基于二次解重扩算法的全球卫星导航系统抗干扰误差分析

为了提高全球卫星导航系统(GNSS)干扰控制的情况下对载波相位测试造成的影响,提出了一种基于二次解重扩算法的GNSS抗干扰误差分析方法。对卫星信号载波频率进行了精确估计,同时利用该频率完成二次解重扩计算,有效降低抗干扰处理过程产生的相位偏差。仿真实验分析得到:通过一次解重扩处理再以频率精估方式获得的载波频率可以达到所需的估计性能。DR会引起较大载波相位误差,利用频率精估方法得到准确频率估计值之后,可以有效缩小重扩信号和卫星接收信号载波频率的差异性。当阵列误差增大后,由PI引入的载波相位测量误差也明显增加,MVDR算法也会因为阵列误差而产生载波相位测量误差。

基于多径信号功率时变特性的全球卫星导航系统欺骗检测技术

卫星导航系统的安全问题是当前关注的热点,地基增强站、授时型接收机等静态接收机由于其位置固定,接收信号参数易于预测,实施欺骗攻击的技术门槛较低,很容易受到复杂欺骗手段的攻击.基于此,提出了一种基于多径信号特征的卫星导航欺骗检测算法,考虑地面反射路径对接收机信噪比估计结果的影响,构建假设检验问题.仿真结果证明该方法在大部分静态场景下具有较好的欺骗检测性能,在强信号环境下,针对多种典型欺骗攻击手段均可达到90%以上的检测概率.

日本完成组建“引路”卫星导航系统

东京时间10月10日7时1分,引路4号导航卫星于日本南部鹿儿岛县的种子岛宇宙中心发射升空,约30min后成功送入预定轨道.至此,日本初步构建了一个拥有4颗卫星的导航系统,作为美国全球卫星定位系统的辅助系统,最小可将定位误差降至6cm.

GALILEO/SINS组合导航系统研究

GALILEO是新一代的全球卫星定位系统。文章根据GALILEO系统的特点,有针对性地研究了GALILEO/捷联惯导(SINS)伪距组合导航模式。分析并建立了GALI LEO的误差方程,并以此为基础,给出了GALILEO/SINS伪距组合导航系统的误差模型和相应的卡尔曼滤波方程。为了有效验证设计的组合导航系统的有效性,在仿真过程中采用了协方差分析法,对组合导航系统性能进行了仿真研究。仿真结果表明GALILEO/SINS伪距组合导航系统能够有效的提高导航精度,随着GALILEO的不断完善,该系统将具有很大的应用前景。

一种顾及测距误差的GNSS四系统加权选星算法

针对全球卫星导航系统(GNSS)四系统可见星测距误差不等,传统公式计算的几何精度因子(GDOP)值不能准确表示多系统组合选星精度和效率等问题,提出一种基于用户等效距离误差(UERE)的GDOP加权选星方法:对不同系统的UERE进行分析,构建一种顾及多种误差的UERE计算模型;并根据谢尔曼-莫里森(Sherman-Morrison)公式增选可见星,通过基于UERE的加权优化法提高计算效率。实验结果表明,相比传统的选星算法,改进的选星算法计算耗时均值可降低72.34%,能够提高多系统快速选星的实时性能。

动态场景GNSS伪距多路径误差特性分析

为了弥补现有全球卫星导航系统(GNSS)中伪距多路径误差分析大多基于静态数据分析的不足,开展动态场景GNSS伪距多路径误差特性分析:收集车载、机载、船载等3种场景的GNSS动态数据,分析北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)B1C、B2a频点伪距多路径误差;并与全球定位系统(GPS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)卫星公开服务频点进行比较。实验结果表明,BDS-3 B1C频点,车载、机载、船载场景的伪距多路径均方根误差(RMS)的范围分别为0.14~0.34、0.18~0.28、0.005~0.059 m,与Galileo E1频点相当,略优于GPS L1频点;BDS-3 B2a频点,车载、机载、船载场景的伪距多路径误差RMS的范围分别为0.10~0.33、0.12~0.22、0.005~0.065 m,与GPS L5、Galileo E5a频点基本相当。

面向室内外卫星定位的多径检测与抑制技术研究

多径效应是卫星导航系统(包含伪卫星系统)高精度定位的一项重要误差源,会严重损害系统的定位精度与可靠性。多场景连续、可用、高精度的绝对位置信息服务是国家安全和国民经济生产的重要保障,如何实现复杂可变环境中卫星多径的有效处理是其中亟待解决的关键性问题。论文面向环境自适应与室内外无缝导航定位需求,分别对GNSS多径检测与室内伪卫星多径抑制技术开展研究,内容包括多星座GNSS室内外场景识别、多频GNSS载波多径实时检测、城市车载GNSS异常信号检测及室内伪卫星载波多径抑制4个部分。

基于省级区域地基增强系统的北斗三号系统卫星数据评估分析

导航卫星观测数据质量是影响地面增强系统定位精度的直接因素,北斗地基增强系统经过北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)适配性改造后能够获取的卫星观测值数量相较北斗二号卫星导航系统(BDS-2)适配改造提升了30%~50%,对这些观测数据的质量评估和分析尤为重要.本文利用数据完整率、多路径误差等基准站观测值质量评估方法,使用零基线测试和精密单点定位(PPP)测试两种方法,提出一种综合区域地基增强系统的BDS-3数据分析方法.对研究区域进行实证试验,结果表明:BDS-3卫星在亚太地区的数据质量已经与GPS相当;由于BDS-3卫星空间分布结构更优,地面测站可以获得的高仰角(高度角>50°)可用观测值较单GPS提升了200%以上.

BDS-3卫星载波相位多路径误差分析

本文利用北斗全球卫星导航系统(BDS-3)卫星BlI.BlC.B2a三个频点观测数据,通过两个消电离层组合计算三频载波多路径误差,同时选取国际GNSS监测评估系统(iGMAS)不同纬度的4个测站进行分析,并与GPS和Galileo卫星数据进行对比。试验结果表明.BDS-3卫星与GPS和Galileo卫星的载波相位多路径误差分别约为5.5cm、3.5cm、0.9cm,并且随着测站纬度的升高均没有出现明显的纬度效应。

基于冗余量测的GNSS多路径误差抑制算法

针对惯性/卫星组合导航系统中,全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)量测受多径效应影响的问题,提出了一种基于冗余量测的GNSS多径误差抑制方案。该方案包含了一个基于量测新息的GNSS多径误差卡方检验器和一个自适应Kalman滤波器。首先,通过卡方检验来判断量测新息零均值的特性丧失与否以检测GNSS量测中的多径误差。当检测到量测中存在多径误差时,自适应滤波器根据惯性导航系统的冗余量测估计出当前GNSS测量噪声协方差阵,以合理调节量测权重,增强滤波性能。最后,通过仿真与实际跑车试验,验证了该方案能够有效抑制GNSS多径误差,提高了导航精度。

GPS系统中的多径效应分析

本文研究GPS系统中多径效应引起的伪距测量误差．先分析镜面多径信号的时间延迟和由此引起的频带扩展，然后研究在用相于和非相于延时销定环跟踪PN码信号时多径信号对S曲线的影响和由此带来的伪距测量误差（多径误差），以及减小多径误差的方法．

一种基于误差包络的多径抑制性能评估准则

多径误差是全球卫星导航系统性能提升的主要障碍之一,相应地多径抑制技术也成为导航领域的研究重点,但是一直缺乏定量解析的多径抑制技术性能评估准则。提出了三项基于误差包络的多径抑制技术性能评估指标;首次推导了ELS技术和Double-delta技术的码跟踪多径误差公式,并结合已有的窄相关技术误差公式,给出了以上三种多径抑制技术的性能评估指标计算公式。结果可用于指导全球卫星导航系统接收机中多径抑制技术的参数设计。

GPS接收机跟踪环的多径误差分析

基于典型的GPS接收机跟踪环 ,研究了多径效应导致的码相跟踪误差和载波相位跟踪误差 ,得出了码相跟踪误差和载波相位跟踪误差与多径参数的解析表达式。计算机仿真表明 ,码相跟踪误差和载波相位跟踪误差随多径信号的幅度的增大而增加 ;码相跟踪误差和载波相位跟踪误差与多径信号的相位呈周期性变化 ;载波相位跟踪误差随多径延迟的增加而减少。

罗兰C与GNSS组合定位系统误差校正方法的研究

GNSS(Global Navigation Satellite System)导航系统容易受电磁干扰,且易受遮挡,在复杂电磁环境和遮挡环境中的应用受限。罗兰C系统是陆基无线电导航系统,具有发射功率大、抗电磁干扰强等优势,可以把罗兰C发播台当作GNSS系统的伪卫星来进行组合定位,能大大提高导航系统的可用性和可靠性。本文从理论上分析了影响组合定位性能的因素,并提出了校正—融合的组合定位算法用以修正罗兰C系统误差,并基于实测数据研究分析了北斗和罗兰C组合定位性能。研究结果表明,基于蒲城罗兰发播台,在4~8颗可用卫星资源的情况下,采用本文提出的组合定位算法,可以达到数十米至百米量级的定位精度;北斗和罗兰C组合定位能大大优化几何精度因子;在北斗单系统GDOP值越大时,组合定位精度的改善程度也越大;在GDOP小于30的情况下,组合定位性能和北斗单系统相当。

GPS接收机多径误差及窄相关性能分析

减少GPS接收机多径干扰的办法是采用特殊天线和在接收机中采取一定的措施。文中针对窄相关技术展开分析。重点分析影响接收机多径误差的因素及窄相关的性能,并给出仿真及分析结果。

北斗全球卫星导航系统试验卫星测距信号质量分析

目前,北斗全球卫星导航系统有5颗试验卫星发射试验信号。试验卫星数据质量分析是北斗全球系统信号体制验证的重要内容。基于单测站北斗试验卫星观测数据,采用伪距相位差组合和伪距多径组合方法,初步分析了试验卫星民用信号以及Bs频点信号伪距测量噪声和多径误差。结果表明,倾斜同步轨道卫星伪距测量精度优于中轨道卫星;在各导航信号中,B2a＋b信号伪距测量精度最高,具有最优的抗多径性能;B1C信号伪距测量精度最低,抗多径性能最差;Bs信号伪距测量精度较差,但优于B1C信号,且其伪距多径存在一个与高度角相关的系统误差,在高度角最大时可达0.5m。

基于BDS三频信噪比的多径误差检测技术研究

多径误差指间接波对直接波的破坏性干涉而引起的接收机与卫星的距离误差,具有时变特性,难以通过模型改正或差分技术等方法予以消除.但在存在多径干扰的情况下,同一颗卫星不同频率上的信噪比会发生波动,基于该特征,本文提出一种用信噪比检测多径误差的方法:基于北斗卫星导航系统(BDS)三频信噪比的多径误差数据,建立一个关于信噪比的统计量S■(实验环境)以及计算开阔环境(低多径环境)的检测阈值T,通过比较S■与T的大小关系来检测BDS卫星多径误差.实验结果表明:该方法可以有效探测BDS卫星多径误差,并基于检测阈值和位置精度因子(PDOP)的变化对该某段时间内的卫星予以剔除,获得更好的定位效果.

一种减少多径干扰的卫星信号跟踪环路设计

抗干扰技术是卫星定位导航领域中一项重要的技术,也是信号处理学科的一项重要分支。以减少卫星信号多径干扰为目的,结合多径环境下的卫星导航信号模型和卫星导航信号的跟踪捕获原理,设计出一种抗多径干扰性能较好的信号跟踪环路,该信号跟踪环路能在经典信号跟踪环路的基础上减少卫星信号的多径干扰,从而提高了整个卫星导航系统的抗干扰性能。

日本启用“引路”卫星定位系统

日本政府11月1日正式启用被称为日本版全球卫星定位系统的“引路”卫星导航定位系统。这一导航系统目前由4颗卫星组成。“引路”系列导航卫星作为美国GPS系统的辅助应用,可将GPS定位误差缩小到1米左右,如果使用专用接收器可将定位误差缩小至6厘米。日本计划到2023年将这一卫星定位系统扩充到7颗卫星,从而达到不依赖GPS系统也能实现高精度定位的目标。日本期待“引路”系统能够在无人驾驶和无人机等领域发挥作用。

基于贝叶斯神经网络的船用惯导定位修正方法

船用惯性导航系统(inertial navigation system, INS)通常采用与全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)组合导航的方式提高其长时间工作的定位精度。当GNSS失效时,其定位误差将随时间迅速发散。针对这一问题,设计了采用反向传播神经网络(back propagate neural network, BPNN)、根据INS原始输出数据拟合修正经纬度的定位修正方案,提出了基于Bayesian算法更新网络权重系数的方法,结合理论分析和试验研究确定了神经元个数与训练数据集的分配方案。实船试验结果表明,当GNSS失效时,在后续2 h,通过24 h历史数据训练得到的神经网络修正INS位置,相比INS独立工作时的定位误差,修正后误差均值下降了63%,误差最大值下降约50%,最小值下降至0。