Galileo系统卫星可见性和DOP值分析

伽利略系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统,其可提供高精度、高可靠性的定位服务,同时可实现完全非军方控制、管理。文中利用GSSF V2.0软件模拟出Galileo系统的全球范围的卫星可见性、GDOP、TDOP、PDOP、HDOP、VDOP值,并对其进行了分析。

真实场景下模拟器卫星可见性研究

随着信号模拟器的发展,载体的运动模型越来越复杂,给出了一种在真实复杂的场景下载体自驾车行驶的过程中卫星可见性判断的方法;利用Global Mapper软件处理网上下载的数字高程信息,提取真实场景中的山脉等障碍物的位置和高度信息;载体行驶过程中,地图API会结合实际路况和真实的地形地貌状况规划出一条合理的自驾车行驶路线;针对载体不断运动过程中的每个位置,实时的计算山脉等障碍物和卫星相对载体的仰角,判断载体每个位置上该卫星是否可见;通过比较考虑地形地貌因素和不考虑地形地貌因素两种实验条件下,对比障碍物和卫星相对于载体的仰角大小,模拟器求解出可见卫星数量变化,用实验结果分析并验证了研究方法的正确性。

小卫星从母星释放过程的GPS卫星可见性分析

针对小卫星的一种安装、在轨二次发射方式,通过分析小卫星从母星释放过程中的GPS星座可用性,研究了小卫星的弹出旋转式在轨二次发射的可行性问题。首先,分析了小卫星对单颗GPS卫星可见的数学条件,然后导出了小卫星在二次发射从母星释放过程的三个不同阶段中对单颗GPS卫星可见的数学描述,最后研究了整个过程的GPS星座可用性,提出了一种保证释放过程中GPS星座可用的弹出时刻选取方法,并完成了数值计算验证。本文提出的选取方法,能够保证释放过程中GPS星座可用,避免释放过程中小卫星与母星发生意外碰撞的可能,从而证明了这种弹出旋转式在轨二次发射方式具有可行性。这一结论对我国小卫星在轨二次发射应用有参考价值。

旋转载体多天线对GPS卫星可见性分析

利用GPS测量高动态旋转载体飞行轨迹时,一般采用多个天线实现对GPS卫星的连续覆盖。如何选取合理的天线数,在增强天线覆盖特性和降低接收机设计的复杂性等方面达到最优,需要进行分析计算。在综合分析卫星仰角、GPS天线增益以及空间载体旋转对GPS卫星可见性影响的基础上,采用一种新的卫星可见性判断方法,仿真验证了不同天线数在载体旋转条件下对GPS卫星的连续覆盖特性,给出了适用于旋转载体弹道测量的合理的天线数目,具有一定的工程实用意义。

低轨卫星定位的导航卫星可见性与GDOP分析

针对全球卫星导航系统对低轨卫星定位的动态观测几何问题，对于不同低轨卫星轨道高度、不同截止高度角和不同卫星导航系统的情形，进行了导航卫星可见性分析，并在此基础上分析了几何精度因子（GDOP）。低轨卫星高度在几百km内变化时对可见性与几何精度因子的影响很小，而不同截止高度角则影响较大；另外与采用单个GPS系统相比，采用GPS—Galileo组合卫星导航系统对低轨卫星定位时，可见导航卫星数目明显增加，GDOP数值减小，且即使在截止高度角较大时也能得到较好的GDOP。

GPS基准站布设中的卫星可见性分析方法

在实时动态(Real Time Kinematic,RTK)作业模式下,GPS基准站应布设在无遮挡覆盖的开阔区域,以使其对卫星有最佳的可见性,保证基准站为流动站提供更为精确的实时差分信息。介绍了RTK作业模式,阐述了通视分析在GPS基准站布设中的重要性,对在有限范围空间数据支持下卫星可见性分析方法进行了重点研究,基于MGIS软件平台对该方法的具体应用进行了实验,并对实验结果进行了展示,说明了通视分析在卫星可见性分析计算中的重要性和可行性。

基于GPS星历的卫星可见性研究与仿真

可见卫星数是卫星定位数据的重要指标之一,通过对GPS卫星可见性的可视化仿真,为卫星导航系统的模拟仿真提供了更多的视角和更加直观的工具,对GPS导航系统的仿真研究具有重要的意义。文章描述了基于卫星导航电文的卫星可见性计算方法,并实现了可见卫星的可视化模拟仿真。

面向高轨空间的北斗导航性能增强星座选型研究

由于高轨空间超出北斗卫星导航系统的正常服务区域,导航信号微弱、可见性差,难以实现高轨飞行器全程稳定可靠的导航定位服务。提出了以空间卫星为时空基准传递平台,向高轨空间区域发射导航信号,从而提高高轨飞行器导航性能的方法,并展开面向高轨空间的北斗导航性能增强星座选型研究。基于卫星可见性、精度衰减因子(DOP)、信号接收门限和所需增强卫星数目等评估指标,仿真分析了基于LEO星座、MEO星座和HEO星座的北斗导航增强性能。

基于中轨卫星的“智慧天网”星座设计与覆盖性及可见性分析

基于卫星网络通信发展迅速且迫切的背景下,对中轨卫星星座网络“智慧天网”概念进行了研究,基于“智慧天网”卫星星座网络模型,探讨了其参数设计及覆盖性分析。通过对中轨卫星网络的分析,确定了星座的基本构型、星间链路以及各项参数取值范围,以确保星座合理性;利用STK仿真平台,确定了波束锥半角对星座通信范围和覆盖范围的影响,以达到星座全球全时段全覆盖的目标;同时,为保证卫星通信的稳定性和可靠性,对代表城市北京与“智慧天网”卫星网络进行了可见性分析。最后实验表明,当卫星传感器波束锥半角在一定范围内,“智慧天网”卫星星座可以提供全球全时段全覆盖通信,并可在同时刻提供多条通信渠道。

北斗三号/GPS组合导航系统全球定位性能分析

为研究北斗三号/GPS组合导航系统在全球的定位性能,基于STK仿真软件,在全球范围内,以经纬度5°×5°的分辨率设置观测点,评估每个观测点的卫星可见性和GDOP值。结果表明:在良好观测环境下,相比单系统,组合系统平均可见星数增加了10颗左右,GDOP值达到“优”的状态,极大改善了卫星空间几何结构,弥补了北斗三号在西半球可见星数少、定位精度低的问题,GPS在高纬度地区卫星仰角小,定位精度低的问题;在复杂观测环境下,组合系统平均可见星数明显下降,GDOP平均值显著增大,但整体定位性能仍可以满足定位导航的需求。

极区北斗三号与GPS定位性能仿真分析

为研究北斗三号与GPS在极区的定位性能,基于STK软件,仿真分析两系统在4个极地科考站点和极区范围的卫星可见性和GDOP值,结果表明:在极区60°~80°范围内,北斗三号东半球定位性能优于西半球,而当纬度超过80°时,东西半球无明显差异;与GPS相比,在纬度60°~80°,经度50°~180°范围内,北斗三号定位性能优于GPS,极区其他区域平均可见星数比GPS少1颗左右,GDOP值相差不大。此外,北斗三号GDOP值变化更平稳,表明极区北斗三号卫星空间分布更合理。

月球导航的卫星可见性及信号强度分析

针对利用GNSS卫星在月球上实现导航定位问题,提出了月球导航的卫星可见数目计算方法,该方法充分考虑了地球遮挡和波束宽度,分析卫星可见性、计算卫星可见数目。本文统计了不同系统卫星的可见时长以及地球遮挡时长,分析了不同系统的部分信号得到可见卫星信号到达月球表面的信号强度范围及其分布。试验结果表明:当卫星波束宽度大于等于37.416°时,各个时刻的卫星可见数目至少大于4颗,此时满足在月球上进行导航定位的最低要求。在设置波束宽度为37.416°时,选取卫星的部分信号分析,得到当卫星信号到达月球表面的强度,平均有13.41%的可见卫星的信号强度位于-180~-170 dBW,平均有86.59%的可见卫星的信号强度位于-190~-180 dBW。

“北斗区域导航系统”非精密进近导航性能分析

根据"北斗区域导航系统"星座布局结构特点,结合民航非精密进近的应用,展开北斗导航系统服务于民航前瞻性研究。针对卫星可见性、精度衰减因子(DOP)值以及垂直保护水平(HPL)值三项性能指标,仿真分析了其在亚太地区的统计分布特性,并对中国地区内4个指定点进行了指标的对比分析。仿真结果表明:在亚太区域内,北斗区域导航系统能够向民航用户提供理想的卫星可见数、DOP值和HPL值,满足民航非精密进近对三项指标的需求。

GNSS几何性能仿真分析

卫星的可见性和几何性能制约着导航定位精度以及定位可用性等。在分析卫星可见性和PDOP理论基础上,为提高导航定位精度,以北京地区为例,使用基于星座轨道模型方向余弦的计算方法,研究分析了三系统的卫星可见性随截止高度角的变化关系,对GDOP值的变化进行仿真试验。同时对在低纬度地区、中纬度地区以及高纬度地区的GDOP值变化做了对比分析。试验结果表明,Galileo系统的卫星满足定位要求,GPS和GLONASS(不包括增强系统)缺少稳定性;在低纬度区域,Galileo几何性能优于GPS,GPS优于GLONASS;在高纬度地区GLONASS具有最优的几何性能,GPS次之,而Galileo则极不稳定。

GPS系统与BDS系统导航定位性能对比分析

本文在仿真出GPS系统与BDS系统卫星星座的基础上,对两种定位系统下的哈尔滨、武汉、广州、拉萨单个站点以及全球范围的卫星可见性、DOP值、定位精度进行了覆盖分析,并比较了两个系统定位性能的差异。实验结果表明,当前BDS系统在亚太地区与GPS系统的定位性能基本一致,可见卫星数比GPS系统稍多,但BDS系统的DOP值的波动却比GPS系统的要大,尤其在GEO与IGSO卫星覆盖的边缘区域,BDS的导航定位性能较差,在某些地区仍不能提供导航定位服务。

GNSS-RTK技术在FAST馈源舱测量中的可行性研究

针对GNSS-RTK技术在FAST馈源舱测量中的可行性问题,提出GNSS-RTK测量方案,分析GNSS天线随馈源舱运动产生倾斜时对卫星可见性的影响,以及射电望远镜反射面板对GNSS天线的多路径影响,并进行GNSS-RTK仿真测量。结果表明,GNSSRTK测量技术对馈源舱的定位精度优于1.1 cm,满足FAST对一次所驱动测量的精度要求,且6个GNSS流动站可保证测量系统具有较强的冗余性和可靠性。

区域布站对全球导航星座的可见性分析及精度影响

本文针对我国全球卫星导航系统的发展趋势，分析了中国区域布站对全球星座的可见性，计算了导航卫星相对中国区域的不可见弧段长度，估算了不可见时段卫星轨道、钟差的外推精度损失及对系统定位精度的影响，探讨了几种解决区域布站跟踪弧度不足的途径，为我国卫星导航系统发展建设提供参考。

Swarm卫星星载GPS数据质量分析

从卫星可见性、DOP值、多路径误差、信噪比等方面对Swarm卫星星载GPS实测数据的质量进行分析,并将分析结果与GRACE卫星星载GPS数据质量进行对比。结果表明,Swarm卫星的多路径效应与伪距测量噪声比GRACE卫星大;DOP值两者基本相当;Swarm卫星接收机的通道数虽少,但是其跟踪能力强于GRACE卫星。最后,利用星载GPS数据进行Swarm卫星和GRACE卫星约化动力学定轨,表明Swarm卫星的伪距和载波相位残差均大于GRACE卫星。

GNSS技术在GEO、IGSO航天器中的导航精度与适用性分析

现阶段高轨道航天器导航主要依靠地基测控系统,为了研究全球卫星导航系统(GNSS)技术用于高轨道航天器导航的可行性,对GNSS技术在地球静止轨道(GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星航天器中的导航精度及适用性展开了分析研究.采用2021年11月9日的两行轨道数据(TLE)仿真GNSS星座,以不同星下点的GEO卫星和不同倾角的IGSO卫星作为目标星展开导航仿真试验.实验结果表明:为了满足GNSS解算所需的卫星数量,须通过接收旁瓣信号来增加可见卫星数目.对GEO目标星而言,当接收机灵敏度高于-169 dB时,导航精度可达30 m;利用GPS对7个不同的GEO或IGSO轨道目标星进行导航实验表明,GPS对目标星导航的位置误差约为35 m;北斗三号(BDS-3)、GPS、GLONASS、Galileo的导航位置误差均值分别为28.03 m、21.16 m、37.15 m、25.09 m,具有良好的内符合精度,其中GPS精度最高,GLONASS精度最低,但大部分时段也在45m内.

城市立体空间导航卫星时空可见性分析

GNSS作为国家时空信息基础设施之一,在城市建设、交通运输和国防安全等领域发挥着不可替代的支撑作用。众所周知,GNSS定位结果与测量环境开阔度密不可分,在开阔场景下,GNSS能提供连续可靠的高精度导航定位信息;然而,在城市立体空间中,GNSS信号极易受到建筑物的遮挡和反射、树木的吸收和散射等影响,产生多路径、非视距和低信噪比信号等,严重影响GNSS卫星可见性和定位精度。