BDS-3全球短报文2种低轨卫星几何法定轨

针对低轨卫星实时在线精密定轨难以获取实时改正数问题,提出基于北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)全球短报文播发距离改正数和状态空间表达(SSR)改正数的低轨卫星精密定轨方法。基于提出的距离改正数和SSR改正数编码播发方案,利用Swarm A卫星7 d星载全球卫星导航系统(GNSS)数据进行验证,从定轨精度以及处理效率2方面进行分析,结果表明:基于BDS-3全球短报文播发的改正数可以实现低轨卫星几何法定轨精度约为0.1 m,且基于SSR改正数的低轨卫星定轨精度优于距离改正数。非差非组合模型的定轨精度略优于无电离层(IF)组合定轨精度;当BDS-3全球短报文通信成功率为90%时,定轨精度下降约15%。在处理效率上,IF组合较非差非组合提升明显,2种方法在主频为1.6 GHz的个人笔记本上单历元处理时间均小于0.003 s。

GPS/BDS混合双差分RTK定位方法及结果分析

提出一种单/双频GPS/BDS双系统融合的混合双差分RTK处理办法,推导出GPS/BDS混合双差分模型,并给出模型中不同系统观测值之间的时延偏差不一致、观测频率不一致问题的解决方法。与目前的标准双差方法相比,混合双差方法增加了一颗卫星的观测方程,其观测信息利用更为充分。推导结果表明,当截止高度角为50°时,对于单/双频RTK,模糊度固定正确率分别从47.96%和82.16%提高到61.86%和85.75%,同时模糊度固定的错误拒绝率分别从56.23%和7.46%降低到43.61%和1.85%。

北斗三号卫星导航信号接收机端伪距偏差建模与验证

接收机端伪距偏差是指非理想的卫星导航信号在接收机前端带宽和相关器间隔不同时产生的伪距测量系统性偏差。研究表明,北斗二号、GPS和Galileo系统均存在与接收机类型相关的伪距偏差,影响基于混合类型接收机站网的精密数据处理。本文基于iGMAS网和MGEX网观测数据,采用MW组合、伪距残差和伪距无几何距离无电离层组合3种方法分析北斗三号接收机端伪距偏差特性。试验结果表明,北斗三号同样存在与接收机类型相关的伪距偏差,且无电离层组合的伪距偏差可以达到6 ns。根据偏差特性,按接收机类型建立了8类伪距偏差改正模型。将上述模型应用于卫星差分码偏差(DCB)估计与单频伪距单点定位,结果表明,模型改正后可以显著提升不同接收机类型估计的卫星DCB一致性,其中基于iGMAS网和MGEX网两个不同接收机站网估计得到的北斗三号C2I-C6I、C1P-C5P和C2I-C7D DCB差值分别平均降低了91.6%、64.7%和71.9%;模型改正后单频伪距单点定位水平方向和高程方向精度分别提升了13.9%和11.0%。

不同电离层改正的PPP时间传递性能评估

为了进一步验证全球卫星导航系统(GNSS)电离层参数化模型及不同精度电离层改正产品在非差非组合精密单点定位(PPP)时间传递中的应用效果,提出一种不同电离层改正的PPP时间传递性能评估方法:分析比较无电离层组合PPP(IF-PPP)和非差非组合PPP(UDUC-PPP)时间传递模型与接收机钟差参数的差异;然后基于2020年年积日第11—31天欧洲永久跟踪站网数据进行实测数据验证,并选择其中202个跟踪站构建区域电离层格网图(RIM),比较全球电离层格网图(GIM)非差非组合PPP(GIM-PPP)及区域电离层格网图非差非组合PPP(RIM-PPP),基于5个外接氢钟的欧洲永久跟踪站网接收机实现进一步的PPP时间传递性能分析。结果表明,与传统IF-PPP模型相比,GIM-PPP和RIM-PPP模型PPP单向授时精度分别平均提高24%、44%,对于时间传递,IF-PPP、GIM-PPP和RIM-PPP模型重叠阿伦(Allan)方差百秒稳和千秒稳分别为9.36×10^(-14)、7.88×10^(-14)、5.11×10^(-14)和1.98×10^(-14)、1.78×10^(-14)、1.24×10^(-14);表明UDUC-PPP模型时间传递稳定性明显优于IF-PPP模型,而得益于高精度电离层模型,RIM-PPP可进一步提升GIM-PPP时间传递稳定性。

北斗三号PPP-B2b信号时间同步性能分析

针对目前对北斗卫星导航系统(BDS)PPP-B2b信号用于时间同步服务研究较少的问题,提出一种北斗三号卫星导航系统(BDS-3,简称北斗三号)PPP-B2b信号时间同步性能分析方法:采用精密单点定位(PPP)方法对BDS-3PPP-B2b的时间同步性能进行分析;然后利用中国区域内20条不同长度的基线进行验证。实验结果表明,目前PPP-B2b的北斗三号和全球定位系统(GPS)的卫星钟差标准差(STD)基本优于0.2ns;基于PPP-B2b改正数的北斗三号和GPS时间同步精度分别可以达到0.28和0.46 ns,其中PPP-B2b的北斗三号时间同步精度与使用法国国家空间研究中心(CNES)的实时产品精度相当。因此,基于BDS PPP-B2b的服务可以实现中国及周边地区亚纳秒级的时间同步。

高精度电离层产品增强PPP-B2b定位性能分析

北斗三号卫星导航系统(BeiDou-3 satellite navigation system,BDS-3)通过PPP-B2b信号向中国及周边区域提供实时精密单点定位(precise point positioning,PPP)服务。由于PPP-B2b信号未提供电离层模型产品,目前的定位研究主要采用无电离层组合,其精度可以到达分米级,但是需要30 min左右的收敛时间。针对PPP-B2b定位收敛时间长的问题,分析了电离层模型产品对定位收敛性能的提升。将准四维电离层建模方法引入中国区域电离层延迟建模,并采用2021年年积日第201—207天中国区域均匀分布的50、100、150和200个基准站4种方案进行解算,结果表明,当电离层建模所用测站数量从50个增加至200个时,电离层模型产品精度从2~3 TECU提升至优于0.8 TECU。高精度电离层模型产品可以显著缩短PPP-B2b定位收敛时间,相比于目前PPP-B2b定位,基于电离层模型产品增强的单BDS-3动态PPP收敛时间仅需7.56 min,缩短77%;GPS+BDS-3双系统动态PPP收敛时间由13.51 min缩短至4.45 min。因此,高精度电离层模型产品能显著缩短PPP-B2b的定位收敛时间。

智能机动突防策略研究进展

随着人工智能技术的发展,机动突防策略研究迎来了更多的可能性,也为未来复杂多变的战场环境提供了新的技术支撑。近年来,智能方法在协同拦截、机动突防等问题上得到了广泛的应用。在深入理解模型内在机理的基础上,将深度神经网络、强化学习等技术与最优机动、微分对策、高超声速飞行器纵程解析解等经典研究相结合,在智能制导方面取得了一系列相关成果。对相关研究进行了系统总结,为智能机动突防的实际应用打下了良好基础。

北斗卫星伪距码偏差特性及其影响分析

在北斗导航卫星伪距码偏差特性分析的基础上,建立了倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)和中轨卫星(MEO)的伪距码偏差多项式改正模型;并利用星间单差宽巷小数周一致性,分析建立北斗地球同步轨道卫星(GEO)卫星伪距码偏差改正模型。采用武汉大学北斗试验网、中国陆态网络和MGEX网不同位置、不同类型接收机观测数据进行分析验证,结果表明,北斗卫星伪距码偏差特性与观测值频率、卫星类型相关,所有GEO和IGSO卫星变化规律相同,所有MEO卫星变化规律相同,与接收机类型、测站位置和观测时间无关,偏差值大小随卫星高度角变化,其变化规律稳定,可以采用建立的两类改正模型(GEO/IGSO和MEO)进行修正。通过偏差修正后的伪距无电离层组合的残差、双频SPP以及单频PPP三个方面验证了伪距码偏差改正模型的正确性。

QZSS系统在中国区域增强服务性能评估与分析

日本准天顶卫星系统(QZSS)是区域性辅助与区域增强一体的导航系统,覆盖区域为日本及周边区域,包括我国部分区域,该系统采用IGSO卫星播发L1-SAIF与LEX两类增强信息,可以提供我国部分区域用户的高精度定位。本文从可用性、空间信号精度、用户动态精密单点定位几个方面对QZSS两类增强信号在中国区域的性能进行较为全面的评估,并采用QZS-1卫星实测数据进行实验,结果表明,以20°为截止高度角,中国大部分区域,尤其是东部沿海地区一天之内80%的时段可连续观测QZSS卫星;L1-SAIF差分增强信息可实现与目前WAAS相当的精度,URE约0.56m,满足1m左右的精密单点定位,平面精度优于1m;与L1-SAIF相比,LEX精度更高,轨道与钟差精度可达dm级,URE约0.4m,可实现亚m级定位,平面0.2m,高程0.5m。

基于国家基准站的北斗数据质量分析

GNSS数据质量可为高精度数据处理提供基础性的参考信息,目前GPS数据质量检查方法成熟且数据资源丰富,而北斗数据质量缺少系统全面的分析。该文介绍北斗观测数据质量检查内容和方法,并基于国家基准站计算了北斗数据多路径效应、周跳、信噪比等质量结果,分析了北斗质量特性和影响因素,并将北斗与GPS进行了对比。结果表明,北斗数据多路径误差、信噪比等质量指标与高度角和信号频率有关,在相同环境下北斗数据质量在多路径误差方面优于GPS数据质量,信噪比方面北斗SN2优于GPS,SN1和SN3较GPS稍差。

基于深度强化学习的三体对抗博弈策略研究

针对三体对抗场景中的攻防博弈问题,提出了基于深度强化学习的智能博弈策略,包括适用于进攻弹的攻击策略以及适用于目标/防御弹的主动防御策略。在经典三体对抗研究的基础上引入强化学习算法,提高了算法训练的目的性,同时在奖励函数设计中考虑了攻防对抗双方的奖惩条件。应用深度强化学习算法对攻防双方智能体进行训练,并得到收敛的博弈策略。仿真结果表明,通过训练获得的进攻弹的攻击策略能够根据战场态势合理规划机动行为,在避开防御弹攻击后仍能在短时间内成功命中目标;目标/防御弹的主动防御策略中的目标扮演诱饵角色,防御弹将进攻弹迅速锁定在拦截三角形上,从而使目标在战场上面临机动能力较强的进攻弹时,能够免于攻击。

聚类分析的伪距偏差特性研究

针对如何对由信号畸变导致的伪距偏差数据快速准确地进行判断分类这个问题,该文进行了分析研究,提出采用聚类分析中的K-medoids算法展开伪距偏差特性研究,实现信号畸变导致的伪距偏差自动判别。通过对实际观测数据的分析比较可以看出,引入聚类分析方法实现伪距偏差的自动判别比仅按照接收机厂商、接收机模型划分伪距偏差更加符合实际情况。由信号畸变导致的伪距偏差在全球卫星导航系统(GNSS)精密数据处理中至关重要,会对精密单点定位精度和收敛性能、电离层延迟提取等产生影响。随着卫星导航系统以及GNSS跟踪网的建设与完善,海量的基准站及丰富的接收机类型为GNSS精密处理带来了更多的挑战。引入聚类分析方法实现了伪距偏差的自动判别,对于卫星导航精密数据处理性能具有重要的意义。