多遮挡环境中系统时差辅助多模导航信息融合技术研究

目前,卫星导航已经进入多元化时代,美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统正在运行,欧盟开发的Galileo系统在持续推进中,中国的北斗二代卫星导航系统第一颗卫星已经发射成功,印度也在发展其基于同步卫星的导航系统.可以预见,将来的卫星导航系统将达到5个之多.     

GNSS反射信号接收处理公共平台

随着GPS（全球定位系统）现代化进程的加快,欧洲伽利略项目的不断发展和我国北斗卫星导航系统的日益完善,基于GNSS（全球导航卫星系统）的各种应用所取得的成就在现代社会中已达到不可替代的层面。目前,针对导航卫星反射信号的研究及其在遥感探测领域的应用正日益兴起,其关键技术在于如何实现反射信号的接收、数据处理和实际目标的物理状态反演。     

多模卫星导航系统完备性监测技术

1 课题简介 随着GPS导航系统的技术升级以及GLONASS/GALILEO/BD导航系统全面开展建设,卫星导航用户定位精度显著提高,特别是一些新技术的出现,如精密单点定位PPP技术、网络RTK技术,达到了厘米量级甚至优于1厘米的精度,已基本满足绝大部分用户对精度的需求,与之相比,决定用户安全性能的导航系统完备性问题变得更加突出.目前,民航系统将卫星导航作为飞机导航的辅助手段而不是单一的主控手段,从用户安全的角度考虑,导航系统的完备性要有着比精度更加重要的地位.     

离开GPS,美军能打仗吗?

中国第七颗"北斗"导航卫星近日升空,这标志着中国的北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步,卫星组网工程正按计划稳步推进。然而,外界也传来一片杂音。美国航天专家表示"美方应尽快升级GPS,以确保其在在过去多次局部战事中,美军GPS系统出尽风头     

离开GPS,美军还能打仗吗?

中国第七颗"北斗"导航卫星近日升空,这标志着中国的北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步,卫星组网工程正按计划稳步推进.然而,外界也传来一片杂音.美国航天专家表示"美方应尽快升级GPS,以确保其在卫星导航领域的绝对优势";五角大楼甚至称"美国必须减少对GPS的依赖,并开发GPS的替代物".     

北斗卫星导航系统发展与创新北大核心CSCD

北斗卫星导航系统是我国自主规划、设计、建设与应用的高技术项目的一面旗帜。2020年6月23日,北斗系统最后一颗组网卫星发射成功。7月31日,总书记习近平出席北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式,并宣布正式开通。本文梳理了中国卫星导航的发展历程,分析了自主卫星导航系统决策的背景、北斗系统各阶段建设过程中体现的特点,重点探讨了北斗系统“三步走”发展战略的形成过程及创新之处。在简述北斗系统建设过程后,对北斗系统发展中体现的工程与技术创新进行初步探讨。     

全球定位系统（GPS）简介

一、GPS系统及构成全球定位系统即Global Positioning System,简称为GPS,是美国国防部为军事目的而研制的导航定位授时系统,旨在彻底解决陆地、海上和空中运载工具的导航和定位问题。该系统从1973年开始设计研制,在经过了方案论证、系统试验后,于1989年开始发射工作卫星,1994年全部建成并投入使用。GPS系统的组成可分为：(1)空间卫星星座部分(2)地面监控部分(3)用户设备部分前两部分是用GPS进行定位的基础,用户只有借助于用户设备才可达到定位的目的。空间卫星星座 由均匀分布在6个轨道面内的24颗卫星组成(其中有3颗是备用卫星),每个轨道上分布有4颗卫星,轨道的平均高度约为20200km,偏心率为0.01,轨道相对地球赤道倾角约为55度,卫星运行周期为11小时58分。GPS卫星的这种空间分布使得同一观测点上每天出现的卫星分布图相同,只不过每天的时间提前约4分钟;并且每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上,同时出现于地平线以上的卫星数目最少为4颗,多达11颗,随时间和地理位置而异;因卫星信号的传播和接收不受天气影响,故GPS是一种全球性全天侯的连续实时定位系统。从1979年开始至今已有三代GPS卫星,分别为BlockⅠ,BlockⅡ和BlockⅢ。第一代(BlockI)为GPS实验卫星,现已停用;第二代(BlockⅡ,ⅡA)为GPS工作卫星,至1994年已发射完毕;第三代(BlockⅢ,ⅡR)正在设计中。GPS卫星的主体呈圆柱形,直径为1.5m,重约774kg(包括310kg燃料),两侧设有两块双叶太阳能电磁板,它能自动对日定向,以保证卫星工作供电。每颗卫星装有4台高精度原子钟,为GPS定位提供高精度的时间标准。GPS卫星的基本功能为：(1)接收和储存由地面监控站发来的导航信息,接收并执行监控站的控制指令;(2)卫星上设有微处理机,进行部分必要的数据处理工作;(3)通过星载的高精度铷钟和铯钟提供精密的时间标准;(4)向用户发送定位信息;(5)在地面监控站的指令下,通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。地面监控部分 包括卫星监测站,主控站和信息注入站,主要由分布于全球的5个地面站构成。卫星监测站设有双频GPS接收机,高精度原子钟,计算机和环境(气象)数据传感器。该站在主控站直接控制下自动采集数据,对GPS卫星连续观测,并监控卫星工作状况。观测资料经初步处理后存储并传送给主控站,以便确定卫星的轨道。主控站设在美国的Colorado springs,除协调和管理所有地面监控系统外,其主要任务是：(1)由本站及其他监控站的所有观测资料,推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数等,并把这些数据传送到注入站;(2)提供全球定位系统的时间基准;(3)调整偏离轨道的卫星并使之沿预定轨道运行;(4)启用备用卫星以代替失效的工作卫星。注入站由分设在印度洋的Diego Garcia,南大西洋的Ascencion和南太平洋的Kwajalein三个站组成。其主要设备包括天线(直径3.6m),C波段发射机和计算机。注入站的作用是在主控站的控制下,将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令等注入到相应卫星的存储系统中,并监测所注入信息的正确性。用户设备部分 用来接收GPS卫星发射的无线电信号,以获得必须的卫星轨道信息及观测量,经数据处理而得到定位结果。随着GPS应用领域的日益扩大,用户设备依用途不同而异,主要由GPS接收机硬件,数据处理软件,微处理机及其终端设备组成;硬件又分为主机、天线和电源。二、GPS定位的基本原理及系统运作方式1.GPS卫星星历及坐标系统GPS定位处理中,卫星轨道通常是已知的。卫星轨道信息用卫星星历描述,具体形式可以是卫星位置(和速度)的时间列表,也可为一组以时间为引数的轨道参数。按提供方式又可分为预报星历(广播星历)和后处理星历(精密星历)。卫星的位置(和速度),及用户定位计算的点位(未经坐标转换时)都是在协议地球坐标系(或叫地固系(ECEF))中表示的,其原点在地球质心,正z轴指向协议平均地极(CTP),正x轴指向赤道上的经度零点(格林尼治平均天文台)y轴与z轴和x轴构成右手坐标系。GPS定位中的WGS-84坐标系和ITRF坐标系均属地固系。另外GPS系统主控站维持有专门的时间系统,称为GPS时,这是一种连续且均匀的时间系统,原点为1980年1月6日0时UTC,单位同国际单位制(SI)时间的秒定义,其后GPS时不受跳秒影响。2.GPS定位的基本观测量及基本定位原理GPS卫星中采用了现代数字通讯技术,运用多级反馈移位寄存器产生伪随机噪声码(Pseudo Random Noise,PRN),这种伪随机码形成各GPS卫星的两种测距码,即C/A码和P码(或Y码);此外GPS卫星所播发的信号中还包括载波信号和数据码(或称D码)。这三种信号分量都是在10.23MHZ的基本频率控制下产生的。其中数据码包含有关卫星星历、卫星工作状态、时间、卫星钟运行状况、轨道摄动改正等导航信息。GPS卫星以L波段中的两种不同频率的电磁波为载波：L1载波频率为10.23×154MHZ=1575.42MHZ;L2载波频率为10.23×120MHZ=1227.6MHZ;P码频率为10.23MHZ;C/A码频率为10.23/10=1.023MHZ;数据码频率为10.23/10/1023/20=50HZ。GPS定位中的基本观测量包括伪距和载波相位。接收机在跟踪卫星信号时,机内同时产生被跟踪卫星的码信号的复制码。为将该复制码和进入到接收机内的卫星信号对齐(相关),码跟踪环路产生时移和多普勒频移;至两信号对齐时所需的时移乘以光速,即为所谓的伪距。其中包含了卫星和接收机时间系统的偏差,以及卫星信号在电离层和对流层中传播引起的时延,因而伪距的基本观测方程为：P=[(X_R－X_S)²＋(Y_R－Y_S)²＋(Z_R－Z_S)²]^1/2+(V_S－V_T)·C其中卫星X_S、Y_S、Z_S、V_S分别为观测时刻的卫星坐标和卫星钟差,均可由观测时间和卫星历星求出;V_T为接收机钟差。由于P中已作了电离层和对流层的延迟改正,因而上式中只包含X_R、Y_R、Z_R和V_T等4个未知数。欲通过GPS定位观测求得X_R、Y_R、Z_R,必须同时有4颗卫星的观测量P₁…P₄;由GPS定位系统中卫星的布设可知,任何时刻于任何地点均可获得至少4颗卫星的观测量,因而通过该系统的伪距观测量随时可获得空间定位结果。这种定位称为单点定位或绝对定位,其实质是测量学中的空间距离后方交会,由此可说明GPS定位的基本原理。载波相位是指接收到的具有多普勒频移的载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。由于无法直接测定载波信号在传播路线上的相位变化的整周数,故存在整周不定性问题。另外由于观测环境等影响因素,其中还会产生整周跳变,因而与伪距观测定位相比,数据处理变得复杂,往往难以实现单次观测定位,不过由于相位观测量的精度比伪距观测值的精度高得多,它被用作相对定位,即精确地求定一点相对于另外一点的位置和精度。相对定位是指给定至少一个已知点坐标,用两台或多台GPS接收机的观测数据推求其余未知点坐标参数的定位方法。它与绝对定位一起构成了GPS定位的两种基本模式。由于绝对定位可直接实时地获取观测点的地理坐标,因而该方法被广泛地应用于飞机、船舶及车辆等运动载体的导航和调度,以及在GIS(地理信息系统)中用作点位数据的采集等。相对定位由于其精度高,因而在大地测量、地球动力学和许多其它应用场合中需要采用这种定位模式。三、 美国政府的GPS政策及用户的措施鉴于GPS定位技术在军事上的重要性,美国政府在该系统的设计及运行中均采取了一些措施来限制非经美国特许的用户利用GPS定位的精度,因此将定位服务分为精密定位服务(PPS)和标准定位服务(SPS)。前一种针对美国军事部门及其特许用户,其实时单点定位精度可达510m;后一种则针对非特许用户,实时单点定位精度则降为100m(水平)和150m(垂直),这是因为其中采取了SA技术(Selective Availability)和AS技术(AntiSpoofing)。AS包括人为降低广播星历精度和在卫星钟频信号中加入钟频抖动;AS技术则将p码与保密的W码相加形成Y码,这种码严格保密,以防敌方干扰和电子诱骗。有鉴于此,目前普通用户普遍采用差分GPS技术来消除SA技术和AS技术对GPS定位的影响。经实施差分改正后的实时定位精度可达25m或更好(水平)。使用载波相位观测时,采用RTK差分技术可得到厘米级的实时定位精度。为从根本上消除这类影响,可建立地区GPS卫星跟踪网,采用广域差分GPS(WADGPS)技术自行确定GPS卫星精密轨道和差分改正数,以达到精确定位和导航的目的。四、GPS应用概况GPS是现代空间技术,计算机技术与现代通信技术发展的结晶。这种空间定位与导航系统成为20世纪后期人类科技进步的里程碑。同时它将更广泛地渗透到地球物理学、海洋学、天文学、航空航天与遥感、交通及通信、气象科学等领域,并不断推动科学技术的发展与进步。GPS的典型应用包括：(1)大地测量,工程测量,城市规划及资源管理中的定位。(2)地壳板块运动监测,地表沉降,建筑物形变及灾害的监测和预报。(3)飞机着陆,公路、铁路车辆运行监控与管理。(4)大气电离层变化分析,大气水汽含量及变化,遥感,天气预报。(5)旅游,渔业和探险中的定位和定向。(6)授时,通信网络与电力网络等时间同步服务。(7)飞行器的轨迹及空间姿态的测定和预报。* 杜道生教授是地理信息名词审定委员会委员。     

北斗卫星导航系统特点与现状分析

文章旨在通过对北斗卫星导航系统的特点及其现状的分析,引起人们对北斗卫星导航系统的关注,进而推动北斗卫星导航系统更好地应用于中国的国民经济和国防中,为中国的经济发展和国防建设贡献力量。     

美宇航局为探查木卫二选定携带设备

据美国宇航局(NASA)官方网站报道,该机构日前已经选定9件科学载荷,这些载荷将被搭载飞往木星的冰冻卫星——木卫二(“欧罗巴”),以探查这里是否具有适宜生命生存的宜居环境.此前,美国宇航局发射的“伽利略”号探测器得到可靠证据,证明木卫二这颗大小与月球相仿的冰冻卫星下方存在一个“冰下海洋”.如果这一结果得到确证,那么木卫二海洋中的水量将是地球水量的两倍之多.     

胡塞尔对伽利略科学合理性思想的批判

在<欧洲科学的危机与超越论的现象学>著作中,胡塞尔非常具体地考察了伽利略通过将几何学引入物理学而建构近代科学合理性的思维历程,并从超越论的现象学立场对其进行了深刻的批判.     

近代欧洲化学论哲学家群体的崛起

化学论哲学家是16、17世纪崛起于欧洲的、不同于机械论哲学家的另外一股科学革命力量,他们对近代科学诞生所起的作用,可与哥白尼和伽利略等伟大人物相提并论。本文试图从生平、教育背景、主要作品、社会影响和科学贡献等若干方面,简要勾勒出这个化学论哲学家群体的侧影。     

伽利略：自然真理与《圣经》解释

本文主要通过展现伽利略对哥白尼学说的捍卫和他卷入神学争论的过程,了解教会对哥白尼学说的基本观点,分析伽利略对科学真理与宗教信仰关系的理解,来说明“伽利略案件”的早期发展。     

伽利略研究的历史线索

伽利略(Galilao Galiei 1564-1642)在科学史上的地位是极其重要的。他的工作和思想不仅为近代物理学的建立奠定了基础,而且为以后的科学家提供了一种有效的从事科学研究的方法模式,为此他被冠之以“近代物理学之父”。伽利略生活的时代,正是欧洲整个社会文化传统发生剧烈变革的时代,作为这种变革在科学研究领域的杰出代表,伽利略在他漫     

伽利略与落体实验的传说

关于伽利略(1564—1642)在比萨斜塔上作过落体实验的传说,最早是来自他的一个学生芬森佑·维维安尼(Vincenzo Viviani)的记载。维维安尼是伽利略晚年的最后一个学生。伽利略死后,物理学和天文学都有了很大的发展,超过了伽利略在世的时候。维维安尼为了扩大他的老师对这一代人的影响,1655—1656年编辑了第一部伽利略著作选集。1654年他还特别写了一本富有传奇色彩的《伽利略传》。谈到伽利略从比萨斜塔投下两个重量不同的球以证明亚里士多德是错误的。维维安尼说,伽利略“在全校的教授、哲学家以及全体学生们面前从比萨塔钟楼的高度上反复作了这个实验”。     

伽利略改变近代世界观

<正>1586年,伽利略说服他父亲允许他放弃医学学业,他还没拿到学位便从比萨大学辍学。在佛罗伦萨,伽利略继续自学数学、文学和科学。他在佛罗伦萨学院进行了一系列关于但丁的《神曲》的公开讲座。1589年,由于需要得到一个长期职位,伽利略利用他朋友的影响力得到了在比萨大学担任数学讲师职务。仅仅3年之后,伽利略再次通过朋友的帮助到帕多瓦大学担任数学教授。伽利略在帕多瓦后迅速成名,成为一名机智而富有幽默感     

高性能实时GNSS软件接收机

随着各个国家积极开展卫星导航系统的建设,多系统和高性能导航接收技术和设备的需求逐渐提升,兼容性问题不断出现。本课题开展高性能实时GNSS软件接收机研究,突破多系统兼容、高性能和多平台软件接收机的关键技术,并研制基于通用平台的相关样机。课题研究成果对于我国卫星导航技术的应用和发展具有重要参考意义。     

伽利略与罗马教会

1633年罗马宗教法庭对伽利略的审判，是历史上科学与宗教冲突最为激烈的事件之一。它的发生有其复杂的社会文化背景，并对西方后来的科学文化与宗教思想产生了持续而深刻的影响。本文在分析了《对话》的审查和获准出版的过程的基础上，结合教皇乌尔班八世的政治处境和伽利略的对手们的反应，来揭示伽利略受审的原因，并通过分析一波三折的审讯过程来揭示教会内部在伽利略案件上的分歧，加深对这一案件本质的理解和认识。     

科学合理性的历史演变

科学合理性问题是随着近代科学一同产生的。当伽利略把“实验方法和归纳法与数学演绎法结合起来”创立近代科学时，科学就面临了合理性问题：如此建立的理论何以是可接受的？面对来自宗教和哲学的攻击，作为科学家的伽利略自然而然地对科学合理性作了如下辩护：1．科学是可经验的；2．科学是合逻辑的。稍后形成的近代西方哲学和19世纪后半期形成的实证论哲学，其核心任务之一就是按照伽利略所设定的“经验和逻辑”框架来对科学合理性进行哲学层面的论证。但是，无论是从笛卡尔、洛克经莱布尼茨、休漠到康德的知识论哲学，还是孔德、马赫的实…     

航天科技事业创新发展的重要推动者 孙家栋 善于把复杂问题简单化的高手

正中国的导航系统如何建设?孙家栋独具慧眼,提出了一条具有中国特色的"先试验、后区域、再全球"的"三步走"发展战略。他是我国人造卫星技术和深空探测技术的开拓者之一,从事航天工作60年来,主持研制了45颗卫星。担任我国北斗导航系统第一代和第二代工程总设计师,实现了北斗卫星导航系统的组网和应用。他就是孙家栋,作为我国月球探测工程的主要倡导者之一,担任月球探测一期工程的总设计师,树立了我国航天史上新的里程碑。荣获"两弹一星"功勋奖章、国家最高科学技术奖、国家科学     

论对悖论性思想实验逻辑重构的问题及其消解策略——以伽利略的自由落体实验为例

悖论性思想实验通过导出两难问题,致使科学理论发生革命性的变化,推动理论发生质的飞跃。伽利略的著名的自由落体思想实验便是悖论的典型。诺顿主张思想实验就是论据,他通过引入一个虚假的前提,以自由落体思想实验为例,将思想实验重构为一个论据,而布朗则坚持一种柏拉图式的思想实验的说明。事实上,无论是诺顿的论据观,还是布朗的柏拉图式的感知,他们对思想实验所作的说明都是存在问题的。协调论认为,伽利略的悖论性思想实验产生结论的相互矛盾的两个方面为一对相反解子,相反解子的提出,可有效地从逻辑上为伽利略的最终正确结论的得出找到合法的依据,与伽利略结论的得出方式完全相符。