卫星导航电文的地面控制更新——GNSS导航信号的收发问题之七

为了确保动态已知点的所需精度,需要不断地更新发送给用户的卫星导航电文。本文以GPS地面监控系统为例,论述了对卫星导航电文的更新方法及其相关问题。     

四大系统的卫星导航电文概论──GNSS导航信号的收发问题之五

本文对GPS,GLONASS,Galileo和北斗卫星的导航电文,分别作了可供详细解读的入门论述;因篇幅所限,难以详论,具体请参阅笔者所著《GPS卫星导航定位原理与方法》一书的有关章节。     

现代化GNSS导航电文设计分析

导航电文是导航卫星信号的重要组成部分,其设计优劣将直接影响系统的时效性、完整性、灵活性、可靠性、可扩展性等服务性能以及用户使用成本。该文分析比较了各种导航电文的设计以及现代化GNSS(全球导航卫星系统)导航电文在数据内容、编码性能、编排结构以及播发方式等方面的改进措施。结果表明,这些改进措施使系统服务性能得到进一步改善且更便于用户使用。借鉴现代化GNSS导航电文在纠错码、校验码以及交织码相结合的多重差错控制方案,帧结构与数据块结构相结合的电文编排方式,星间、频间电文交叉播发方式等方面的设计,提出了我国COMPASS系统导航电文基本设计思路。     

导航卫星的正常轨道及其描述——GNSS卫星的运行轨道之一

2012年12月27日,我国宣布建成了区域覆盖的北斗卫星导航系统,而引发了许多行业读者急于深入了解卫星导航相关知识的兴趣。本文对北斗系统的相关知识予以广义论述。导航卫星的在轨点位是卫星导航的动态已知点,它们由卫星导航电文播发给用户．被用于解算用户测得的10维状态参数。本文将论述导航卫星在轨运行的基本状态参数及其描述方程．为更好地使用北斗卫星星历给出理论参考。     

GPS和Galileo导航电文设计分析

导航电文设计的优劣直接影响卫星导航定位的可靠性,该文以GPS和Galileo导航系统的导航电文设计为例,汇总了GPS和Galileo系统导航电文设计的最新成果,比较分析GPS传统的导航电文格式NAV和新的民用导航电文格式CNAV以及Galileo系统的导航电文,并对导航电文数据结构、编排方式、差错控制以及播发方式等方面的性能进行评估,进行导航电文的优化设计,以期为我国北斗导航系统的电文设计提供借鉴。     

GNSS系统中通信服务能力比较与电文播发策略研究

随着世界各大导航卫星系统(GNSS)导航定位授时服务性能的日渐完善,在卫星导航系统中发展通信能力逐渐成为趋势,除了北斗系统明确宣布提供导航定位授时和通信数传两大类服务,其他GNSS系统中也出现了部分通信导航融合的服务功能。系统地梳理了欧洲伽利略(Galileo)、日本准天顶卫星系统(QZSS)、印度卫星导航系统(NavIC)和中国北斗卫星导航系统(BDS)目前已经具备或正在发展中的单向通信服务能力,提出了从通信容量、定位实时性、链路鲁棒性和服务弹性4个维度评估通导融合电文性能,综合比较了目前GNSS信号中的通导融合电文性能。针对北斗B2b电文基本框架,提出了一种首次定位时间(TTFF)约束下的竞争式通导融合电文播发策略,兼顾了通信容量与定位实时性两方面性能的动态平衡,为GNSS中通导融合服务的持续优化设计提供参考。     

集成多媒体功能的GPS方案

卫星定位概述 全球卫星导航的基本原理是：卫星发射导航电文,其中包括测距精度因子、开普勒参数、轨道摄动参数、卫星钟兰参数和大气传播迟延修正参数等。地面接收机根据码分多址CDMA或频分多址FDMA的特点区分各导航卫星,接收并识别相应的导航电文,测量发来信号的传播时间,利用导航电文中的一系列参数逐步计算出卫星的位置。     

全球定位系统信号模拟中导航电文生成与测试

为了模拟全球定位系统(GPS)中频信号,研究如何产生 GPS卫星导航电文的方法。通过 OEM-STAR 接收机采集原始导航电文,在此基础上外推导航电文的时间参数和轨道参数等,根据 GPS 卫星导航电文结构生成任意时刻的导航电文。给出了导航电文参数外推的算法、原始导航电文转换的算法和生成导航电文的算法,基于 Matlab 分析了外推轨道参数的星座分布,开发了生成导航电文的图形用户界面。通过测试表明,该方法生成的导航电文有效、可靠,符合真实 GPS卫星星座排列规律。     

方兴未艾的GNSS全球导航卫星系统

本文主要论述第一代全球导航卫星系统的贡献与不足,以及第二代全球导航卫星系统的作用与影响;由此说明,GNSS全球导航卫星系统是方兴未艾的。     

GNSS导航电文对接收机用户的性能影响分析

导航电文是全球卫星导航系统(GNSS)的关键要素,依靠由系统广播的导航电文所提供的信息数据,接收机用户得以正确计算出其位置并获得精确的时间信息。导航电文的数据内容取决于系统控制段,系统确保电文数据的精度和时效性至关重要,而控制段误差则通过电文传递给用户。从接收机用户性能的角度分析了GNSS导航电文的设计依据,所涉及的用户性能主要包括解调门限、首次定位时间、精度和完好性。阐述了支持上述电文分析的软件工具设计与实现。     

适应SAR功能的GNSS接收机待研发 ──GNSS导航信号的收发问题之十六

近年来,全球导航卫星系统相继增添新功能——全球搜寻援救,而拓宽了GNSS信号的应用.自2011年10月以来,Galileo IOV卫星(MEO)已经安设了全球搜救收发设备,开创了全球导航卫星系统增添SA R功能的先河.这就需要研制适应全球搜寻援救需求的GNSS接收机.     

基于星历匹配的导航电文快速帧同步算法

卫星导航已经成为各类高精度制导导弹的主要导航手段.由于整个飞行时间很短,弹载接收机为了减小首次定位时间通常会预先加注真实的星历数据.受GPS LlC/A信号电文格式限制,传统使用帧头进行同步的方法在最差情况下需要6s的时间.针对该问题,文中提出了基于星历匹配的电文快速帧同步算法,利用预加注的星历数据与接收信号进行匹配,...     

增强北斗导航性能的几点建议

2010年12月18日,我国第7颗北斗(Compass)卫星入轨运行,这将使2012年前建成一个区域性覆盖的北斗系统变成现实。如何增强北斗导航性能也就成为一个研究大热点。基于对GPS/GLONASS现代化的分析,笔者提出增强北斗导航性能的下述建议:扩大北斗卫星定轨观测网,提高广播星历精度;优化北斗卫星导航电文内容,便于用户接收使用;播发北斗与GPS/GLONASS/Galileo的时差信息,扩大北斗的应用市场;研发北斗卫星自主导航技术,提高北斗系统的抗毁能力;研制MEMS化北斗卫星,建设强抗毁和强抗干扰的全新北斗星座。     

BOC调制打通共用载频的坦途——GNSS导航信号的收发问题之一

在着力培育北斗卫星导航国内民用市场之际．研发高精度、广用途、价格适度的GNSS导航信号接收机已成为当务之急。为此．我们需要深入了解GNSS导航信号所涉及的多学科知识．破解GNSS导航信号接收机研制难题。本讲座拟对此做一些解题探索．而对GNSS导航信号共用载波频率、所用伪随机噪声码特性、GNSS卫星所用的测距码多样性及其跟踪测量．卫星导航电文及其编码纠错法．GNSS导航信号接收天线的适应性,以及GNSS导航信号接收机的研制难点及其对策分别予以较深入的论述。本文主要论述BOC调制的作用与影响。     

导航卫星的摄动轨道及其描述──GNSS卫星的运行轨道之二

在上期导航讲座"导航卫星的正常轨道及其描述"一文中,笔者给出了导航卫星正常轨道的基本状态参数及其描述方程。实际上,形如椭圆的正常轨道受到多种摄动力的作用,而成为一种不规则地偏离正常轨道的摄动轨道。本文论述在正常轨道上飞行的卫星受摄运动的主要形式及其描述方程。     

适用于卫星导航电文的编码技术

对于卫星导航系统．采用先进的电文结构、高效的编码技术有利于提高导航系统的工作效率与可靠性。本文针对已有三大卫星导航系统（GPS．Galileo,GLONASS）进行了研究．对其导航电文结构与编码技术的发展进行阐述、比较与分析．在此基础上提出适用于北斗系统的QC—LDPC码。所设计的QC—LDPC码与GPS采用的LDPC友相比,前者抗误码性能更好．编码复杂度更低。并对我国自主研发的北斗系统的电文设计与编码方式提出可行性建议。     

GLONASS导航电文及其解

在概略介绍ＧＬＯＮＡＳＳ系统后，详细介绍了ＧＬＯＮＡＳＳ导航电文的格式、内容及其生成方法，在此基础上，给导航电文的解法，包括校验阵与纠错矩阵，最后给出实例及应用方法。     

测距码是卫星导航的顶梁柱——GNSS导航信号的收发问题之三

在GNSS导航信号的应用中．伪随机噪声码．担负着承载卫星导航电文和测量站星距离等作用。GPS／GLONASS／Galileo／北斗卫星都采用伪随机噪声码做测距信号,人们习惯将它们所用的伪随机噪声码称为测距码。本文以GPS卫星所用的测距码为例,论述了它们的生成及其有关问题,进而给出了用我们自行研制的软硬件生成的32颗GPS卫星C／A码起始25码元列表和一个1023个码元的c／A码实例．供读者做相关研究参考,也为较深入了解北斗卫星导航信号提供参考。     

民用导航信号电文加密技术综述

本文介绍了导航信号加密认证技术的分类和优缺点比较，对目前常用的两种导航电文加密(NMA)方法 ECDSA 和 TESLA 的原理进行介绍，并对两种方法进行了比较分析，详细介绍了欧洲 Galileo 和美国 GPS 导航系统的导航电文加密方法研究的相关背景和主流设计思想， 随着卫星导航系统的不断发展，导航民用信号的安全性必将越来越受到导航系统拥有国以及研究者的关注。     

GPS导航卫星播发的信号是什么样的？（下）

GPS信号中导航电文（NAVmessage）包含卫星星历（卫星精确的轨道位置信息）、星载原子钟修正数据、卫星历书（卫星近似的轨道位置信息）、电离层时延改正、卫星健康状态、C／A码引导捕获P码的信息。将这些信息以二进制码的形式编码,数据采用不归零制（NRZ）的二进制码,数据码码速率为50bit／s的为方波信号,