP不变, HDOP、VDOP变化;GDOP随卫星数目增加单调递减,但递减幅度变小;卫星对GDOP贡献越大,其故障产生的定位误差越大;使用加权GDOP可有效的减小定位误差.     

“北斗二号”卫星导航系统覆盖仿真分析

论述了“北斗一号”卫星导航系统存在的不足,对于“北斗二号”区域卫星导航系统及其所采用的三种导航卫星进行了介绍。通过对所选区域及六个有代表性城市的几何精度衰减因子（GDOP）和可见星数进行仿真,验证了系统的可用性。同时,仿真表明系统对于我国部分地区的覆盖相对较差,部分时间段内的GDOP波动较大,说明系统中卫星的相对位置还应进行调整。     

一种快速选择GPS卫星的方法及其应用

基于给定的门限误差,以搜索相同卫星数目组合的最小定位中误差为计算准则,提出一种快速选择GPS卫星的方法,理论分析和实例计算结果表明：采用该方法选星作定位计算的精度和速度均优于以搜索4颗卫星结合的最小几何精度因子（GDOP）为计算准则的常规选星方法,并有效地抑制信品比观测历元可能出现的极大定位误差。说明该方法有于GPS导航数据处理的合理性,可行性。     

低轨卫星对空间目标的三维定位精度分析

建立了低轨卫星对空间目标的三维观测模型和定位方法，并对采用该方法时，各种因素对定位精度的影响进行了理论分析，给出了三维空间中不同高度的定位精度几何稀释（GDOP），得出了有意义的结论，可为低轨卫星星座设计和传感器调度提供参考依据。     

城市峡谷中基于GDOP和NHC的GPS/IMU组合导航方法

针对在林荫道、高架桥和隧道等城市峡谷中全球定位系统(GPS)信号易发生遮挡、 干扰,导致导航定位精度低、连续性和可靠性差的问题,提出了一种基于几何精度因子(GDOP) 和非完整性约束(NHC)的 GPS/惯性测量单元(IMU)组合导航方法。其中,通过利用 GDOP 实现卫星定位构型优劣和定位精度的衡量,从而构建基于 GDOP 值的 GPS/IMU 组合导航量测更新模型。同时,为了进一步提高组合导航系统的精度,将 NHC 应用于该组合导航系统中。实验结果表明,所提方法水平和三维定位均方根误差分别是 3.88 m 和 4.78 m,相比于传统 GPS/IMU 组合导航方法的 9.25 m 和 13.53 m 分别提高了 58.06%和 64.67%,可以有效抑制 GPS 信号受环境干扰影响组合导航定位精度和可靠性的问题。     

一种新的卫星导航系统快速选星方法

 从几何精度因子(GDOP)与星座几何布局的关系出发,提出了用于多星座卫星导航系统的快速选星方法——几何布局选星法.该方法以满足定位要求为前提,按卫星在星座中均布为原则来进行选星.仿真结果表明,相对传统GDOP选星法,计算量减少99%以上,而GDOP满足要求,同时,选星数较少且简洁快速,有效满足了选星求解的实时性和精度要求.     

基于低轨卫星的北斗反射事件仿真分析

导航卫星反射事件的空间分布和数量是星载反射信号应用的综合评估指标之一,北斗系统作为我国独立研发的导航系统,与其他系统相比,其反射事件的空间分布和数量具有独特性.针对上述问题,通过研究北斗系统空间星座的特征,模拟生成了完整的北斗系统空间星座,给出了反射事件空间分布和数量的分析步骤,利用导航卫星反射信号的基本几何关系推导了镜面反射点存在性判决条件.从机理上分析了北斗反射事件的影响因素,在此基础上仿真分析了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及近地点角距对北斗系统同步地球轨道、倾斜地球轨道和中地球轨道卫星反射事件空间分布和数量的影响.结果表明:低轨卫星高度、升交点赤经只影响北斗反射事件数量,而不影响分布,轨道倾角对数量和分布都有显著影响,轨道近地点角距无显著影响.最后,总结给出了对地观测需合理设计低轨卫星轨道参数的指导性结论.     

基于低轨卫星的北斗反射事件仿真分析

导航卫星反射事件的空间分布和数量是星载反射信号应用的综合评估指标之一, 北斗系统作为我国独立研发的导航系统, 与其他系统相比, 其反射事件的空间分布和数量具有独特性.针对上述问题, 通过研究北斗系统空间星座的特征, 模拟生成了完整的北斗系统空间星座, 给出了反射事件空间分布和数量的分析步骤, 利用导航卫星反射信号的基本几何关系推导了镜面反射点存在性判决条件.从机理上分析了北斗反射事件的影响因素, 在此基础上仿真分析了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及近地点角距对北斗系统同步地球轨道、倾斜地球轨道和中地球轨道卫星反射事件空间分布和数量的影响.结果表明:低轨卫星高度、升交点赤经只影响北斗反射事件数量, 而不影响分布, 轨道倾角对数量和分布都有显著影响, 轨道近地点角距无显著影响.最后, 总结给出了对地观测需合理设计低轨卫星轨道参数的指导性结论.       

混合星座卫星导航系统定位精度分析方法

随着卫星导航技术的发展,无人机等运动载体上的卫星导航设备一般可以接收多个星座的卫星导航信号。在进行多星座卫星导航混合定位处理时,需要评估混合星座卫星导航系统的定位精度指标。卫星导航的定位精度与等效测距误差、空间几何分布等因素有关,不同星座的接收机使用的时钟不同,也会引入相应的误差影响。本文根据卫星导航定位原理,分析了混合星座卫星导航系统的定位误差方差,推导了混合星座定位的精度评估方法。最后,本文还分析了在混合星座定位时,引入测距精度较差的星座系统后,对整个导航系统性能的影响。实验结果表明, 本文分析的混合星座定位精度评估方法与实验结果相符合,为评估多星座导航系统信息融合后的定位性能提供了指导参考。     

GPS系统解的误差因素探究

由GPS卫星导航系统确定的位置与时间解的精度最终可表示为三维位置几何精度因子和站星伪距的测量误差因子之积。几何因子表示卫星与用户的相对几何布局对GPS系统解的误差的复合影响。一般地,将它称作卫星/用户几何布局相关的三维位置几何精度因子(DOP)。文章详细论述了影响GPS卫星导航定位的各种误差和几何精度因子的数学推导,揭示了GPS系统解的误差因素。     

影响卫星导航定位系统精度的关键技术

对影响导航定位系统定位精度的各种因素进行了分析。研究了影响导航定位精度的关键技术问题,如时间基准、时间同步和卫星定轨等。叙述了GPS系统的时间基准精度的国内外技术水平,以及时间同步的各种常用方法,如单向时间传递、共视时间传递和双向时间传递等。描述了影响卫星定轨的各种因素,特别是地球重力、月球引力、宇宙引力、大气阻力和阳光光压等对卫星轨道的作用。指明了卫星导航系统的主要误差源或影响定位精度的主要因素。     

BDS/GPS组合导航定位研究

导航系统组合处理有利于提高导航定位的精度及可靠性。普通组合处理采用将不同系统的误差方程来联合求解,计算相对容易,但是会受到卫星几何分布和外部观测条件的影响。针对普通组合处理方法的缺点,改进组合处理方法利用了不同导航系统时差在一段时间范围内波动不是很大且比较稳定的特点,对导航系统时差进行了建模平滑处理,再利用得到的导航系统时差进行组合导航定位处理,并利用实测数据分析了BDS/GPS组合导航定位的效果。实验结果表明,该方法可以显著提高组合定位的精度及稳定性,尤其在各种恶劣条件,如卫星接收数减少的情况下可继续提供定位服务,提高了导航系统的可用性。     

基于PDOP加权的模糊卡尔曼滤波在GLONASS单点定位中的应用

本文分析了几何精度因子(GDOP)对卫星导航系统定位精度的影响，提出了一种基于PDOP加权的模糊控制卡尔曼滤波方法．将其应用于GLONASS单点定位，结果表明，该方法可显著提高GLONASS单点定位精度。