GNSS导航型接收机动态单点定位性能对比测试方法

为改善接收机自身定位性能,提高市场竞争力,全球导航卫星系统(GNSS)导航型接收机研制过程中需进行大量的定位测试和对比分析。动态情况下,接收机运动轨迹和实际接收的卫星信号质量实时变化,因此,传统的信号模拟器仿真测试方法不足以真实地反映接收机的定位性能。为反映各接收机的实际动态单点定位性能并能进行接收机对比研究,设计了一种动态单点定位性能对比测试方法,以轿车为移动载体在实际信号和真实环境中进行了验证试验。试验结果表明该方法可从观测数据质量和单点定位精度两方面实现三种导航型接收机的动态单点定位测试和定位性能对比。

GNSS接收机射频前端电路相位噪声评估方法

相位噪声是影响全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机性能的一个重要因素,在高性能的接收机设计中,射频前端电路的相位噪声评测是不可忽略的。传统观测相位噪声的方法主要是利用频谱分析仪等专业仪器来实现,其无法观测GNSS接收机射频前端电路(包含模数(analog-digital,AD)转换器)的相位噪声。分析了接收机相位噪声和热噪声在信号复平面域的表现特征,提出了在信号复平面域评估GNSS接收机射频前端电路相位噪声的方法,并对该方法进行了仿真验证和实测验证。利用相位噪声对信号在复平面实部和虚部影响不同的特点,对采集到的信号数字中频数据进行相干积分处理,定量估算接收机射频系统的相位噪声。结果表明,该方法具有较高的评估准确度,可以用于测量与评估GNSS接收机射频前端电路(包含AD转换器)的设计质量,预测接收机性能。

卫星导航地面试验验证的平行系统方法

应用平行系统理论,研究全球卫星导航系统(GNSS)人工建模、计算实验和平行执行的方法。首先构建GNSS平行系统框架,分析GNSS平行系统人工建模的关键技术,提出基于代理(Agent)的导航系统实体建模方法;然后根据计算实验需求,设计GNSS平行系统在人工建模、试验支持与运行维护等方面的计算实验方法及流程。在此基础上,给出GNSS平行系统的运行模式及其平行执行过程。最后,以GNSS平行系统在人员培训方面的应用为例,说明GNSS平行系统在实际GNSS运行维护方面的应用。研究结果表明,建立GNSS平行系统是提高GNSS建设和运行维护效率的有效方法。

北斗/GNSS授时性能评估及结果比较分析

授时是全球卫星导航系统(GNSS)的三大服务功能之一。针对GNSS授时性能评价指标和评估方法不统一的问题,研究了评估北斗/GNSS授时性能的关键指标,提出了一种北斗/GNSS授时性能评估方法。该方法以中国科学院国家授时中心保持的协调世界时UTC(NTSC)和国际权度局(BIPM)发布的UTC为基础,评估导航系统的授时性能,同时给出了该评估方法的不确定度分析结果。利用位于国家授时中心的GNSS系统时间监测系统产生的数据,评估并比较分析了BDS、GPS、GLONASS以及Galileo的授时性能。结果表明,在2021年的评估周期内,BDS、GPS、GLONASS和Galileo的时间传递准确度分别为13.8、4.5、16.8和4.2 ns,均符合导航系统性能的承诺。

BDS卫星空间信号异常探测及性能评估方法研究

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的空间信号异常会对用户的导航定位性能产生影响。异常信号的探测和性能评估对广播星历播发的空间信号(signal-in-space,SIS)的连续性、可用性和完好性等显得尤为重要。

北斗三号基本系统空间信号质量评估

全球卫星导航系统(GNSS)空间信号(SIS)质量直接影响了用户使用性能。北斗三号卫星不同于北斗二号卫星,将继续播发北斗二号老信号,同时新增播发B1C,B2a等新信号,多频多信号多分量的信号体制较北斗二号更为复杂,对导航卫星信号质量控制提出了较大挑战。2018年底北斗系统完成了18颗卫星组网,完成北斗三号基本系统建设并开始提供全球服务,有必要对北斗三号在轨卫星空间信号质量进行量化评估。传统空间信号质量评估方法侧重于单项的定性评估,而针对北斗三号复杂的信号体制,缺乏系统的、定量的分析结果。该文对标北斗系统接口控制文件(ICD),从功率特性、频域特性、时域特性、相关域特性和信号一致性等方面研究了不同参数配置对评估结果的影响,形成了一套面向新型调制方式和多频多分量复用信号的量化评估方法。基于40 m大口径天线的空间信号质量评估系统,对18颗MEO卫星进行了长时间监测跟踪和数据采集,首次对北斗三号卫星空间信号质量进行了全面量化评估。结果表明:北斗三号卫星空间信号质量良好,18颗MEO卫星一致性较好,符合ICD指标要求,可满足服务区内用户需求;评估方法可用于对后续导航卫星空间信号质量的量化评估。

导航电文设计与评估技术研究综述

卫星导航电文是卫星导航系统正常运行与性能保障的必备因素,对电文的设计与评估是卫星导航系统设计与建设的关键环节。本文从卫星导航电文的数据内容、电文结构、播发方式等几个方面,对目前不同的全球卫星导航系统的导航电文的发展历程、性能差异等进行了分析探讨,指出了当前导航电文设计与评估存在的技术问题,并对未来的相关技术和发展趋势进行了预测与展望。

西藏CORS站GNSS观测数据质量评估

2018年,西藏地区新建了30个全球卫星导航系统(GNSS)连续运行参考站(CORS),安装了国产南方接收机和天线,实现了无人值守、高可靠性的实时数据采集与传输。为评估新建成的西藏CORS站运行情况,以及国产GNSS接收机的工作性能,采用数理统计的方法分析了新建成的西藏CORS 2019年GNSS观测数据质量,并与中国大陆构造环境监测网络工程西藏地区CORS站的数据质量进行比对。通过分析可以看出,两个CORS网观测数据质量总体上差距不大,南方SOUTH NET S9接收机的性能基本满足CORS的应用需求,但相比于天宝(Trimble)NETR8/9系列接收机,还存在一些不足,主要表现为稳定性欠佳。

iGMAS BDS-3观测数据质量建模与应用

针对目前已有全球导航卫星系统(GNSS)数据质量分析软件模型中存在的可视化和批处理问题,提出了利用公式翻译器(Fortran)语言开发一款全球连续监测评估系统(iGMAS)多GNSS数据质量分析软件(MGQA)。该软件拥有可视化操作界面和批处理功能,可对多GNSS卫星信号数据从数据完整率、信噪比、多路径效应误差、电离层延迟变化率、周跳五个方面进行质量分析。采用该软件和GNSS数据预处理软件(TEQC)分别对全球定位系统(GPS)卫星观测数据质量进行评价,以TEQC的GPS数据质量分析结果为准确值,对比MGQA与TEQC软件质量分析结果,数据完整率中误差为0.27、信噪比中误差为0.85 dB、多路径效应误差中误差为0.046 m、电离层延迟变化率中误差为0.01 m/min、周跳中误差为1.67,二者结果具有高度一致性,验证了MGQA软件的有效性。基于iGMAS跟踪站观测数据,利用该软件对iGMAS各跟踪站接收BDS-3卫星信号的能力进行评价。结果表明:GNSS-GGR接收机在数据完整率方面表现的不如UB4B0-13478、CETC-54-GMR-4016以及CETC-54-GMR-4011接收机,CETC-54-GMR-4016接收机抗多路径能力较差,UB4B0-13478接收机削弱电离层延迟能力较差,GNSS-GGR接收机与CETC-54-GMR-4011接收机易发生周跳,且4种类型接收机对BDS-3卫星B2a频点信号的接收能力要强于B1C频点。