星下点观测的星载卫星导航反射信号海面风矢量极大似然估计

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量极大似然估计(MLE)反演算法直接利用两颗及以上导航卫星的星下点非镜向散射信号进行海面风矢量的反演,并提出风矢量搜索算法提高反演效率。通过搭建星载GNSS-R仿真平台验证算法的可行性和评估算法性能。结果表明:所提算法可直接利用非镜向独立观测模式下的多颗导航卫星散射信号反演得到海面风速和风向;多星观测可消除观测几何导致的模糊解从而将海风风向4个模糊解降至2个模糊解,但无法消除海浪谱的对称性导致的海面风向模糊解。在2~25 m/s的风速内,当信噪比(SNR)大于11 dB时,3星观测的风速均方根误差(RMSE)优于2 m/s,风向的均方根误差优于15°。

全球导航卫星系统反射信号几何关系数值分析

采用光学近似几何模型研究全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)的几何关系,对反射信号经不同路径传播所产生的等延迟区和等多普勒区进行了分析,对等延迟线和等多普勒线进行了数值推算和仿真。给出了几何模型中不同参量变化对等延迟区和等多普勒区影响的仿真结果。指出卫星高度角、接收机高度和速度是导致等延迟线和等多普勒线变化的主要因素。在此基础上,讨论了在遥感实际应用中等延迟区和等多普勒区的有效作用范围及提高时延多普勒分辨单元的方法。

轨道交通线路GNSS信号盲区列车定位模拟系统

全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)能够提供实时、高精度列车定位服务,采用基于GNSS的列车定位技术可减少列车运行控制系统的轨旁设备,简化车载设备,有利于降低轨道交通运营维护成本。对于地形地貌复杂、隧道较多的轨道交通线路,可能存在GNSS信号盲区,GNSS无法为运行列车连续提供可靠的列车定位信息,影响了基于GNSS的列车定位技术的应用。为此,文章采用软件无线电技术,开发了轨道交通线路GNSS信号盲区列车定位模拟系统,能够为线路上GNSS信号盲区生成列车定位模拟信号,使列车在经过GNSS信号盲区时能够获取到准确的列车定位数据,有利于扩大基于GNSS的列车定位技术的应用范围。在实验室内搭建测试环境,运行该系统生成单点静态定位模拟信号和区段动态定位模拟信号,与现场采集的卫星定位信号进行对比,验证该系统的可行性和有效性。

基于进退法的全球导航卫星系统反射信号镜面反射点的估计算法

通过研究全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)几何关系及其镜面反射点算法,确定镜面反射点问题为一维单峰凸函数极值搜索问题后,提出基于进退法的镜面反射点估计算法,并论述了进退法在镜面反射点位置估计中的理论可行性。该算法摒弃了传统算法思想中用角度去确定镜面反射点位置信息所带来的一系列问题和缺陷,转而采用计算最短反射路径长度来确定反射点的位置,不仅降低了算法的复杂性,更提高了镜面反射点的计算准确性。采用英国UK-DMC卫星于2004年11月16日测到的海洋数据来验证进退法的正确性,利用MATLAB仿真软件对进退法与传统算法进行了仿真结果分析。实验仿真结果表明:进退法可以正确估计GNSS-R镜面反射点的位置信息,并且具有迭代次数少,运算速度快,算法效率高的特点。

全球卫星导航反射信号遥感的镜面反射点快速估算

近年来,利用全球卫星导航反射信号(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)进行遥感应用已经成为遥感领域的新技术。镜面反射点是星载GNSS-R遥感测量和建模的主要参考点,其估算的精度和速度对GNSS-R遥感有着显著影响。提出了星载GNSS-R接收机测量中GNSS-R镜面反射点的快速估算方法。首先,总结了镜面反射点的几何特征。根据几何特征,进行了镜面反射点的粗估算。然后,提出了基于角平分线变步长校正精确估算镜面反射点的位置,并通过迭代实现了镜面反射点的精确定位。最后,通过仿真实验验证了所提算法具有较好的准确性和快速性。

全球导航卫星系统(GNSS)竞争格局和发展趋势研究

全球导航卫星系统(GNSS)的概念在不断地扩大并深化,也引起了GPS、GLONASS和GALILEO系统之间的竞争,从而推进了技术进步和应用开拓,以及产业发展。本文主要结合三大系统近期进展和未来计划作一评述,并得出若干有益的结论。

全球卫星导航系统数字中频信号再量化方法

GNSS抗干扰技术需要采用高位A/D量化,而现有接收机往往采用低位A/D量化,即在抗干扰前后采用不同A/D量化位数。为了不改变GNSS接收机的现有结构,因此需要研究如何将高位量化数字信号转换为低位量化数字信号。针对传统直接截取法带来信噪比损耗的问题,提出了一种基于自适应门限的GNSS数字中频信号再量化方法,该方法通过转换后低位信号的最佳概率分布即高斯分布不断调整再量化门限值,根据该门限值对高位数字信号进行再量化。理论分析并仿真比较了传统截取法和新方法再量化损耗,结果表明新方法具有更小的再量化损耗,并且针对提出的再量化方法对卫星信号进行捕获仿真,证明了该方法真实可行。

多GNSS系统兼容,合作促进共赢——专访全球卫星导航亚洲项目总协调员Rainer T.Horn

Rainer T.Horn先生是全球卫星导航亚洲项目总协调员,Space Tec管理合伙人。主要研究领域包括GNSS、哥白尼计划和空间政策等。Space Tec主要负责包括公共机构(如欧盟委员会,欧洲航天局,欧洲全球卫星导航监管局,欧洲议会等)在空间和空间应用领域的战略和技术咨询。在西安举办的第六届中国卫星导航学术年会期间,本刊记者专访了Rainer T.Horn先生,他针对全球卫星导航应用的相关问题给出了解答。

全球导航卫星系统干扰排查典型案例分析

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS),又称全球卫星导航系统,是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候三维坐标、速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。本文通过河北省工业和信息化厅保定无线电监督执法局开展的一系列全球导航卫星系统干扰排查典型案例,对此类无线电干扰的排查方法和形成原因进行了分析与研究。

GNSS线极化天线干涉信号反演土壤湿度算法测试

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-IR)测量土壤湿度已成为热门的研究课题。搭载低成本线性极化天线的智能手机可以方便快捷采集干涉信号信噪比(SNR)。分别仿真垂直和水平线性极化天线采集的GNSS干涉信号,给出2种极化方式下干涉信号SNR波形和反射率随卫星高度角变化的结果。对于垂直极化分量,电磁波会在入射角65°~85°左右时发生全透射,导致干涉信号振荡效果消失,而水平极化不存在该现象。同时,分别仿真右旋圆极化(RHCP)直射和左旋圆极化(LHCP)反射天线采集的GNSS信号,并计算直反射信号的幅值比。在仿真基础上分别利用不同极化天线进行实验,结果表明:采用线性极化天线采集的GNSS干涉信号振荡效果几乎不受卫星高度角的限制,可以为土壤湿度反演提供更多的有效数据,并且反演得到的土壤湿度与同位数据具有良好的一致性,两者的相关性达到0.95。使用搭载圆极化天线的双通道接收机采集北斗系统卫星数据进行对比,相关性达到0.91。对于不同的设备,智能手机采集的GNSS数据占用空间相对比于双通道接收机降低1%,且反演结果相关性接近,由于干涉信号提取直反射信号需要一定的振荡周期,故反演结果的时间分辨率要低于双通道接收机。

全球卫星导航系统中欺骗信号优化检测仿真

欺骗式干扰严重威胁着全球卫星导航系统(GNSS)民用接收机的安全,必须对接收机所接收到的信号进行欺骗信号优化检测。高级的欺骗式干扰能产生精细化的码相位和载波多普勒,致使传统的欺骗信号优化检测方法失效。针对上述问题,提出了一种基于欺骗信号重构的欺骗信号优化检测方法。方法在最大似然估计(MLE)定位技术基础上,通过最大化MLE的代价函数后进行欺骗信号重构,再从原始信号中减去重构的信号,最后通过检测残留信号的成分,进而检测出欺骗信号的存在。同时利用广义似然比检验(GLRT),给出了该方法的检测性能。仿真结果表明,上述方法能准确检测出欺骗信号,提高了接收机的抗欺骗式干扰性能。与已有的方法相比,提出的方法的检测性能更加优越。

GNSS反射信号陆面遥感应用综述

全球卫星导航系统(GNSS)发展至今已有半个多世纪,不仅可以为用户提供导航、定位和授时(PNT)服务,还可用于地球遥感,其应用超乎想象.本文基于GNSS反射信号(GNSS-R)的应用,系统介绍了GNSS-R的基本概念和信号特征,重点针对陆面遥感应用进行了综述,并就未来可能的发展方向做出分析,可为GNSS-R的应用提供一个重要的参考.

GNSS全球导航卫星系统的优势探讨

GNSS(Global Navigation Satellite System)是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。目前,可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS以及未来欧洲的Galileo。GNSS的双星系统(GPS+GLONASS)接收机是目前条件下GNSS的一个具体实现,完全有机的将GPS和GLONASS融为一体。GNSS使得全球导航卫星系统具备了前所未有的先进性和优势,提高了可见卫星数量,提高了观测精度和速度,最终极大的提高了生产效率。

关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考

全球导航卫星连续运行站系统可以维持相应地区的高精度、3维、地心、动态坐标框架,提供集约化的定位和导航服务,成为当前国际和国内发展迅速的一项基础设施建设。该系统可以广泛服务于国家大地基准、气象、地球动力学、地学灾害监测以及位置服务等领域。对在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统提出了方案,并从建设目的、建设原则以及建设方案等方面进行了讨论。

全球导航卫星系统的进展

介绍了全球导航卫星系统(GNSS)以及GPS现代化方面的进展,GLONASS的近况和GALILEO的现状及今后的发展;评述了如何减少电离层和对流层对无线电信号传播的延迟、多路径效应、接收机天线和卫星发射天线相位中心的变化、接收相位的模糊度等因素对卫星定位精度的影响;讨论了GPS单点精密定位(PPP)的优缺点。

遥感(RS)、地理信息(GIS)、全球导航卫星系统(GNSS)一体化融合研究

遥感(RS)、地理信息(GIS)、全球导航卫星系统(GNSS)被称为3S系统,是三种典型的空间信息处理技术,这三种技术可以独立完成各自的功能处理,也可以联合起来发挥出更加明显的业务优势。三种技术的融合应用在完成空间信息、时间信息与环境信息精准而快速的收集、整理过程中,建立了一个实力超强的技术体系,实现了众多领域的覆盖及突破。在互联网、云计算以及大数据等科学技术的推动下,3S系统功能更加趋于完善化、技术化、全面化和科学化,而伴随着5G时代的到来,3S一体化融合拥有了更多可能,是科技的进步,更是综合实力的展现。

基于黄金分割法的卫星导航信号镜面反射点预测研究

针对利用全球导航卫星系统(GNSS)反射信号进行遥感时镜面反射点位置获取精度低、迭代次数多、计算速度慢的问题,提出了基于黄金分割法预测镜面反射点的预测方法。研究了镜面反射点的特性及其几何关系,通过计算仿真,发现镜面反射点预测是一维单谷凸函数极值搜索问题。将卫星发射机和接收机的位置作为搜索区间,根据黄金分割法的搜索原则插入新的搜索点,依照路径最短原则逐步缩小搜索区间来获取镜面反射点的位置。实验仿真结果表明,所提出的算法具有精度高、反射路径最短、迭代次数少、收敛效率高以及运算速度快的特点。

全球导航卫星系统(GNSS)高动态抗干扰系统设计

在高动态环境下,由于干扰信号来向剧烈变化以及常用干扰抑制方法形成零陷较窄,使得干扰很容易移出零陷位置而导致接收机定位精度下降或失效,所以提高高动态下卫星导航的抗干扰能力是亟待解决的问题,研究高动态卫星导航抗干扰系统具有一定的现实意义。本文基于软件无线电思想,采用零陷加宽算法,设计了高动态条件下的卫星导航抗干扰系统,并仿真验证了系统的有效性。

全球导航卫星系统的进展及建设CORS的思考

介绍了GPS和GLONASS全球导航卫星系统的新进展,对GPS现代化的三个步骤作了简要介绍,对它和GLONASS的技术差异作了简评,对Galileo和北斗导航卫星系统的前景作了讨论。指出导航卫星系统将进入一个多系统近百颗卫星同时并存的新局面,用户将面临多系统导航卫星信号使用方面的组合、选用和最优化问题。讨论了全球导航卫星连续运行站网及其服务系统的构成和作用,及其在国内各地区各系统建设的概况。指出当前缺乏在国家级层面对全球导航卫星地面连续运行站系统的统一规划、设计、规范和标准。建议明确全球导航卫星系统的建设和管理的政府主管部门,建立全球导航卫星的国家级地面连续运行站系统,制定全球导航卫星地面连续运行站系统的国家级技术规范和标准,包括它的服务功能。

北斗卫星导航系统在轨信号监测与数据质量分析

导航信号质量监测平台由全向天线及高增益接收天线单元、监测接收机、下变频器、信号采集存储设备和PC信号质量分析软件组成,实现了在轨卫星的数据层长期评估和信号层精细分析。利用导航信号质量监测平台,对北斗、GPS、GLONASS等卫星信号的时域、频域、调制域、相关域、测量域等质量进行了评估,并对码减载波、码相位相干性和信号相关峰等关键指标进行了具体分析与比较。结果表明:目前北斗系统在轨信号质量与GPS信号质量相当,略优于GLONASS信号质量。