北斗卫星导航系统和全球卫星通信系统

自古以来,北斗星就被赋予指引方向、分辨四季,中国人对北斗星有着熟悉而亲切的认知。北斗星由天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光七星组成,古代汉族人民把这七星联系起来想象成为古代舀酒的斗形;北斗星在不同的季节和夜晚不同的时间,出现于天空不同的方位,古人可以根据不同季节来分辨由摇光、开阳、玉衡、天权四星组成的斗柄所指方向:春,斗柄东指;夏,斗柄南指;秋,斗柄西指;冬,斗柄北指。

利用TDRSS星上导航系统为地球观测卫星精密导航

地球观测系统卫星ＥＯＳ－ＡＭ１的基本导航系统是ＴＤＲＳＳ星上导航系统，为成角仪器标校和例行操作提供精密位置和速度信息。本文给出实时导航性能评价结果，看一下基于ＴＯＮＳ的轨道和频率测定精度能否满足这一要求。

掩星观测中电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应

从Haselgrove和Budden方程出发 ,模拟了GPS信号在电离层中的传播过程。利用GPS/MET实验中 5组GPS和LEO卫星的实际轨道 ,分别模拟了无LEO卫星轨道扰动和有轨道扰动情况下的GPS信号在电离层中的传播 ,并生成了对应的电离层延迟量。以同步生成的模拟精度序列为参照 ,就掩星观测中电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应程度进行了估计和分析。初步结果显示 :在掩星观测中 ,电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应比中性层延迟要弱得多 ,这可能同采用了电离层掩星观测的采样频率比中性层采样频率低两个数量级的技术手段有关。

成熟因子映射的双系统选星方法

传统的选星方法通常以遍历为手段,在可见星较多的情形下往往计算量很大。常规的遗传算法通常固定交叉和变异概率,产生不必要的时间消耗。针对这些问题,提出了引入成熟因子映射交叉概率和变异概率的双系统遗传选星算法,目的在于快速地找到最优解或可接受的次优解。该方法以几何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)为适应度,构造单染色体种群,定义成熟度来指导交叉变异操作,再经过每代精英保留策略和隔代种群数量控制,最终搜索得到符合门限的可接受解。实验结果表明,在进化200代的条件下,成熟因子映射遗传算法比常规遗传算法的搜索时间平均节省约24.75%,引入种群数量控制机制后搜索时间进一步节省了约55.32%。该方法可以快速获得稳定数学期望的可用选星集合。

全球第五个卫星导航系统数据中心落户武大

近日，国际 GNSS（全球卫星导航系统）服务组织 IGS（International GNSS Service，简称为 IGS）正式通知，由武汉大学建设全球第五个 IGS 数据中心。 该数据中心将面向全球卫星导航定位用户免费提供国际 IGS 基准站观测数据、GNSS 卫星精密轨道、精密钟差以及地球自转参数等数据服务。它将改变我国卫星导航用户完全依赖国外数据中心的现状，使我国用户下载 GNSS 数据的速度从过去数十 KB 每秒提升至数 MB 每秒。同时，该数据中心将为我国北斗卫星导航系统的全球观测数据和精密产品提供全球发布窗口，并全面拓展北斗国际化应用。

定时测距导航卫星系统/全球定位系统(NAVSTAR/GPS)简述(一)

最近拜读了本校唐继权先生编著的《全球定位系统(GPS)测量》教材,受益匪浅。第一,它对本校传统测量教学是一个度的突破、质的转变;第二,为本校同行中有这方面高科技人才而感到兴慰;第三,授于唐先生教诲的弟子将是有幸。从1988年开始,由Wild Leitz china Limited向我省测绘专家全面介绍GPS技术。事实上,世界上先进国家在1987年以前已利用GPS技术完成了对南极考察的测绘工作。十余年来,GPS技术迅速发展,南方测绘仪器公司研制的NGS—200开创了我国GPS机的先列。为了使更多的人了解当今先进的测量技术,本文就GPS系统、GPS基本原理、GPS接收机、POPS—后处理软件、NGS—200GPS等五个方面进行分别阐述。

全球导航卫星系统（GNSS）基准站建设规范编制会议召开

2013年11月18-22日，全球导航卫星系统（GNSS）基准站建设规范编制会议在昆明召开。由中国地震局牵头实施的国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”和周家重大科技基础设施“中国大陆构造环境监测网络”（简称“陆态网络”）先后建成，通过编写规范，进一步总结以往的建设经验，为下一步做好项目的规范管理与推广应用工作奠定基础。

星基GNSS掩星事件预报方法分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)星基掩星观测时长通常仅有几十秒,特别是在升星掩星观测中,需要快速实现负高度角卫星信号的捕获跟踪,才能获得及时有效的掩星观测时长的问题,基于先验轨道信息辅助的开环跟踪技术,提出一种基于切线高度的掩星事件快速预报方法,以辅助掩星接收机快速捕获和跟踪GNSS掩星信号,从而保证掩星观测数据质量和有效观测时长:对地球局部曲率中心进行修正,得到更为精准的切线高度;然后设置掩星事件的判决条件,采用极值的方式快速预报出符合阈值的掩星事件;最后对全球内曲率中心和曲率半径进行分析。实验结果表明,曲率中心的修正距离最大值可至45 km,曲率半径波动范围可达到65 km,足以影响掩星探测的准确预报。基于气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC-2)实测数据的仿真结果表明,掩星预报的全球定位系统(GPS)掩星漏报率低于3%,格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)掩星漏报率约14.5%,且预报掩星开始时间大多提前5~10 s;证明基于切线高度的掩星预报方法能够有效地应用于星基掩星事件的预报,以辅助接收机准确捕获和跟踪信号,提升掩星观测资料的数据量和有效观测时长。

GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

基于GNSS极化掩星信号的降水观测数据周跳处理算法分析

利用全球卫星导航系统(GNSS)极化掩星信号提取降水信息是国际上新兴起的研究领域.针对在前期理论研究、仿真分析和地基试验的基础上,重点解决地基试验数据中的周跳处理问题.结合地基试验双极化载波相位数据的特点,系统对比分析了高次差法、多普勒观测值法等6种常用周跳处理算法的可行性和适用范围,进而研究对高次差法进行改进以解决人为确定求差次数问题,最后通过仿真分析及实测数据验证了该方法的可靠性和有效性.结果表明:该方法能够准确探测出无雨和有雨时水平极化载波相位和垂直极化载波相位的各类大小周跳,可有效应用于GNSS极化掩星信号的降水观测数据处理.

脉络3新一代导航卫星和“伪卫星”平台带来天基观测新变数

2018年12月23日,美国空军成功将首颗新一代全球定位系统卫星GPS III发射升空。较上一代卫星,GPS III具有更强大的信号系统,其提供的一种新的民用信号,可以与其他导航卫星兼容,这意味着数据精度的提升。因此,借助导航卫星的无线电掩星大气探测技术和依据GPS准确定位的探空仪等,未来性能的进一步提升成为可能。

苏联公布全球导航卫星资料

苏联最近表示,它的新一代全球导航卫星系统(Glonass)将向国际民航及海运的经营者们提供服务。这是苏联为其Glonass导航卫星取得国际承认而采取的一项重要措施。 苏联的全球导航卫星系统和美国的导航星(Navstar)/全球定位系统(GPS)所发射的信号均可由专用的接收机接收到。有了这两套导航卫星系统,将解除一些国家——特别是第三世界国家——的忧虑。

风云三号气象卫星掩星大气产品精度的初步检验

风云三号气象卫星C星于北京时间2013年9月23日成功发射,其上搭载了中国第一个以掩星方式探测中性大气和电离层大气的民用新型有效载荷——全球导航卫星掩星探测仪(Global Navigation Satellite System Occultation Sounder,GNOS)。GNOS可以接收GPS(Global Positioning System)导航卫星和中国北斗导航卫星信号,进而得到全球范围内的中性大气和电离层大气的探测结果。利用常规无线电探空资料,对GNOS接收GPS信号的掩星探测大气产品(包括折射率、密度、温度以及湿度廓线)进行检验,结果表明:在近地面至25 km垂直范围内,GNOS掩星大气产品折射率廓线和干大气密度廓线的平均偏差在0.5%左右,标准偏差在2%左右;温度廓线的平均偏差约为0.5 K,标准偏差约为2 K;水汽廓线的标准偏差在6 km以下为0.25—1.0g/kg。对于风云卫星首次尝试的掩星观测技术,GNOS掩星产品的精度基本达到预定目标,在未来还有改进的空间。

多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗(BD)和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统(GNSS)掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。

导航星全球定位系统

二十多年来,卫星导航技术获得了飞速发展。美国第一代导航卫星“子午仪”历经研究、试验、实用和改进等阶段,今天已成为美国唯一实用的导航卫星系统。目前。

“导航星”系统从24颗卫星减至18颗

美国的“导航星”全球定位系统于1979年8月进入全面工程研制阶段,原定发射24颗卫星,分布在三个轨道平面上,组成全球定位系统。现遵国防部长布朗命令,从24颗星减至18颗,这将节省大量研制经费(原计划到2000年共花85亿美元)。

GPS掩星技术低轨卫星计划的现状及进展

主要介绍了几个国际上已经实施的GPS掩星计划(GPS/MET,(?)rsted,Sunsat,SAC-C,CHAMP)和在研的(COSMIC,ACE)低轨卫星计划的现状及取得的进展。通过总结可知,下一代GPS掩星接收器应具有体积小、质量轻(几百克)、低功耗的特点;能提供实时的卫星物理状态参数;飞行器上的自主计算和控制;星上数据通信和命令解释;所有跟踪数据应符合厘米级精密定轨的要求;能提供掩星和海洋反射实验的测量。

全球导航定位系统GNSS的技术与应用

介绍了GNSS系统的发展过程及组成部分(GPS,GLONASS,GALILEO,BEID-OU),归纳了GNSS定位、GNSS-R、GNSS掩星、组合导航、嵌入式等技术,并对GNSS最新的应用领域进行全面研究分析,以及预测GNSS系统的发展前景。

欧洲ACE^+掩星观测计划

最近,欧洲制定了一个新的ACE^+掩星观测计划。它由4颗小卫星组成,分布在2个轨道面上。星载接收机可以分别接收GPS和Galileo(伽利略)导航星座信号,进行掩星观测。此外,4颗小卫星中的两颗卫星,携带X和K波段的发射机,另外两颗携带接收机,他们之间也进行掩星观测,测量电波振幅变化,独立反演对流层大气温度和水汽。计划创新之处在于,它以前所未有的技术和测量精度获得全球大量的电离层和中性大气的气象场资料。本文介绍ACE^+计划观测内容、卫星载荷、地面观测设备的数据处理技术,也给出该计划的应用前景。