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。

船载北斗卫星导航系统(BDS)接收设备性能标准

全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）由美国于1970年建设，其前身是一套专为美军研制的定位系统，出于军用考量，为防止敌方通过定位信号截获美军位置，定位系统被设定为单向传输（即GPS接收机只接受卫星信号，而不向外发射信号），这一特性也为GPS面向民用领域奠定了基础［1］。打开GPS，地球上空的卫星在几分钟之内就会锁定你的位置，并告诉你行进的速度、所处位置的海拔高度……。现在，世界上可以提供精确定位的全球导航系统共有四种：美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GLONASS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（GalileoSatelliteNavigationSystem）和中国的北斗卫星导航系统（BeidouSatelliteNavigationSystem，BDS）。目前美国的GPS最为成熟，覆盖面也最广。

船用卫星导航接收机测试标准的发展

本文主要阐述了船用卫星导航接收机标准的发展情况.分析国外相关技术标准的关键指标和发展趋势.重点对IEC船用GPS.GLONASS和Galileo接收机的标准进行了对比分析,为我国发展北斗船用卫星导航接收机测试标准的提出了建议。

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。

卫星导航系统接收机原理与设计——之十一(上)

6接收机类型根据不同的用途和评价标准,卫星导航接收机可以分成多种类型,按用途可以分为定位/导航型（POSITIONING/NAVIGATION RECEIVER）、授时型（TIME TRANSFER RECEIVER）、大地测量型（SURVEYING RECEIVER）、差分型（DIFFERENTIAL GNSS RECEIVER）等四类。按动态性能可以分为高动态型（X型）、中动态型（Y型）、低动态或静止型（Z型）接收机。

一款低噪声卫星导航接收机射频前端的设计

基于0.18μm RF CMOS工艺,采用低中频系统结构,设计了一款可应用于全球定位导航系统(GPS)L1频段和北斗二代(BD2)B1频段的低噪声卫星导航接收机的射频模拟前端芯片。该前端包括低噪声放大器、无源混频器、中频放大器、复数带通滤波器和数控可变增益放大器。其中低噪声放大器采用电流舵技术,与无源混频器一起,提高了射频前端的1dB压缩点输入功率(Pi(1dB)),有效地改善了系统的线性度。测试结果显示,在GPSL1频点,系统的最大增益107.2dB,噪声系数达到1.8dB,动态增益66dB,镜像抑制比约为39.54dB,Pi(1dB)为-41dBm,电源为1.8V时,消耗电流16mA,芯片面积1.7mm×0.8mm。

基于导航接收机的GNSS弱干扰检测识别技术

全球卫星导航系统(GNSS)已广泛地应用于各种军民系统中,但由于GNSS信号弱,同时民用信号格式是公开的,因此极易受到各种无意或有意的电磁干扰.对于GPS L1 C/A码,高于-160 dBnVHz的噪声就会对接收机的捕获造成干扰,而频谱干扰监测设备的监测灵敏度通常为-150 dBm/Hz,因此无法实现卫星导航弱干扰信号的监测,并且通用的频谱监测接收机也无法实现卫星导航欺骗干扰监测.针对利用导航接收机的输出信息,提出了联合接收机输出的自动增益控制(AGC)、载噪比(C/N_(0))及位置信息实现了卫星导航弱压制干扰和欺骗干扰的检测与识别.通过搭建实际测试环境,测取实测数据对本文的方法进行验证,测试结果表明,本文的方法能够实现欺骗干扰和压制干扰的检测与识别,检测准确率能够达到96%,压制干扰和欺骗干扰的识别准确率能够达到94%.

抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术

载波数字振荡器(NCO)是导航接收机中对接收信号进行载波剥离处理的关键部分.在接收机的基带数字信号处理模块中,NCO通过量化位宽和地址字长分别对本地载波信号的幅值和频率进行量化,即通过存储器数据的位宽和深度设计本地载波.在给定输入信号/干扰动态范围下,根据本地载波的特点,优化设计了载波NCO中只读存储器(ROM)的幅值量化位宽和地址字长,使其适应实际工程需求,在保证信噪比(SNR)损耗和频率误差的条件下避免了本地载波存储的冗余.实验结果表明:从需求出发设计导航接收机本地载波的最优位宽和深度,可保证数字下变频SNR损耗小于0.1 dB,本地载波实际输出频率相对误差小于0.1%,且最优位宽和深度小于优化前,减小了存储资源占用率,有效地提高了本地载波输出信号在动态信号和干扰下的适应性.

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。

全球卫星导航系统国际委员会服务性能提升工作组中间会议在上海召开

2011年5月17日，由上海交通大学航空航天学院和中国航天咨询公司联合承办的全球卫星导航系统国际委员会（ICG）GNSS服务性能提升工作组（WG-B）中间会议在上海斯格威铂尔曼大酒店召开。GNSS服务性能提升工作组的总体目标是增强全球卫星导航系统服务性能，致力于改善GNSS接收机多径效应、GNSS室内应用、GNSS应用等。

GNSS接收机在探月三期中的应用研究

探月工程对飞行器导航系统的性能提出了更高要求,因而有必要研究GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)接收机在探月任务中的应用。以探月工程三期为应用需求,开展地-月-地转移过程中的GNSS接收机可用性分析、GNSS信号特性分析;并针对低信噪比环境下的高灵敏度接收机系统应用进行设计,采用弱信号捕获算法和弱信号跟踪算法实现-175dBW的灵敏度;最终采用基于轨道动力学模型的卡尔曼滤波方法实现了GNSS自主定轨算法。仿真表明:GNSS接收机在60 000km以下的地-月转移和月-地转移弧段能够为探月飞行器提供100m以内位置精度的导航服务。

GNSS软件无线电接收机及典型案例

介绍了GNSS软件无线电接收机和它与传统接收机相比的优缺点,并引述了典型的GNSS软件接收机及其应用。

北斗卫星导航国际标准化工作进展与展望

在介绍北斗卫星导航国际标准化工作现阶段取得成绩的基础上,立足顶层全面分析当前卫星导航国际标准化工作的形势,结合北斗面向国际的应用推广实际需要,给出需全面开展北斗国际标准化的整体工作思路,并提出后续工作的建议。

GNSS软件接收机中相关捕获算法研究

为了适应全球卫星导航定位系统(GNSS)接收机的发展趋势,研究了一种GNSS软件接收机捕获多个星座卫星信号的相关捕获算法.该算法可以同时接收和处理GPS和Galileo两个系统L1频段内所有民用信号,通过仿真分析了影响算法性能的因素——本地复现序列数,并给出了利用Simulink和程序实现的算法来捕获两个系统民用信号的结果.结果表明,该算法可以很快地捕获到系统信号,具有灵活、方便、简单的特点,对软件接收机的设计有指导意义.

GNSS伪距单点定位及其实现——GNSS卫星导航定位方法之一

GNSS伪距单点定位,是一种较简易且非常实用的卫星导航定位方法,用户只需使用一台GNSS信号接收机,就能够全天候、全天时和全球性地测量运动载体的7维状态参数,本文简要地论述了GNSS伪距单点定位的基本原理及其实现。

现代GNSS接收机内部噪声水平评定

一、引言GNSS（Global Navigation Satellite System）泛指全球导航卫星系统,包括GPS、GLONASS、Galileo和中国北斗等全球卫星导航系统中的一个或多个。GNSS星座系统日益丰富,导航卫星系统的性能也得到了提高,人们期望GNSS系统能够提供更高的准确度。

GNSS接收机晶振频率稳定度仿真分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)提供的高精度定位、导航及授时(PNT)服务以精密测量的传输时间为基础,然而GNSS接收机中普遍采用的频率源为稳定度较差的晶振的问题,提出一种对GNSS接收机晶振频率稳定度进行分析和建模的方法:根据GNSS接收机晶振频率稳定度受随机频率误差及老化率的影响的原理,给出晶振随机频率误差及老化率的数学模型;并根据不同随机频率误差成分仿真相应的各项晶振随机频率误差序列;同时基于LAG1自相关法辨识不同时期主导的随机频率误差类型,定性分析其对晶振频率稳定度的影响。实验结果表明,提出的方法可为GNSS接收机晶振设计及频率稳定度能评估提供参考。

强信号下GNSS接收机前端处理引起的相关损耗

在全球导航卫星系统(GNSS)信号质量监测及GNSS射频(RF)信号模拟器测试等应用中,有用信号功率往往远高于噪声功率。针对二进制相位移位键控(BPSK)和二进制偏移载波(BOC)调制信号,首次研究了这种强信号条件下接收机带限滤波、采样和量化(BSQ)引起的相关损耗。首先分析了不考虑量化作用时由滤波和采样引起的损耗;然后分析了不考虑前端滤波时由量化和采样引起的损耗,推导了相关损耗的解析表达式并得到了量化器的最佳量化间隔;最后,对于滤波、采样、量化共同作用引起的损耗,采用蒙特卡罗方法仿真分析了GPS L1 C/A信号在不同滤波带宽和量化比特数下的归一化相关功率,探讨了根据仿真结果拟合相关损耗解析表达式的方法以简化分析。

一种用于软件定义多GNSS接收机的窄带干扰检测、表征和抑制新方案

芬兰国家土地调查局地球空间研究所导航定位部的Nunzia Giorgia Ferrara等在2018年8月2日在线版《GPS Solutions》上首次发表的文章指出,由于卫星信号到达地球表面时功率非常低,全球导航卫星系统接收机容易受到各种类型的射频干扰,因此有必要研究抗干扰对策。

时空信息传输的守护者--国产高精度GNSS接收机的逆袭

2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统将中国人千百年来“寻路靠北斗七星”的经验变成现实,也彻底改变了中国人的生活方式。