可重构智能超表面在卫星导航系统中的应用展望

高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年,可重构智能超表面(RIS)因其可低成本、低功耗地控制波束传播方向而被极大关注,并在下一代移动通信中被视为能够提升网络容量和覆盖范围的主要关键技术之一,利用RIS来解决卫星导航系统中的天线问题具有较大的潜力,但同时也面临诸多挑战。基于下一代卫星导航系统的发展需求,本文简要介绍了RIS的基本原理及目前的发展现状,重点分析了RIS在卫星导航系统中的应用前景,并提出了需要解决的核心关键技术。

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。

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卫星轨道机动探测技术进展

针对轨道机动探测是各种空间任务的共性关键技术,是全球卫星导航系统(GNSS)精密定轨定位数据处理的首要工作,在卫星导航领域具有重要的研究意义,尤其是中国多星座构型的北斗卫星导航系统,轨道机动频繁,影响更为严重的现状,研究分析全球卫星导航系统(GNSS)卫星轨道机动探测技术的进展:概述轨道机动的概念、机动方式和机动时间;归纳整理目前GNSS卫星轨道机动探测中常用的技术方法,包括基于卫星轨道的探测方法、基于卫星广播星历的探测方法以及基于观测值的探测方法;总结各类卫星轨道机动探测方法的特点,并统计分析GNSS卫星的轨道机动频次与时段,指出随着GNSS卫星轨道机动探测方法的不断完善,实时及事后卫星轨道机动探测问题都得到了显著改善,促进了GNSS服务性能的进一步提升;最后,总结现有轨道机动探测方法的优势与局限性,展望GNSS轨道机动卫星数据处理中尚须进一步解决的重要问题。

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。

全球导航卫星系统时间精度分析

全球导航卫星系统具有独立的时间参考系统,即GNSS时间,并溯源至UTC时间。GNSS时间精度参数不仅影响定位和授时的精度,也影响不同GNSS系统之间时间偏差的计算和预报,进而对GNSS系统的互操作性产生影响。本文对GNSS时间标度的产生和维持进行了分析,并通过分析给出了其精度估计结果。

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。

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。

GNSS/INS组合导航中IMU参数设定与优化

针对惯性测量单元(IMU)参数设置不合理导致全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)组合导航无法充分发挥IMU性能的问题,提出了一套IMU参数设定与优化方案,建立了以GNSS短期中断期间导航漂移误差统计值、理论估计精度一致性以及IMU误差参数估计稳定性为评估对象的考核准则,使优化后的IMU参数可以确保GNSS/INS组合导航解算中状态预测方差阵的准确性,实现预测信息与观测信息权重合理分配,进而保障GNSS/INS组合导航最优性能。实测验证采用ADIS16465和ICM206022款典型车规级和消费级微机电(MEMS)IMU进行性能测试分析,测试结果表明:初始IMU参数与GNSS/INS组合导航算法适配度较低,无法得到最优组合导航结果;优化后,IMU参数在保障组合导航最优性能基础之上,也可实现理论估计精度与实际精度高度一致。

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。

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。

全球导航卫星系统进展及其对导航定位的改善

介绍美国的GPS和俄国的GLONASS全球导航卫星系统的新进展及GPS现代化的3个步骤,简评GPS与GLONASS的技术差异,并对Galileo和北斗导航卫星系统的前景进行讨论。指出导航卫星系统将进入一个多系统近百颗卫星并存的新局面,这将显著改善导航定位应用中的可用性、连续性、可靠性和工作效率,而用户也将面临多系统导航卫星信号优化使用问题。

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。

全球卫星导航系统课程实践教学研究

针对全球卫星导航系统课程教学过程中系统性理论知识点较多的特点,对该课程实践教学问题进行了探讨。提出了利用GNSS模拟器加强全球卫星导航系统课程实践教学的方法和具体应用。通过GNSS模拟器仿真全球卫星导航系统的工作场景,验证该课程理论教学所学知识,提高学生的学习兴趣,加深其对课程理论知识的理解和掌握。

4种全球卫星导航系统实时动态定位效果评估

提出对流层去相关的实时动态定位(RTK)方法,有效降低单历元对流层参数与高程的相关性,实现对流层延迟与高程的有效分离,从而实现毫米级RTK定位.采用上海连续运行参考站(CORS)网的11条长度从23km到90km的基线,比较忽略对流层延迟与估计对流层延迟的单历元最小二乘解、动态卡尔曼滤波与对流层去相关4种RTK方法,重点分析对流层去相关RTK方法分离对流层参数与高程的效果,结果表明,对流层去相关方法在平面与高程方向定位精度均为毫米级,且高程相比平面精度更高.

一种应用于全球导航卫星系统接收机的低功耗宽带压控振荡器

该文设计了一种应用于全球导航卫星系统（GNSS）射频接收芯片的新型低功耗小面积宽频率调节范围的压控振荡器（VCO）。根据全波段GNSS信号的特点,将VCO分成两个离散的频率工作区域,可分别对这两个区域进行功耗、相位噪声的优化,减小了VCO结构的复杂度,并节省了芯片面积。利用调谐曲线线性化技术,克服了传统的VCO控制电压有效调节范围窄的问题,使VCO在整个控制电压范围内调节曲线线性,减小了幅度调制转频率调制（AM-FM）,降低了相位噪声。测试结果显示,该VCO频率调节范围为49.5%,控制电压在0.1~0.9 V内,VCO增益（KVCO）恒定,当频率偏移为1 MHz时相位噪声小于-120 dBc/Hz,消耗电流2 mA,占用芯片面积为0.24mm2。提出的VCO在0.13μm 1P6M工艺上实现,已成功应用于全波段GNSS接收机中。

多卫星导航系统时间基准的统一设计及精度分析

为实现各个全球卫星导航系统时间系统的统一,从北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统及伽利略卫星导航系统时间系统的定义出发,对这些全球卫星导航系统的时间系统进行了分析比较后,选择连续的全球定位系统的时间基准为全球卫星导航系统时间系统的统一的基准,接着对全球卫星导航系统时间的存储表达精度引起的测距误差进行了分析,在比较了常见的时间计时法后,设计出满足不同需求的具有高精度表达的时间存储模型。

基于时间卷积模型的GNSS多路径误差削弱

多路径误差是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)短基线的主要误差源,考虑到GNSS多系统条件下,经典的恒星日滤波方法(Sidereal Filtering,SF)卫星的重访周期难以获取以及半天球模型(Multipath Hemispherical Map,MHM)需要大量数据支持的问题,引入了时间卷积网络模型(Time Convolutional Network,TCN),充分利用其对海量数据的深度挖掘能力,建立GNSS坐标序列中的多路径误差模型,并进行多路径误差的实时削弱。通过连续15 d的实验数据测试,结果表明,新方法克服了经典SF方法难以适用于多系统GNSS多路径误差的削弱,且仅需要1 d的训练样本,即可实现后续多天的多路径误差的实时削弱,其削弱效果明显优于MHM模型,表现出了良好的泛化能力。