面向高轨航天器的北斗导航特性分析

利用卫星导航信号实现高轨航天器的自主定轨与导航已成为当前国内外的研究热点,高轨星载导航接收机面临可见卫星数少、接收导航信号微弱、动态性较大等问题。针对以上问题,分析了高轨环境下星载导航接收机获取到的信号功率、可见星数、DOP值及多普勒频移状态。首先建立了北斗星座模型与高轨航天器动力学模型,构建星间测距链路,对高轨卫星的可见性进行了仿真分析,结果表明当星载接收机功率为-177 dBw时,可见星数能达到4颗以上,能满足定轨需求;然后对高轨卫星的定轨精度进行了仿真,DOP值的均值为15.657 8;最后对导航卫星和高轨卫星之间的多普勒频移进行了分析,仿真的多普勒范围为±14kHz。相关研究结果可支撑高轨航天器星载接收机的开发。     

天象一号导航增强信号设计与性能评估

从低轨导航增强的服务需求和能力出发,以满足与北斗信号兼容和互操作为原则,详细设计了低轨导航增强(LEO enhanced Positioning and Timing,LePT)信号的各项参数,给出了频点选择、链路预算、码型设计、调制方式、符号速率以及信道编码实现方式等详细描述。在信息帧内容编排方面,设计了满足精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)以及完好性服务的信息帧,为基于低轨卫星的高精度、高可靠定位提供了技术手段。针对低轨导航增强信号与北斗信号的兼容互操作进行了仿真分析,量化评估了LePT信号的测距性能,结果表明,设计的LePT信号可以满足天象一号卫星低轨导航增强系统的设计目标和要求。     

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。     

面向低轨通信星座的导航定位方法比对研究

当前基于低轨卫星的导航定位方法研究成为国内外热点,其中基于低轨通信卫星的导航定位技术更是当前研究的重点方向。然而低轨通信星座较低的时空基准精度给导航定位带来了较大的挑战,针对弱时空基准约束的低轨卫星导航定位体制设计还处在研究的初级阶段。本文针对低轨通信星座的导航定位服务需求,基于LEO通信卫星的伪码测距信号与多普勒测频信号,开展精度因子（Dilution of Precision,DOP）及定位精度均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）分析,并对两类测量体制下的低轨通信星座导航定位服务性能进行分析论证。理论分析与仿真结果表明,在设定低轨通信卫星10 m～30 m弱时空基准误差的约束下,多普勒测频体制具有更优的导航定位精度,其周期平滑后的三维RMSE值为1.28 m,相比伪码测距体制下的三维RMSE值优化了86.8%;二维RMSE值为0.99 m,相比于伪码测距体制提升了52.9%。本文提出了一种较为可靠的低轨通信星座多普勒定位方案,为未来低轨通信卫星用于导航定位服务提供了有益参考。     

低轨星DSSS信号快速捕获技术研究

本文介绍了一种基于非相干的低轨星直接扩频信号快速捕获技术。低轨星高速运动所带来的大多普勒频偏成为制约传统捕获方法的主要因素，导致捕获性能严重恶化，同时低轨星快速的过境时间要求加快信号捕获速度。部分匹配滤波器可在时域快速完成码相位搜索，快速傅里叶变换可在频域完成多普勒频移搜索。相比传统捕获方法，部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换的捕获方法可快速完成大范围多普勒频偏搜索，为低轨卫星直扩导航信号的接收提供支撑。     

低轨卫星导航系统多场景多普勒定位解算方法

低轨卫星及快速响应卫星非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位服务,为了解决用户在不同低轨卫星可见数量条件下的连续定位解算问题,并避免传统伪距定位体制所需要解决的高精度星间时间同步问题,提出多种不同可见星数量条件下仅利用卫星多普勒观测信息的定位解算方法。仿真结果表明,该方法在大部分区域内都能够满足优于20 m的三维定位误差。     

高低轨卫星联合定位研究

从卫星地面终端定位的发展来看,整合现有卫星资源,将低轨星和高轨星联合起来形成一种新型星座组合是将来的一种发展趋势。依据现有定位体制的原理和特征,提出了高低联合双星时差频差定位、高低联合三星时差定位两种新颖的高低轨联合定位方法,提供了详细的理论依据和仿真结果,说明了高低联合定位在定位误差、误差分布等方面的优势,分析了一高两低和两高一低组合的性能差异,为卫星地面终端定位技术的发展提供理论支撑。     

欧洲开普勒卫星导航系统发展探析

随着卫星导航技术在各领域应用的深入，对卫星导航增强技术提出了需求，基于低轨星导航增强或中低轨星座相结合的系统建设和应用正在蓬勃发展。首先，阐述了欧洲开普勒卫星导航系统的建设背景；其次，重点围绕开普勒系统描述了系统的组成，分析了系统的三个特点， 介绍了系统的发展计划；最后，简要阐明了开普勒系统对全球卫星导航系统的发展带来的启示。     

空基导航区域增强系统覆盖范围分析

针对现有卫星导航信号抗干扰手段存在的不足,分析提出了卫星导航信号区域增强是提高GNSS接收机在复杂干扰环境下抗干扰能力的有效手段,对卫星导航区域增强系统的覆盖范围进行了深入的分析和研究,得到系统四星典型布局覆盖范围与伪卫星高度之间的关系,提出了采取主伪卫星体制和小区域级联体制提升覆盖范围的方法,能够在不明显增加系统复杂度的条件下大幅度地提升区域增强系统的覆盖范围。     

低轨卫星定位的导航卫星可见性与GDOP分析

针对全球卫星导航系统对低轨卫星定位的动态观测几何问题,对于不同低轨卫星轨道高度、不同截止高度角和不同卫星导航系统的情形,进行了导航卫星可见性分析,并在此基础上分析了几何精度因子（GDOP）。低轨卫星高度在几百km内变化时对可见性与几何精度因子的影响很小,而不同截止高度角则影响较大;另外与采用单个GPS系统相比,采用GPS—Galileo组合卫星导航系统对低轨卫星定位时,可见导航卫星数目明显增加,GDOP数值减小,且即使在截止高度角较大时也能得到较好的GDOP。     

陆用组合导航中Janus配置的激光多普勒测速仪的标定方法

在陆用组合导航领域,激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响,文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数,文中首先推导了该测速仪的速度误差模型,在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明:文中提出的标定方法是有效的,误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。     

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。     

卫星导航与5G移动通信融合架构与关键技术综述

随着我国社会经济科技等领域的飞速发展,卫星导航技术在经济建设中占有越来越重要的位置。同时,以提供定位服务的小区密集化、大规模阵列天线等技术为代表的5G通信为导航通信一体化奠定了基础。卫星导航和5G移动通信技术的融合,将极大地扩展导航的范围,提升导航的精度。本文综合国内外最新研究成果,首先提出了卫星导航与5G移动通信融合体系架构;然后在总结A-GNSS技术的基础上,阐述了基于5G的A-GNSS系统架构和关键技术;最后,在介绍5G基站定位技术的基础上,全面详细地阐述了卫星导航与5G混合定位架构和关键技术。     

SINS/GNSS组合导航系统中激光多普勒测速仪参数估计

为了提高SINS/GNSS组合导航系统的全局性能,考虑加速度与高斯包络对激光多普勒测速仪的影响,提出SINS/GNSS组合导航系统中激光多普勒测速仪参数估计方法。通过分析SINS/GNSS组合导航系统工作原理,明确SINS/GNSS组合系统状态;采用预先梯度评估方法,对梯度方向进行估计迭代,以提高导航定位精度,将获取的方位偏差代入卡尔曼滤波器中进行处理,保证SINS/GNSS组合导航系统实际应用的可靠性;获取对应费希尔信息矩阵,采用正弦信号的圆频率估计方差获取CRLB;分析激光多普勒测速仪测速过程中存在的问题;在信号成分参数分解前提下,将各距离门回波近似看作多个Chirp分量合成信号,对距离压缩后的数据实施自适应Chirplet分解,完成激光多普勒测速仪参数估计。实验结果表明:所提方法能够得到准确的参数估计数值,为SINS/GNSS组合导航系统的有效应用提供理论参考。     

战术网络信息系统中自主定位与时间同步技术探究

针对多平台一体化联合作战对高精度时空统一信息的需求，本文介绍了外军基于战术网络信息系统的导航定位与时间同步技术的发展现状，设计了一种基于战术网络信息系统的导航定位与时间同步的系统架构，提出了双格网组合导航的技术体制，并梳理了涉及的关键技术， 使得导航定位和时间同步功能一方面可不依赖地面固定站或卫导实现多平台高精度相对定位，同时具备对网内存在的绝对位置信息的高效利用，可有效增强系统对复杂战场环境的适应性。     

基于SINS/Doppler/地形匹配的无人机组合导航系统研究

为了提高军用无人机导航系统的自主性、可靠性和高精度,在分析了SINS、Doppler、数字地图的特点的基础上,充分利用SINS短时精度高、Doppler测速精度高、地形匹配位置精度高等优势,研究了基于SINS/Doppler/地形匹配的分布式容错组合导航系统。仿真实验表明,该组合导航系统能够实现高精度的自主定位定向,且具有一定的容错能力,具有重要的工程应用价值。     

GPS系统多普勒频移估算的研究

在GPS导航定位系统中,多普勒频率偏移直接影响接收机性能。为了克服多普勒频率偏移的影响,提高接收机的GPS信号捕获速度,对多普勒频移估计算法进行了研究。推导了导航卫星运行参数的数学模型,给出多普勒频移估算的数学模型,对导航卫星运行参数及多普勒频移特性进行了MATLAB仿真。结果表明,卫星与接收机之间的相对位置对信号的多普勒频移特性有着较强的影响。仿真结果可以为多普勒频移的估计和补偿提供先验信息。     

基于神经网络定位平台的智慧车站设计研究

文章首先介绍了传统火车站的业务需求及社会价值定位,引导出智慧车站的存在价值。重点描述了基于神经网络定位平台的智慧车站的系统架构(客流被动定位服务系统和主动定位引擎系统)、技术原理及实现功能,特别就神经网络指纹定位与传统的定位方法进行分析比较,其次对平台现存的问题进行分析总结,增加平台的实际落地可能性。最终希望通过信息化手段提高用户的出行满意度,提升火车站的管理效率,减少运营成本,增加相关的业务收入,为国家安全及人民安全做到基本保障,有效防止疫情扩散,最终能够推广到不同场景内。     

陆用车载组合导航系统里程仪快速标定

为减小里程仪刻度因子误差对组合导航精度的影响,分析了安装误差以及轮胎内外温度与里程仪刻度因子的关系,提出组合导航系统中里程仪快速标定法,推导出组合导航系统卡尔曼滤波方程,进行系统仿真。结果表明,将里程仪刻度系数进行标定后,里程仪刻度系数误差明显提高两个量级,里程仪测量输出数据的准确度也明显提高,同时组合导航的定位精度也得到了提高。