全球卫星导航系统的发展现状

GPS现代化计划提出了更新星座和地面系统、增加第三民用信号L5、增加卫星间的数据通道、发射BlockⅢ(GPSⅢ)卫星等措施,GLONASS正在逐步实施补星和现代化计划,GALILEO可望提供六项更优的服务。分析了全球导航定位系统的发展与应用状况,讨论了导航定位信息的融合情况与应用前景。     

基于Flower星座的区域卫星导航系统

在Flower星座设计方法的基础上,提出了一种新的区域卫星导航系统设计方法.利用2个Flower星座,通过Flower星座模型精确计算导航Flower星座(NFC)中每个卫星的6个轨道参数,得到一个区域卫星导航系统NFC.NFC可以分阶段部署,开始由8颗卫星组成,补充发射6颗卫星以后组成完整的系统.对中国区域的几何精度因子(GDOP)仿真证明,NFC的平均GDOP值为2.113.与国内已经提出的几种区域导航系统及GPS,GLONASS,Galileo等全球卫星导航系统相比,NFC的GDOP性能与Galileo系统相当,远优于其他系统.NFC较高的导航精度和经济性证明基于Flower星座的区域卫星导航系统设计方法是有效的.     

GPS/GLONASS组合接收的特点及精度分析研究

本文基于笔者在双星GPS操作系统中的相关工作经验,以GPS与GLONASS集成接收机的特点及精度分析为研究对象,深度探讨了GPS及GPS/GLONASS组合可见卫星数及定位精度优势,论文首先分析了GPS与GLONASS系统在总体性能上的差异,进而分析了GPS/GLONASS集成接收机的特点,在此基础上,笔者根据试验,探讨了不同截止高度角下的GPS及GPS/GLONASS组合的可见卫星数和GDOP值,分析了不同地区GPS及GPS/GLONASS组合DPO值及可见星数,结果证明了GPS/GLONASS组合的优势,最后分析了GPS/GLONASS组合的应用前景。     

北斗三号系统互操作实现与性能分析

针对当前国际卫星导航应用从单一GPS时代发展到多GNSS(全球卫星导航系统)时代带来的新趋势和新要求,本文从星座互操作、信号互操作、时间互操作和坐标互操作四个方面开展北斗三号系统与其他GNSS系统间的互操作设计.在星座设计方面,北斗三号的星座轨道高度与倾角设计与GPS,GLONASS和Galileo三大系统的星座充分互补,全球导航卫星PDOP平均可提升37.9%;在信号体制方面,北斗三号通过相同频率相似频谱设计实现与其他系统的互操作,并签署了兼容与互操作协议,可确保用户在不改变硬件设计的情况下同时使用各大系统导航服务;在时间基准与坐标基准方面,北斗三号系统建立与维持了与国际上高度一致的基准体系,实现与国际UTC,GLNT等时差偏差保持在50 ns以内,并与国际ITRF 2014坐标参数精度保持一致.因此,北斗三号系统通过四个方面的努力,实现了与其他GNSS的互操作,可联合美俄等全球卫星导航系统为全球用户提供更优质的服务.     

关于GPS/GLONASS多星系接收机特点及精度的探讨

本文基于笔者在双星GPS操作系统中的相关工作经验,以GPS/GLONASS多星系接收机的特点及精度分析为研究对象,深度探讨了GPS及GPS/GLONASS多星系可见卫星数及定位精度优势,论文首先分析了GPS与GLONASS系统在总体性能上的差异,进而分析了GPS/GLONASS多星系接收机的特点,在此基础上,笔者根据试验,探讨了不同截止高度角下的GPS及GPS/GLONASS多星系接收的可见卫星数和GDOP值,分析了不同地区GPS及GPS/GLONASS多星系DPO值及可见星数,结果证明了GPS/GLONASS多星系的优势,最后分析了GPS/GLONASS多星系的应用前景。     

多星座卫星导航系统的组合导航用户位置计算

在简要介绍BeiDou、GPS、GLONASS、GALLIEO四大全球卫星导航系统的最新发展情况基础上,针对使用单一卫星导航定位系统存在的问题,多星座卫星导航系统的组合导航已成必然趋势。对组合导航模式中系统时间、坐标系等不一致进行了分析和统一;对组合导航系统定位算法进行了研究,运用最小二乘的方法来解算用户位置。     

GNSS信号兼容捕获算法

目前卫星导航定位系统正在从单一的GPS时代向多星座并存的GNSS时代转移,多星座兼容的卫星导航接收机将会成为未来接收机产品的主流.常用的伪码频域和时域捕获算法,虽可以实现特定系统的伪码信号的快速捕获,但对于处理多个系统、多种调制方式、不同码长的卫星信号而言,尚存在一定的局限性.本文将提出一种应用于GNSS兼容接收机的通用信号快速捕获方法.经实际测试表明,该算法实现了兼容捕获GPS,GLONASS,Galileo和COMPASS等GNSS信号,可以对不同类型的卫星导航信号进行快速捕获,具备较高的实用价值.     

应用于多模卫星定位导航系统的宽带天线设计

文章提出了一种新型宽带圆极化微带天线的设计.该天线应用于当前4种卫星定位导航系统(GPS、GLONASS、Galileo、Compass),提高了卫星定位导航系统的定位精确性,并解决了单一系统覆盖空白的问题.采用天线和馈电网络分开的设计思路,使用电缆连接,消除了传统设计中馈电网络对辐射方向图的影响.天线部分采用矩形微带...     

编者按

在人类社会发展与进步中，人造卫星导航定位的重要作用充分显示出来, 该技术甚至与人们的日常生活已密不可分. 目前最成功的卫星定位系统是美国花巨资研制的GPS. 该系统具有高精度无源导航定位和全球覆盖及用户无限等许多优点，在全球得到广泛应用. 前苏联在20世纪70年代后期也投入巨资自主研制卫星导航定位系统(GLONASS), 其原理与GPS类似, 1982年开始发射卫星, 由24颗卫星组成导航星座(目前星座还不完整, 俄罗斯计划在2009~2010年间补充).     

GPS与格洛纳斯电离层电子总含量建模的差异性分析及改进

为了提高多模GNSS(global navigation satellite system)电离层电子总含量(TEC)的计算精度,基于全球及中国区域研究了GPS(global positioning system)TEC和GLONASS(global orbiting navigation satellite system)TEC的差异及变化规律.GPS TEC精度要优于GLONASS TEC,两者相关性随纬度降低而降低,并且GLONASS TEC较之GPS TEC存在一定程度的低估;TEC精度差异与星座配置、信号体制及轨道周期差异有关,并受到本地时影响,F2层临界频率(foF2)存在类似情况.基于GPS TEC和GLONASS TEC的差异性,对组合建模时伪距观测权函数进行改进,平均偏差约改进20%,内符精度约改进15%.     

GPS/GLONASS组合定位导航技术的测试

GPS/GLONASS组合定位导航技术就是将这两个系统结合在一起,它可以充分发挥两个系统各自优势,一方面大大增加了可见卫星数,在一定程度上改善了精度,从而解决了目前GPS系统或其他单系统定位导航应用中的部分难题,可以提供更加稳定可靠的定位导航服务.通过实际跑车实验对GPS/GLONASS组合定位导航技术进行了测试,验证了其优势.     

我国全球卫星导航信号设计研究

我国全球卫星导航信号应具有较大的信号带宽,其公开导航信号可与GPS,Galileo和GLONASS公开导航信号实现互操作,授权导航信号可与GPS和Galileo授权导航信号实现射频兼容共存,互不影响性能.设置导频信号以利于接收机捕获、跟踪,提高测量精度.全球卫星导航信号还应具有抗干扰,防欺骗能力.提出了一种关于我国全球卫星导航信号结构的方案.     

卫星导航软件的研究

介绍了GPS系统和GLONASS系统,着重阐述了卫星导航定位软件的应用前景,并进一步完善该系统提出了一些设想。     

GPS/GLONASS/BDS/Galileo数据质量的对比分析

论文采用MGEX（Multi-GNSS Experiment, MGEX）80个观测站点数据，选择数据利用率、周跳比和多路径效应等运用Anubis软件研究了定位性能的定量评价方法。结果表明，GPS、GLONASS和Galileo数据利用率的平均值均大于设置的阈值（80%），而BDS数据利用率的平均值较低，仅为58.04%；周跳比平均值从大到小依次为Galileo、BDS、GPS和GLONASS；所有频点中，Galileo系统E5频点多路径效应平均值最小，GLONASS系统G1频点多路径效应平均值最大。以定位精度和收敛时间作为定量评价指标，分别选取数据质量不同的观测站进行静态模拟动态单系统精密单点定位解算，分析表明周跳比对定位精度的影响程度更为显著，数据利用率和多路径效应与收敛时长无显著关联，周跳比大的数据收敛快。     

某型飞机惯性导航系统校正研究

研究了某型先进战斗机导航系统的特点及其对导航系统的校正问题。重点研究了用GPS/GLONASS双卫星接收机校正惯导的一系列技术问题。该项研究已纳入国家某工程型号任务之中 ,对提高飞机导航系统精度及飞控与火控系统性能有重要意义。     

一种基于边缘计算的RTK定位方法

实时动态载波相位差分(Real-Time kinematic,RTK)定位是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术,通过架设基准站并将基准站数据与流动站数据进行差分解算获取流动站的精确位置,从而得到比传统GPS定位更为精确的结果。本文提出了一种基于边缘计算的实时动态载波相位差分定位方法 E-RTK(Edge Real-Time Kinematic),通过将RTK解算任务迁移至边缘设备,降低RTK移动端对硬件的算力需求,进而降低RTK定位的硬件成本。本文基于E-RTK进行了实现及测试,实验证明,该E-RTK定位在较低的硬件成本下,能够达到与传统RTK定位相当的精度,除此之外,在使用GPS+BEIDOU卫星数据进行解算定位时,相较于常见的GPS+GLONASS定位,其Fix速度具有较大提升。     

基于SoC的GNSS接收机多系统兼容技术研究

分析了GPS,GLONASS,BD,Galileo多系统兼容的意义、可行性和关键问题,提出了基于SoC的GNSS接收机多系统兼容方法,通过中频采样技术、扩展时频二维展开的微弱信号快速捕获技术及基于存储码技术的相关通道、基于SoC的信号处理等方法,解决多系统在采样、捕获、跟踪、处理等方面的兼容问题;前端配备兼容型天线和射频,实现了多卫星导航系统兼容;并给出了基于SoC的GNSS接收机多系统兼容的实现结构及处理流程,搭建验证系统,实现了对各导航信号的兼容跟踪.     

一种基于模型转换的GLONASS历书预报算法

通过对GLONASS历书预报算法的研究,提出了一种基于模型转换的GLONASS历书预报算法. 该算法采用最小二乘估计方法将一天内的GLONASS卫星精密轨道数据拟合成一组轨道根数,采用建立的历书转换模型将该组轨道根数转换成GLONASS历书参数. 采用STK(satellite tool kit)软件产生的精密轨道数据对该算法进行了验证. 同时将该算法应用于GLONASS导航信号模拟器并用JAVAD 112T商用接收机进行长时间的实测. 结果表明,该算法简便、有效且准确度高,完全满足导航用户对历书预报精度的需求.