一种单低轨星北斗备份与辅助方法及在轨验证

在低轨卫星上搭载导航载荷,为北斗系统提供有效的备份及辅助性能提升手段,是近年来卫星导航领域专家学者探讨的热点问题。针对全球卫星导航系统信号在恶劣电磁环境下的受扰问题,提出了一种利用单颗低轨卫星实现北斗备份和辅助的方法。北斗备份是指通过单颗低轨星独立为地面用户提供导航服务。北斗辅助是指利用单颗低轨星信号及信息,为地面用户提供北斗辅助信息,增强地面用户的北斗服务性能。低轨星上的导航服务载荷播发信号融合了备份与辅助两种功能。基于该方法设计了北斗备份与辅助一体化载荷和接收终端,并开展了在轨测试验证。在北斗备份模式下,单颗低轨卫星独立定位精度可达703.58m,首次定位时间小于295s;在北斗辅助模式下,低轨北斗备份与辅助一体化终端可实现灵敏度提升12dB,定位精度优于50m。在轨实测验证结果表明,该方法能够为北斗系统提供精度降级的备份与辅助,提升了导航服务在恶劣电磁环境下的可用性,利用单颗低轨卫星辅助北斗可提升12dB抗干扰能力,具有较好的应用前景。

基于联邦滤波器的多传感器故障检测隔离算法

针对多传感器系统的故障检测与隔离问题,以联邦滤波结构为基础,设计了一种INS/GNSS/视觉组合导航系统,并针对系统可能出现的传感器数据软故障及硬故障,采用残差χ2算法与改进SPRT(序贯概率比检验)算法结合,对滤波残差进行故障检测,发现故障后将故障相关子滤波器进行隔离,重新构建滤波系统,将重构系统的滤波结果作为下一时刻的滤波初值。仿真结果表明,该方法能够在子滤波器发生故障时及时检测并对故障部分进行隔离,完成系统重构,在一定程度上保证系统的定位精度,提升系统的可靠性。

基于LEO辅助的北斗B1C高灵敏快速捕获算法

随着低轨(LEO)卫星数量的不断增加,利用LEO星座辅助增强GNSS导航性能已经成为一种新的趋势。针对低信噪比环境下B1C信号难以捕获的问题,提出了一种基于LEO辅助的B1C信号高灵敏快速捕获算法。首先对提升接收机捕获灵敏度进行了分析,对比了相干积分与非相干积分对于信号处理增益的影响,得出在低轨导航增强信号的辅助下采用增加相干积分时间的捕获算法对低信噪比条件下B1C信号的捕获更有效。然后提出了一种基于LEO辅助的B1C高灵敏快速捕获算法,从理论分析和实验仿真两方面,对比验证了在LEO辅助下可以显著提高B1C信号的捕获灵敏度,缩短捕获时间,提高捕获效率。