北斗二号卫星系统创新成果及展望

北斗二号卫星导航系统是我国首个面向大众服务的空间基础设施,卫星系统是其中的关键组成部分,研究和总结其关键技术成果对于我国后续卫星导航系统建设具有重要意义。文章概述了我国卫星导航系统建设历程和主要贡献,论述了北斗二号工程特点和卫星系统的创新成果,重点介绍了以混合卫星星座、卫星平台技术、多频段多业务载荷兼容、星载核心产品设计为代表的一批技术成果,总结了北斗二号卫星开展的可靠性专项工作,简要说明了组批生产和高密度测试的经验。最后展望了下一代北斗卫星导航系统的技术发展,将全面提升系统的服务性能和自主运行能力,积极拓展特色服务,以成为国家综合定位、导航与授时(PNT)系统的核心组成部分。

北斗二号卫星导航系统运行末期卫星钟性能评估

截至2020年7月,北斗系统在轨工作的卫星包括15颗北斗二号卫星和30颗北斗三号卫星,其中北斗二号系统(BD-2)大部分卫星已经接近使用寿命甚至超期服役,对其卫星钟性能进行全面评估十分必要。利用2019年365天的星地无线电双向比对钟差数据,从钟差数据质量、频率准确度、频率漂移率和频率稳定度等方面,对包括4颗备份卫星在内的所有BD-2在轨卫星原子钟的性能进行了评估。结果表明,目前BD-2系统所有卫星钟运行状况良好,频率准确度为3.38×10^-11,漂移率为6.27×10^-14/d,万秒稳定度为9.93×10^-14,天稳定度为4.70×10^-14;其中4颗备份卫星的各项指标均未出现较大值,性能十分稳定,准确度为4.42×10^-11,漂移率为9.13×10^-14/d,万秒稳定度和天稳定度处于较好水平,分别为6.81×10^-14和3.15×10^-14。因此,所有BD-2系统在轨卫星钟的各项指标符合设计要求,为实现北斗二号系统向北斗三号系统的顺利平稳过渡提供保障。

香港地区非差非组合PPP-RTK定位性能评估

为探究非差非组合(UDUC)PPP-RTK模型定位性能,基于香港地区连续运行参考网(CORS)数据进行分析研究。首先采用服务端PPP-RTK模型处理参考网观测数据,得到对应区域的卫星、大气产品;随后用户站基于网端产品进行解算,得到各历元的位置结果;最后将PPP-RTK解算结果与单基线电离层加权(IW)RTK模型和电离层浮点(IF)RTK模型处理结果进行比较分析。结果表明,在大气产品约束下,PPP-RTK模型的单历元解算结果能达到99%以上的模糊度固定成功率,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、4 cm;多历元解算(静态仿动态)在任意时间均能实现首历元固定模糊度,固定解的平面精度、垂直精度分别优于1、2 cm。在没有大气约束的条件下,PPP-RTK静态仿动态解算在2~5 min内实现模糊度首次固定。经过比较,UDUC PPP-RTK在定位精度、模糊度固定成功率、模糊度固定速度面均远优于单基线IW RTK和IF RTK模型,可实现全天候、可靠的、实时动态的高精度绝对定位,在国防建设、交通运输、精密农业等领域具有更加广泛的应用前景。

BD观测数据仿真系统的设计与实现

基于北斗卫星定位系统的定位原理,对北斗卫星观测数据的生成进行研究,在此基础上,设计和实现Beidou(BD)观测数据仿真系统,该系统可根据已知测站的三维位置恢复得出该测站可接收的卫星信号并计算出星站之间的距离,并且可以模拟如卫星钟差、电离层延迟、对流层延迟等各种系统误差。

BDS-3精密单点定位时间传递综合性能分析

我国北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的建设已基本完成,因而,充分利用当前BDS-3进行精密单点定位(PPP)的时间传递亟需深入研究.本文从两方面来充分研究BDS-3 PPP时间传递:1)北斗二号卫星导航系统(BDS-2)、BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递;2)钟模型约束的BDS-3 PPP时间传递.试验结果表明:相比BDS-2 PPP,BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP结果平滑残差的均方根(RMS)值可减少约为34.5%和38.23%,960 s的稳定度分别提高35.81%和37.75%;相比传统的白噪声(WN)模型,基于钟模型的BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递所得平滑残差RMS值分别减少65.17%和74.42%;频率稳定度最大可提高80%.