Contribution of the Compass satellite navigation system to global PNT users

As one of the four global satellite navigation systems,Compass not only enhances satellite visibility and availability for positioning,navigation and timing (PNT) for users in China and the surrounding areas,but also improves PNT precision for global users.The improvements in satellite visibility and the dilution of precision are analyzed under GNSS compatibility and interoperation conditions.The contribution of the Compass satellite navigation system to global users,especially the benefits that users can acquire from the combination of Compass,GPS,GLONASS,and Galileo navigation systems,is analyzed using simulation data.

Compass导航卫星频间偏差参数使用方法

导航卫星通常播发多个频点的导航信号,由于卫星上各个频点的导航信号发射链路并不完全相同,导航信号经星上发射链路到达卫星天线电子相位中心时产生的时间延迟也会不相同,称其为硬件延迟差或频间偏差参数。GPS中该偏差最大时可达十几纳秒,这对导航定位及相关应用产生极大影响。针对这种情况,研究了GPS和Galileo导航卫星发射通道频间偏差参数TGD产生的由来及其使用方法。针对我国卫星导航系统星地时间同步的特点,推导了Compass导航卫星频间偏差参数的使用方法。该研究结果对正确使用Compass导航卫星发播的TGD参数具有重要参考价值。

基于Android的CNSS/RFID室内外定位系统设计

在移动互联网的时代,信息是当今社会重要的资源,其中人们对位置信息的需求更是日益增加。介绍一种基于Android平台、使用我国自主研制的北斗定位系统(CNSS)和RFID射频技术实现的室内外组合定位的位置服务系统。该系统提供时间信息、空间定位信息及数据通信服务。系统分为管理所有终端的服务平台和用Android实现的提供时空服务的多模终端两大部分。本系统的优点在于:利用北斗定位系统的短报文通信功能,兼具定位和通信能力;结合室内RFID实现室内外无缝定位;采用基于Android平台的终端提供了可交互界面,方便用户使用;终端采用模块化设计,模块间独立性高,易携带。测试结果表明,系统定位和时间服务精准度高、通信可靠、功耗低,可应用于车载环境。

COMPASS卫星网络基于DT-DVTR的路由算法研究

COMPASS卫星网络采用时分的通信体制,其星间链路的两大功能分别为星间精密测量与星间数据分发及境外卫星控制管理。由于受建站范围的限制,国内的注入站对境外卫星不可见时间长达7小时。为了解决这一问题,文中参考了DT-DVTR路由算法,并针对COMPASS星座构型进行改进,提出了适用于COMPASS卫星网络的路由算法。最后,利用真实卫星抽象的仿真模型对该算法进行了验证,仿真结果表明,该算法满足COMPASS卫星网络的测量与数传需求。

COMPASS/CAPS组合导航接收机设计与实现

COMPASS系统和CAPS系统作为我国自主研发的卫星导航系统,它们在实际使用时具有较强互补的特性。本文研究了COMPASS系统和CAPS系统的特点,利用CAPS系统和COMPASS系统的特性设计了COMPASS/CAPS接收机,详细给出捕获、跟踪算法设计,并对设计的接收机进行了测试。测试表明,设计的COMPASS/CAPS接收机性能良好,相对单COMPASS系统,COMPASS/CAPS接收机在抗干扰特性,特定的应用场合上的功能和性能有了较大的提高。

北斗卫星导航系统的星座及XPL性能分析

分析北斗卫星导航系统的组成结构,就系统在中国大陆区域内卫星的可见性、DOP值和定位精度进行仿真分析。借鉴SBAS完备性算法的原理分析在中国大陆区域内北斗卫星导航系统所能提供的XPL性能指标。表明在单频条件下,中国大陆区域内仿真的Compass系统能满足APV-Ⅰ飞行阶段的完备性要求。

基于星间测距和地面发射源的导航星座整网自主定轨

导航卫星星座自主定轨技术是我国新一代卫星导航系统的关键技术之一。但是仅仅依靠星间相互测距定轨会因缺少地面基准而出现基准秩亏现象。针对这个问题,提出利用少量地面发射源随机工作的方式提供地面基准,将星间测距和地面发射源信息融合起来进行星座整网定轨,进一步提高定轨精度。最后利用仿真实验对该方法的合理有效性进行了验证。

基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法

GNSS(全球卫星导航系统)授时接收机利用卫星导航信号获取钟差并校准本地时钟,从而与GNSS系统时间同步。提出了全新的基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法,将钟差校准过程等效为传统的锁相环模型,鉴相器的功能由PVT(位置、速度与时间)解算实现,压控振荡器的功能由本地时间调整接口实现,环路将本地秒相位与GNSS系统的秒相位锁定。分析了环路总误差的组成,以及环路参数与各误差项的关系,给出了误差最小的环路优化设计准则。在北斗二号卫星导航接收机平台上进行了对比实验,验证了算法的有效性。

基于3S技术的野外地质工作管理与服务应用研究:以云南1:5万泸西幅区域地质调查为例

为全面提升公益性地质调查工作的综合管理能力和水平,针对野外工作管理与服务需求,基于我国北斗卫星技术、GMSS技术、网络技术、网格技术、3G音视频技术、云计算技术以及上述技术的集成与协同技术研究,建立了野外地质调查管理服务应用系统和平台。通过数字地质调查系统(RGMAP)和中国地质调查信息网格平台的统一整合与集成,实现野外作业人员与驻地和野外工作站及大区中心的互联互通,形成野外地质调查生产管理、突发事件、应急处置、远程服务网格结点体系和格架,为野外地质调查人员和管理人员提供现代地质调查工作管理与服务的新模式。在区域地质调查中,实现了野外填图人员与室内相关专家实时地开展业务交流,实时地提高了野外填图技术人员对各种地质现象的识别与准确全面描述的能力。

北斗卫星导航系统的应用及其抗干扰技术

介绍了北斗卫星导航系统组成、信号特点及其应用领域,然后指出北斗卫星导航信号的宜被干扰性,概述了目前主要采用的干扰与抗干扰技术,最后提出应从国家安全层面认识北斗卫星导航的抗干扰问题。

北斗卫星导航系统在地质调查领域应用综述

北斗卫星导航系统由中国自行研制,拥有完全自主知识产权,具有快速定位、双向通信和精密授时三大功能。介绍了北斗卫星导航系统的特点、功能及其在数据采集与监测、监控与指挥调度等方面的典型应用,总结了北斗卫星系统在野外地质调查与安全保障、地质灾害实时监测、抗震救灾与应急指挥中的应用,重点介绍了基于北斗卫星的野外地质调查服务与管理系统、滑坡实时监测系统、青藏高原地应力实时监测系统、抗震救灾应急指挥系统的组成及功能,并分析了北斗卫星导航系统在地质领域的应用优势。

北斗和CAPS系统中采用高程作为虚拟星座对授时精度的影响分析

在北斗和CAPS导航系统中利用高程作为虚拟星座可显著提高无源定位的精度。在授时应用中无源定位的结果用来计算卫星与用户的距离从而得到信号传输延迟。本文分析了高程误差对授时精度的影响。设定了高程误差,列出了定位方程;采用牛顿迭代法对方程进行了求解。方程的解表明高程误差主要影响定位结果的Z坐标值,而对授时敏感的距离值影响较小。因此高程误差导致的授时误差要小于定位误差。对5个中国城市的仿真结果表明在这些区域100m高程误差引起的授时误差要小于1μs。因此可以采用概略高程取代需要昂贵测试设备的精确高程。概略高程可以满足μs级授时精度的需求,从而满足电力和电信系统大部分场合对时间同步的需求。

光纤罗经和卫星测姿的组合导航算法

为了提高光纤罗经和卫星测姿的组合导航精度和系统稳定性,提出了一种光纤罗经/卫星测姿的组合导航算法。首先分别对光纤罗经、卫星测姿和组合系统的误差进行了数学建模,以姿态作为组合系统的观测量,建立了组合系统的状态方程和观测方程。然后,给出了一种改进的Kalman滤波器,这种滤波器不但能够保证滤波器稳定可靠,防止滤波发散,还提高了准确度,有助于提高组合导航精度。最后,通过静态试验和动态跑车试验得出,光纤罗经/卫星测姿组合导航系统的航向角误差在0.1°以内;通过极区航行实验得出,船舶在高纬度航行中组合导航系统航向角误差在0.5°以内。

北斗系统与GPS应用比较分析

我国自主建设的北斗卫星导航区域系统已投入试运行服务。从国内用户应用方面具体分析了北斗卫星导航系统相比美国GPS的优势,包括定位精度、信号的载噪比、定位速度和应用模式等,给出了北斗卫星导航区域系统在试运行阶段的一些应用测试数据。同时指出了对北斗系统未来发展趋势。

基于Powell法的GNSS卫星轨道拟合算法

针对GNSS导航信号模拟源中卫星轨道计算的高精度实时性要求,提出了一种基于Powell最优化理论的卫星轨道拟合算法。该算法将有限点卫星位置拟合问题转化为无约束极小值问题,使用最优化理论求解卫星轨道模型参数,从而可以方便计算任意时刻的卫星速度、加速度等高阶量。算例结果表明计算卫星星历时,位置误差小于1×10-4m,速度误差小于1×10-6m/s,计算量为广播星历直接计算的1/3;计算精密星历时,位置精度在2cm左右,拟合精度较拉格朗日插值算法提高了大约1倍。通过实际应用,充分验证了算法的有效性。

北斗卫星导航系统的发展与思考

从世界卫星导航发展史出发,评述了中国北斗卫星导航系统从中获得的有益启示,阐明了中国北斗卫星导航系统小幅起步的研制建设思路。在分析国际卫星导航系统发展趋势的基础上,论述了北斗全球系统的必要性、可行性和战略价值,提出了北斗GNSS的发展思路。

一种新的北斗/罗兰C组合导航滤波算法

改造后的罗兰C系统可作为伪卫星,与国内已有的北斗系统进行组合导航,在2颗卫星、2个罗兰台构成四伪距定位的基本定位方程的基础上,推导了该组合导航系统的一种直接迭代算法,设计了一种噪声实时估计卡尔曼滤波定位算法,通过对系统噪声和量测噪声进行实时估计,使系统统计特性更符合实际情况,提高了算法的精度。跑车试验定位结果表明,采用所设计的改进卡尔曼滤波算法后,定位结果得到明显改善。

极端环境下自动气象站数据远程传输方案设计

讨论在我国珠穆朗玛峰地区的极端环境下自动气象站数据传输系统的构建和可靠性设计;通过分析和比较目前国内常用的自动气象站数据通信方式的优缺点、适用范围及珠峰地区的极端自然条件,提出采用我国自主研发的"北斗"卫星导航定位系统来实现在珠峰大本营及周边地区建立自动气象站,设计了适应于"北斗"系统的通信控制系统及通信方案;分层思想提高了系统的扩展性和维护性;综合采用重连、回执、重发、校验等机制保障了系统的稳定、可靠运行。

基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法研究

针对导航战、城市或者室内环境中,可见卫星数目小于3颗,用户位置未知时,接收机无法完成授时等问题,并结合我国已有卫星导航系统(北斗和CAPS系统)现状,提出了一种基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法。该方法通过测量卫星信号的多普勒频移,采用积分多普勒计数计算用户位置,完成单向授时功能。分析结果表明,使用3颗IGSO卫星搭载透明转发器载荷,可使我国领土范围内的定位授时可用性基本达到100%;静态观测用户,长期测量定位精度可达3m以内,授时精度误差小于100ns。由于该方法最少只需观测1颗IGSO卫星信号,这为导航战背景及微弱信号环境下的定位授时服务,提供了新的解决方法。

基于抗差UD分解滤波的导航星座整网定轨方法

针对我国导航星座的自主定轨问题,提出基于抗差UD(upper triangular matrix-diagonal matrix)分解滤波的导航星座整网定轨方法。该方法对卫星轨道参数进行整网估计,通过对所有观测资料加权以避免观测粗差的影响,并利用UD分解算法来避免对协方差矩阵的直接求逆而导致的计算机舍入误差过大从而滤波发散。推导了整网定轨的数学模型,给出了抗差UD分解滤波的详细步骤。通过性能分析和仿真计算表明了该方法的可行性与有效性。