北斗全球卫星导航系统工程技术与管理创新

北斗全球卫星导航系统由中国自主建设运行,具备向全球用户提供全天时、全天候、高精度定位、导航和授时服务能力,具有报文通信、国际搜救等功能。北斗全球卫星导航系统坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,发挥新型举国体制优势,全面突破核心关键技术,创新发展工程管理模式,实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创,提前半年完成建设,走出了一条符合我国国情、独具特色的国家超级工程发展道路。本文围绕北斗全球卫星导航系统任务要求,全面阐述工程任务组成、任务进程和系统应用,从“混合星座、通信导航融合、星间链路、导航信号、快速组网、核心产品国产化”等方面梳理系统技术特点与创新,并总结了北斗工程建设过程中组织、技术、进度、质量和运行服务等管理体系的创新举措。

基于非差改正数的北斗卫星导航系统增强定位算法

增强定位方法利用参考站的观测数据对参考站覆盖区域和周边的用户提供误差改正信息,消除或削弱用户站观测值误差,达到加快收敛速度,提升定位精度的目的。与已有的基于双差形式的增强定位系统相比,基于非差改正数的增强定位方法定位模型简单,改正数中仅包含单个测站独立的误差信息,保留了参考站观测值本身的误差特性,因此在虚拟参考站(virtual reference station,VRS)观测值生成时可以自由选择附近参考站的非差误差改正数,同时非差格网化VRS虚拟观测值对服务端海量用户的并发冲突也能更好地解决。

全球卫星导航系统发展现状与趋势

为了进一步研究全球卫星导航系统(GNSS)的应用和发展,通过介绍GNSS发展演变的过程,阐述各GNSS的技术进步,最后给出今后的发展趋势:GNSS业已经历40a的里程,从20世纪70年代中后期开始建设的美国全球定位系统和苏联格洛纳斯卫星导航系统,到21世纪初开始建设的中国北斗卫星导航系统和欧洲伽利略卫星导航系统;至2020年,以上4个GNSS将全部投入完全服务,从而构成包括全球系统、区域系统和星基增强系统在内的GNSS系统之系统。

非视距环境下核密度估计的全球卫星导航系统鲁棒定位方法

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓解NLOS的影响。考虑到NLOS引起的伪距观测误差偏离高斯分布,所提方法首先利用核密度估计(KDE)方法估计伪距观测误差的概率密度函数,并利用该概率密度函数来构造鲁棒代价函数用于导航解算,从而缓解NLOS引起的定位误差。实验结果表明所提方法在卫星存在NLOS传输时能够较好地减小GNSS的定位误差。

面向服务的新一代卫星导航系统空间段关键技术

为持续提升卫星导航系统的服务性能、满足用户更加专业和多元的需求,世界各国均在持续开展卫星导航技术的研究,加紧推动新一代卫星导航系统的规划部署。本文系统梳理了当前世界各国面向服务的卫星导航系统空间段技术最新发展情况,对空间段技术发展特点进行了总结,基于对系统服务性能贡献度和密切相关度的分析,提出了四大类空间段创新技术,分别为:时空基准技术、高精度高完好信号播发处理技术、可信导航技术、高集成全数字化载荷实现技术,给出了基本要求与关键技术,可为我国卫星导航系统后续研究与工程化应用提供参考。

全球卫星导航系统的现状与进展

为了进一步研究全球卫星导航系统,较全面地概述GPS、GLONASS、BDS和Galileo的发展历程和技术现状,并对四大系统技术进行比较分析。结果表明:全球卫星导航系统朝着兼容统一共享的方向发展;且通过高精度定位比较分析,说明GPS和BDS定位精度趋向相同。

格洛纳斯卫星导航系统的发展历程及其现代化计划

以查询到的最新资料为依据,介绍了格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)的艰难发展历程,包括齐克隆卫星导航系统(Tsiklon)、帕鲁斯卫星导航系统(Parus)及齐卡达卫星导航系统(Tsikada)的发展历程;介绍了多普勒频移的定位原理及GLONASS的最新发展计划。

可重构智能超表面在卫星导航系统中的应用展望

高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年,可重构智能超表面(RIS)因其可低成本、低功耗地控制波束传播方向而被极大关注,并在下一代移动通信中被视为能够提升网络容量和覆盖范围的主要关键技术之一,利用RIS来解决卫星导航系统中的天线问题具有较大的潜力,但同时也面临诸多挑战。基于下一代卫星导航系统的发展需求,本文简要介绍了RIS的基本原理及目前的发展现状,重点分析了RIS在卫星导航系统中的应用前景,并提出了需要解决的核心关键技术。

QZSS区域卫星导航系统性能分析

针对目前全球连续监测评估系统(iGMAS)对日本准天顶卫星系统(QZSS)性能评估分析研究较少的现状,从QZSS空间信号精度和QZSS增强GPS服务性能分析2个方面展开研究,分析QZSS系统广播轨道、钟差、空间信号测距误差(SISRE)精度以及在单QZSS系统、QZSS与GPS组合模式下的系统覆盖性和定位精度,并通过国际GNSS服务(IGS)实验跟踪网(MGEX)观测站的实测数据进行验证分析。结果表明,QZSS系统空间信号测距误差均优于1 m,轨道和钟差的天序列变化在-2 m—2 m之间波动;QZSS对GPS定位增强主要体现在北(N)和天(U)2个方向,精度提升比例分别为11.7%、22.6%,三维方向(3D)提升20.0%。

南极拉斯曼丘陵区域北斗卫星导航系统数据分析及精度评定

为分析北斗卫星导航系统在南极区域数据质量和定位精度,本文以南极拉斯曼丘陵作为研究区域,基于站区常年运行基准站对该区域10个大地控制点进行联测。通过对不同地形、不同天气条件、不同观测时段下的实测数据进行分析,得出了北斗卫星导航定位系统在南极的精度参数,并进行了观测数据质量及定位精度分析。分析结果表明,北斗卫星导航定位系统在拉斯曼丘陵区域的总体精度优于10 mm。

基于全球卫星导航系统的海洋环境监测方法研究综述

实时、准确、可靠地监测海洋环境信息,对于海洋灾害预警预报、防灾减灾、海洋资源开发、保障海洋安全等具有至关重要的作用。近年来,随着全球卫星导航系统(GNSS)不断发展与升级,基于GNSS导航信号进行大气和海洋环境信息探测发展成为新技术新方法,并成为海洋环境监测技术研究热点,已在海洋气象监测、数值预报、科学研究等领域得到了广泛应用。系统综述了GNSS技术在海面有效波高、风速、降雨强度、水汽及潮位监测等海洋环境监测领域的应用研究现状,对新技术新方法进行了系统总结,并对未来发展趋势进行了展望,以期对相关领域的研究提供参考。

黑龙江省北斗卫星导航系统植保无人机应用研究

我国是农业大国,黑龙江省是农业大省,农业生产是头等大事,农业植物保护工作是农业生产中重要的一个方面。对黑龙江省植保无人机的发展现状进行梳理,结合目前植保无人机普及存在的问题,提出相应的解决对策。

湖南省地基北斗卫星导航系统大气可降水量反演及降水分析

水汽是影响天气变化的重要因子,灾害天气的发生往往伴随着水汽含量、空间分布的急剧变化。针对目前关于地基北斗卫星导航系统(BDS)反演大气可降水量(PWV)研究相对较少现状,进一步验证BDS PWV的反演精度和PWV与实际降水的关系,利用湖南探空站和邻近的连续运行基准站(CORS)数据,构建湖南本地化大气加权平均温度(Tm)模型,基于此模型进行水汽反演,分析BDS水汽探测的精度,与实际降水结合探究PWV与降水之间的响应关系。结果显示:与探空数据相比,CORS测站解算的BDS PWV均具有较强的相关性,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均在4 mm以内,符合水汽监测的要求;PWV与实际降水之间存在明显的联系,降水前6~12 h水汽快速聚集为降水发生提供充足的条件,PWV为60 mm可以作为降水预报的阈值。因此,利用BDS对水汽的持续监测在降水、水旱灾害监测预报中可以发挥重要作用。

北斗卫星导航系统桥梁变形监测的影响因素分析

基于北斗卫星导航系统的桥梁变形监测,以天津市永和大桥为例,分析星历、解算时间、测站距离、多路径效应等对变形监测效果的影响。结果表明:星历采用多卫星解算时,变形监测精度更高;解算时间越长,变形监测越高;测站距离对变形监测的精度影响较小;多路径效应对变形监测的精度有一定影响,建议通过优化算法来弱化多路径效应。

基于北斗卫星导航系统的地理标志农产品地采集保真系统应用研究

北斗卫星导航系统是我国为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。当前一些地理标志农产品保真方案存在无法保证农产品原料来源问题,本文充分利用北斗卫星导航系统的高精度定位、时间信息,研制了基于北斗卫星导航系统的地理标志农产品地采集保真系统。该系统包含原产地地块监测集成设备、溯源认证二维码、电子围栏、时空区块链等模块,并在云南省部分地区农产品上进行了示范应用,结果发现,该系统对消除次品、提高品牌价值、促进农产品销售等具有很好的效果。

“北斗”卫星导航系统服务性能监测评估与展望

“北斗”三号卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,自2020年系统开通至今服务稳定可靠,为全球用户提供了优异的导航、定位和授时服务。本文利用实测数据从覆盖能力、空间信号精度、可用性、连续性和定位精度五个方面对“北斗”系统的指标进行了分析,结果表明“北斗”系统各项服务性能指标均处于国际领先水平。此外,针对行业需求不断发展,卫星导航技术持续演进的趋势,对“北斗”系统服务性能提升的方向进行了展望,以期对下一代“北斗”系统的发展建设提供参考。

基于北斗卫星导航系统的低轨卫星精密定轨精度分析

随着北斗卫星导航系统的建成运行,基于北斗卫星导航系统的低轨卫星精密定轨得以广泛应用。为有效评估基于北斗卫星导航系统的低轨卫星精密定轨精度,本文分别基于运动学法、动力学法和简化动力学法对低轨星载北斗观测数据进行了精密定轨处理,并通过重叠弧段法进行内符合精度评价,然后采用不同定轨方法对比的方式对精密定轨结果进行了验证分析。试验结果表明,3种精密定轨结果的位置互差均方根误差为1.4 cm,最大位置互差7 cm,说明基于北斗卫星导航系统的精密定轨精度可达到厘米级。

基于北斗卫星导航系统的变电站沉降监测系统

基于北斗RTK及物联网技术,在云端对标定设备基座空间位置的监测站坐标进行实时解算,以刚体稳定性为约束条件对坐标数据进行平差处理以降低测量误差,利用最小二乘优化定位算法解算基座上设备被监测点空间位置坐标,通过与沉降前初始坐标进行比对来确定沉降状态。模拟测试结果表明,此方法可实时判断变电站沉降状态。

浅析北斗卫星导航系统在测绘行业中的应用

北斗卫星导航系统作为国家重要的时空基础设施,为国家安全和经济社会发展及全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。在此背景下,通过深入探讨北斗卫星导航系统的基础理论框架与运作机制,着重阐述其在土地测绘、海洋测绘、工程测量等测绘地理信息领域的广泛应用实践;分析该定位系统在实际应用中的优势与不足,并重点剖析其在测绘行业应用中面临的问题与挑战。最后,结合当前测绘地理信息行业的发展趋势,为北斗卫星导航系统未来的发展方向提出了一些建议。

《铁路工程北斗卫星导航系统测量技术规程》内容解析

北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统,随着北斗三号系统的建成,BDS开始为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务,包括提供实时动态厘米级、事后静态毫米级定位增强服务,其精度能够在铁路工程领域实现对国外卫星系统的替代。Q/CR 9163—2023《铁路工程北斗卫星导航系统测量技术规程》在全面总结BDS在我国铁路应用实践的基础上,提出基于北斗连续运行基准站网的铁路工程现代精密控制测量体系,明确利用BDS进行控制测量、动态测量、变形监测的技术要求;对规程进行深入解读,分析铁路北斗卫星导航测量的技术背景及研究现状,对标准内容进行深入阐述。研究表明,该规程系统反映BDS在铁路工程测量领域的应用方向,实现铁路工程领域基于卫星定位测量工作的独立自主,为BDS在铁路工程测量领域的应用与推广提供技术支撑。