基于北斗地球同步轨道卫星多星成像的图像融合

利用大型轨道卫星系统(global nanigation satellite system,GNSS)导航卫星作为发射信号源的双基地雷达成像方法是一种新型的微波成像手段。由于单颗卫星成像存在空间分辨率不高、信噪比偏低等问题,采用了多颗北斗GEO卫星,获取了多幅卫星成像图,然后将最大互信息准则应用于多幅卫星成像图的配准,利用Powell算法将最大互信息作为目标函数搜索卫星成像图几何变换的最优配准参数;最后使用高频带融合方法对配准后的卫星成像图进行融合以提高图像质量。将配准后融合的卫星成像图与Google实景地图比较的结果表明,该多星成像融合算法使得信号增益提高了约20%;且避免了同一目标点在不同位置多次叠加产生的成像混淆,从而达到了提高成像精度的效果。     

一点多星轨道计算精度研究

应用理论分析和计算机模拟相结合的方法,讨论了卫星动力学模型中多种误差因素对一点多星轨道计算精度的不同影响,给出了星间相对位置计算的主要误差因素及其限制要求．并在此基础上,对一点多星的轨道计算和跟踪测量方法,提出了一些可行的建议     

一点多星轨道计算精度研究

应用理论分析和计算机模拟相结合的方法，讨论了卫星动力学模型中多种误差因素对一点多星轨道计算精度的不同影响，给出了星间相对位置计算的主要误差因素及其限制要求，并在此基础上，对一点多星的轨道计算和跟踪测量方法，提出了一些可行的建议。     

北斗卫星定向中参考星的选取研究

卫星定向模型中,参考星的选择直接影响定向解算精度。常用的最大高度角选星法无法使RDOP值达到最优,而通过遍历所有卫星对RDOP值进行排序的方式虽可得到最优RDOP值但计算复杂。针对上述问题,提出了一种基于离散度的参考星选取方法,该方法通过离散度计算选择处于重心位置的卫星作为参考星,能在保证选择最优的情况下兼顾较高的计算效率。通过实验对上述三种方法进行了对比,结果表明,基于离散度的参考星选取方法的RDOP选择最优性远高于最大高度角法,与遍历方式所得的RDOP值一致性可高达82.5%,RDOP值相差在0.2以内的占总体95.6%,且与其解算结果有很高的相关性,但计算复杂度大大降低。     

利用星间双向测距数据进行北斗卫星集中式自主定轨的初步结果分析

自主定轨是导航卫星自主导航的重要任务,是指在地面运行控制系统不可用的情形下,利用星间测距维持导航系统星历的自主更新.本文利用北斗新一代导航试验卫星搭载的Ka波段星间双向测距数据,进行集中式自主定轨试验.首先给出了星间双向测距数据的处理流程和数学模型,并分析了星间双向测距数据的测量特性.结果表明星间双向测距数据是一种高精度的距离测量.将星间双向测距数据用于定轨处理,残差标准差小于1 0 cm,均值好于1.0 cm,解算的设备零值稳定度好于0.2 ns.分别利用重叠弧段比较、用户等效距离误差评估和激光残差等方式评估了自主定轨的精度.结果表明,在一个地面锚固站支持下,自主定轨得到的卫星轨道径向重叠弧段互差优于6 cm,预报2 4 h径向重叠弧段互差优于1 0 cm.2 4 h预报轨道用户等效距离误差为0.4 3 m,优于L波段预报轨道的0.76 m,激光残差优于1 0 cm.星间链路对地观测为自主定轨提供空间基准,避免星座的整体旋转.本文讨论对地测量时长对自主定轨的影响.结果表明即使星间链路对地观测的截止高度角为60°,自主定轨结果和2 4 h预报轨道径向误差优于10 cm,三维位置优于1.5 m.     

基于通用钟差模型的北斗卫星钟预报精度分析

卫星钟差参数的预报精度直接影响卫星导航系统的服务性能.影响卫星钟预报精度的因素有很多,其中钟差序列的建模质量是一个很重要的影响因子,只有最能反映星载原子钟自身物理特性和运行状态的模型才能获得更高的卫星钟预报精度.本文分析了北斗系统钟差序列的特性,提出了一种通用的钟差模型,该模型同时包含线性项、周期项和随机项,并且利用了AR模型对随机项进行建模,给出了周期项和AR模型参数的确定方法,该模型还能够根据实际星载钟特性进行退化与扩展.本文还给出了基于该模型的卫星钟预报方法,最后利用北斗实测数据进行了卫星钟预报精度分析试验,试验结果表明:所提出的通用模型能够最大限度地拟合钟差序列,从而大大提高卫星钟的预报精度,特别是针对一些稳定度较差的星载钟,实现了6 h预报精度2 ns,12 h预报精度5.5 ns.     

北斗卫星导航系统(一期)星座轨道稳定性设计

星座稳定性设计是星座总体工程设计的主要内涵.针对北斗卫星导航系统(一期)星座稳定性设计问题,在利用解析方法深入分析星座摄动运动规律的基础上,综合考虑系统覆盖、导航精度、几何构型等约束条件,提出一种将发射部署、被动摄动、主动控制相结合的星座稳定性一体化设计方案.北斗星座系统的部署和运行结果表明:在时间和空间尺度上,星座动态几何因子(DOP值)稳定,重点服务区域动态DOP值小于4.2,在受限于构型维持控制的卫星可用性指标方面:IGSO卫星可用性大于99%,GEO卫星平均可用性大于96.7%.     

基于北斗地球静止轨道卫星信号的目标成像研究

利用北斗导航卫星信号进行目标成像目前还处于研究和探索阶段,为此针对北斗卫星B1和B3频段信号的特点设计了利用北斗地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星进行目标成像的算法;并进行了基于点目标成像的仿真实验。实验比较了B1和B3信号的目标成像效果。仿真实验结果表明能够利用北斗B1和B3信号进行目标成像;而且B3信号的成像分辨率优于B1信号。最后通过现场实验对直达和反射信号进行了研究,验证了利用北斗GEO卫星B3信号对目标进行探测和分辨的可行性。     

北斗卫星导航系统多路径效应分析

多路径效应对于卫星导航一直是难以有效克服的问题,近年来一直是国内外相关学者们致力研究的重要课题。本文利用某型高精度监测接收机在(23°17′N,116°40′E)对北斗卫星的观测数据,分析了北斗系统IGSO、GEO以及MEO这3种类型卫星观测数据的多路径效应。结果表明:北斗系统的卫星高度角与其多路径值成负相关;北斗系统的卫星频点B1和频点B2的多路径值变化情况基本相同;北斗系统的卫星多路径值在高度角低于30°时波动较大。     

北斗卫星星载原子钟的短期钟差预报模型参数选取分析

高精度实时卫星钟差改正数据的获取一直是实现精密单点定位技术的关键问题.针对短期钟差预报模型参数设定对预报精度的影响,详细分析了多项式模型和灰色模型的基本原理,通过对精密星历文件中钟差数据的计算,分析阶数和已知数据个数对2种预报模型精度的影响,评估了此2种预报模型的优劣.实验结果表明:多项式模型应采用的已知点数量和阶数分别为7和2,而灰色模型的已知点数量应设为11;灰色模型总体上优于多项式模型.     

北斗静态定位实验与精度分析

通过实际测试,将北斗和GPS进行对比,了解北斗静态定位的实际定位精度情况。按照E级网测试的结果表明,北斗和GPS定位的平面点位平均中误差分别为2.51mm和0.75mm,证明北斗系统和GPS的平面定位精度基本在同一量级上,能够满足静态定位测量的需要。     

我国成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道

4月15日0时15分．我国在西昌卫星发射中心用”长征三号丙”运载火箭．成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。     

同步轨道邻星干扰分析

文中主要研究了邻星干扰对卫星通信系统的影响。建立了一个邻星干扰的系统模型,推导了通信链路的误码率性能与有用信号信噪比、干扰信号信噪比、链路夹角和系统中断率的关系。并利用ITU雨衰预测模型以及地球站所在地区的雨衰数据,分析了各因素对我国上空两颗邻星的影响。仿真结果得到了一些比较有参考价值的数据及结论,这些结论可以为卫星通信系统干扰协调提供参考。     

GPS与北斗卫星导航系统异同分析

随着我国自主建设的北斗卫星导航系统已投入试运行服务,我国的综合国力大大增强.该文详细介绍了GPS与北斗卫星导航系统的系统组成、工作原理及功能.同时具体分析了GPS与北斗卫星导航系统的异同,指出了北斗系统的未来发展趋势.     

一种低轨航天器与北斗卫星高精度时间传递方法及其初步试验验证

低轨卫星系统近年来在空间目标探测、手机移动通讯、卫星导航系统增强、载人航天等方面都得到了快速发展和应用.我国载人航天工程近几年取得重大突破,在空间站设计搭载的高精度时频科学实验系统,预计可以建立日稳定度和不确定度在10^-17量级的空间时间频率基准.利用空间站精密时间信号向北斗卫星进行高精度时间传递,可以进一步提升北斗时间系统性能及北斗卫星自主时间维持能力.另一方面,我国北斗三号卫星导航系统具备全球组网星间链路功能,能够实现全星座的高精度定轨和时间同步.本文基于空间站和北斗卫星现有可用资源,提出一种基于双向测量方式的低轨航天器与中高轨卫星高精度时间传递方法.根据低轨航天器运行速度快等特点,给出相对高速运动环境下双向测量链路的运动时延误差修正方法.通过进一步建立仿真模拟平台、搭建真实天地试验场景等方式,对双向时间传递性能进行验证.仿真和试验结果表明,基于双向测量方式的低轨空间站与北斗卫星时间同步精度优于0.3 ns.本文可为实现天基高精度时频传递、空间站精密原子钟授时服务、提升北斗系统自主运行能力等提供理论和工程技术参考.     

STSS卫星星间相位差分析

分析了STSS卫星载荷配置情况及工作模式,并在此基础上计算了满足探测器覆盖要求的卫星星间相位差的范围.并利用这一方法估算了STSS的星座规模.     

北斗RTK的定位实验与精度分析

通过实际测试,将北斗RTK和GPSRTK进行对比,了解北斗RTK的实际定位精度情况。测试结果表明,GPSRTK和北斗RTK定位的平面点位中误差分别为37.3mm和41.7mm,证明北斗系统和GPS的平面定位精度基本在同一量级上,能够满足RTK测量的需要。     

北斗导航卫星氢原子钟性能分析评估

星载原子钟是导航卫星最重要的载荷之一,负责星上时间基准的产生和维持.我国北斗三号导航试验卫星首次配置了23 kg级被动型星载氢原子钟,验证了氢原子钟的空间环境适应性和在轨性能,实现在轨运行误差小于1 ns/d.在北斗三号全球导航卫星系统中,氢原子钟已作为主钟应用至GEO,IGSO和MEO三类导航卫星,对系统的运行发挥至关重要的作用.本文从氢原子钟的机理和性能评估方法出发,比较了铷钟、铯钟和氢钟三类原子钟的性能差异,根据地面和在轨测试数据,给出氢原子钟在轨运行性能评估结果;最后利用卫星遥测数据建模,对氢原子钟健康状况和寿命进行了初步分析.     

北斗系统长期空间信号测距精度评估及精度提升分析

基于后处理精密产品,评估了2015-06-01—2018-06-30北斗广播星历的性能精度.对北斗系统性能精度评估的基准问题进行了讨论,统计分析了北斗系统不同星座卫星的轨道差值与星钟差值的长期变化趋势,表明北斗系统空间信号测距精度有逐年提升的趋势.还发现北斗广播星历在2017-01-17前后做出的调整具有较好的效果,不同卫星轨道径向产生一个非零均值的偏差,分析表明该径向偏差更好地实现了轨道径向与卫星星钟参数的自洽,进而大大提高了北斗系统空间信号测距精度.并且北斗系统在2017-07-22对广播星历TGD参数进行了更新,提高了卫星钟差精度.采用4个MGEX测站数据的伪距单点定位验证北斗空间信号精度提升对北斗系统基本导航定位服务的影响,结果表明北斗系统在2017年2次更新后,北斗基本导航定位精度在NEU三个方向分别提升41%、49%和39%.2018年1—6月的统计结果表明,目前北斗系统的IGSO卫星空间信号测距精度最高,优于0.8 m,GEO与MEO卫星次之,约为1 m.