卫星信号地基增强系统的可靠性设计

介绍了针对卫星信号地基增强系统的可靠性设计方法,通过可靠性指标分配、冗余设计、维修性预计等方法解决系统设计中的问题;以使用可用度和不能工作时间等指标评估系统的连续正常工作能力,实现合理的卫星信号地基增强系统设计。

北斗星基和地基增强系统在宜涪高铁中的应用

针对山区铁路定位难题,基于宜昌至涪陵高铁项目,探讨北斗卫星导航系统中地基增强和星基增强技术的应用效果。首先,介绍山区铁路定位困难的原因,分析卫星定位在铁路安全运行和线路管理中的重要性;然后,详细描述基于地基增强系统和星基增强系统的空间定位精度测试方法。测试结果显示,基于北斗地基增强定位系统精度表现优异,内符合中误差<1 cm,外符合中误差≤2 cm;而基于北斗星基增强系统定位平均收敛时间在3 min以内,内符合中误差≤2 cm,外符合中误差<3 cm。研究结果表明,宜涪高铁星/地基增强联合定位能够满足铁路勘测的要求,在山区铁路的实际应用中具有广阔的发展前景。

重庆北斗卫星地基增强系统建设与测试

在完成重庆北斗卫星地基增强系统建设的基础上,针对重庆山地城市特点,采用有针对性的测试方法,对该系统进行了空间可用性、时间可用性、时效性等全面测试。测试结果表明,系统动态测量中平面、高程精度分别达到2 cm和3 cm,另外在空间可用性和初始化时间等关键指标较之传统GPS增强系统有较大的优势,体现了多系统融合的优势,也为北斗卫星导航系统在相关领域的推广应用提供了技术参考。

卫星导航星基增强系统及信号体制的比较

概述了美国广域增强系统(WAAS)、俄罗斯的差分校正和监测系统(SDCM)、欧洲的地球静止导航重叠服务(EGNOS)、日本的多功能卫星星基增强系统(MSAS)以及印度的GPS辅助静地轨道增强系统(GAGAN)的基本工作原理、现状及技术发展趋势。研究了SBAS L5、L1频点的信号体制,包括调制方式、扩频码生成方法、电文类型、电文编码方式等,并对信号体制进行了比较。为国内卫星导航星基增强系统的研究提供参考,同时给出了增强载荷信号体制的设计建议。

铁路BDS地基增强带状空间误差建模方法

铁路北斗地基增强网络是铁路精密工程重要基础设施,为线路周边区域提供全天候高精度时空基准与位置服务。铁路北斗地基增强观测网络常为带状分布,与区域面状地基增强网络存在显著的空间分布特征差异。为了实现带状网络场景下最优的位置服务性能,本文分析了铁路带状场景下距离相干模型(DIM)、线性内插模型(LIM)和最小二乘配置模型(LSC)3种空间相关误差修正数生成模型的误差传递规律,并结合实际铁路北斗地基增强网络进行高精度定位试验。结果表明:在铁路地基增强网络中,LSC网络边缘与外围位置均表现出良好的位置服务性能,平面和高程的实时定位精度优于2 cm,且随服务位置变化精度波动较小;LIM仅在网络边缘与其沿线方向处表现良好,精度可达2 cm,远离地基增强网络时,定位精度下降明显;DIM的定位精度与可靠性均较差。与区域面状地基增强网络不同,铁路带状网络场景下LSC的位置服务性能优于LIM和DIM。

基于北斗卫星导航系统的高精度监测在石化行业的应用

提出了基于北斗地基增强站、监测流动站与高精度连续监测系统的联合应用,为石化行业提供高精度安全监测解决方案,实现全天候连续可靠的实时在线监测,通过石化某油库的实际应用结果,证明方案的可靠性和稳定性。

基于5G和北斗卫星高精度定位的集装箱堆场作业智能化系统设计

为了实现集装箱堆场作业先进先出、后进后出等堆存策略动态调整,降低堆场翻箱率和作业成本,通过在堆场部署基准站和在作业设备上加装定位识别终端,实现动态划定堆存区和实时反馈堆箱情况等功能,并利用三维建模技术实现堆前模拟、堆中监控、堆后复盘,从而提高作业统计效率和堆场运营效率。

基于GNSS的地基增强系统信号质量监测阈值设计

针对载噪比和码/载波分歧监测量在信号质量监测(SQM)过程中出现的非高斯性导致阈值模型过于保守的问题,提出一种基于稳定分布的SQM监测量参数阈值算法。首先给出2种监测量基于高斯分布的阈值模型,然后推导基于稳定分布的监测量阈值模型,最后通过实测数据对稳定分布的阈值算法进行评估与验证。结果表明,稳定分布可更加准确地描述载噪比和码/载波分歧监测量,使阈值更加紧致地包络监测量参数,从而解决传统阈值模型过于保守、精确低的问题,降低系统风险,提升GBAS系统的完好性。

基于北斗卫星的铁路地基增强系统应用研究

北斗地基增强系统将卫星定位、计算机网络、数字通信等技术多方位结合,可以满足铁路对安全监测和运营效率的更高要求。介绍北斗卫星导航系统及地基增强系统,结合铁路特殊性提出铁路北斗地基增强系统的应用可行性及建设方案。

地基增强系统发展及应用

从GNSS定位原理出发,总结了GNSS定位误差的来源,并以GPS为例介绍了WAAS、LAAS、JPALS、CORS、伪卫星、LOCATA等几种增强系统及独立定位系统,指出了各个系统的优缺点和仍需解决的问题以及系统的应用领域,为北斗的地基增强系统建设提供参考。

GPS地基增强系统简介及其性能仿真验证

GPS地基增强系统主要用于增强卫星导航系统信息的完好性和提高导航精度,为飞机的精密进近和着陆导航提供服务。介绍了GPS地基增强系统组成结构、服务类型和主要服务信息种类,进而对信息完好性进行了简单说明。然后对GPS地基增强系统的误差源进行了简单描述,根据误差源模型建立地基增强系统的完好性数学模型。最后以A320飞机为飞行平台,通过仿真飞机在着陆过程中的水平保护级和垂直保护级,评估地基增强系统的性能。通过仿真分析,GPS地基增强系统能够满足CATⅢB类的精密进近和着陆导航要求。

基于北斗的地基增强系统飞行试验性能

地基增强系统(GBAS)以其全天候、减少飞行成本、提高机场吞吐量等优点,被视为下一代民航飞机主要的进近和着陆引导方式。在详细分析国内外基于GPS的GBAS系统相关资料的基础上,构建了基于北斗的GBAS系统,并在黑龙江鸡西市鸡西机场(JXA)进行了基于北斗GBAS的飞行实验。通过对基于BD与GPS的地基增强系统监测数据及保护级数据处理与对比分析,实验结果初步表明北斗卫星可以代替GPS作为中国下一代的GBAS导航源,并且本系统计算的完好性数据能够满足RTCA(航空无线电技术委员会)规范中对CATI类进近要求的定义。

华北区域分米级北斗地基增强服务系统构建及精度分析

利用国家级北斗连续运行基准站和省级区域北斗CORS站,基于国家卫星导航定位服务平台,通过改造和直接利用的方式,在华北平原构建了我国首个跨区域北斗分米级地基增强服务系统。经采用双频终端实地测试,该系统覆盖京津冀晋全部区域及内蒙古部分区域,采用GPS+北斗双模定位静态精度达到分米级,动态定位精度达到亚米级,单北斗模式定位精度略低,但仍在分米-亚米量级,极大地提高了我国北斗导航系统的高精度应用能力,拓宽了我国北斗民用导航的应用范围和领域,可满足高精度北斗实时导航、定位服务的应用需求。

北斗地基增强系统在地质灾害预警方面的应用研究

利用北斗地基增强系统作为基准服务,选择有代表性的典型滑坡和地面沉降区作为示范区,建立滑坡和地面沉降实时监测系统,提高对重点地区地质灾害的监测效率和预警能力,使得地质灾害监测预警更加实时和高效。

北斗地基增强系统网络RTK测试分析

基于北斗卫星系统在浙江省范围内均匀选取了45座基准站,开展北斗地基增强系统试验网建设。本文通过北斗地基增强系统试验网研究了北斗网络RTK的测试情况,通过比较在GPS\GLONASS双星、BDS\GPS\GLONASS三星及单北斗这三种模式下的网络RTK结果进行外符合精度统计,分析当前北斗定位服务测试情况及可用性。

北斗三号带状CORS系统基准站布设距离研究

针对传统的CORS系统在高速公路等带状区域场景下存在的定位性能不足问题,尝试通过构建单站RTK和多站VRS结合的带状CORS系统从而提升定位性能,并实地采集多组不同基线长度的北斗三频观测数据,测试在满足平面2 cm、高程3 cm的最大定位误差前提下,该种CORS服务模式下基站的合理布设距离。实验结果表明,在开阔、轻微遮挡和中度遮挡环境下,满足该定位精度的基线长度分别可以达到30 km、19.7 km、15 km,而对于更长的基线,其定位精度及模糊度固定成功率均明显下降,不能保证定位的可靠性。

北斗星基增强系统性能评估

以实际广播星历、精密星历和北斗星基增强系统(BDSBAS)增强报文为实验数据,通过计算BDSBAS轨道误差、卫星钟差、空间信号测距误差和BDSBAS格网电离层有效点、播发时间和电离层延迟误差6个指标,评估分析了BDSBAS空间信号的性能。结果显示:BDSBAS增强后的GPS卫星轨道误差在切向、法向、径向分别降低了34.57%,40.57%,30.90%;卫星钟差均方根降低了24.31%,卫星钟差标准差降低了16.8%;空间信号测距误差相比增强前降低了32.75%;BDSBAS格网电离层有效点覆盖了中国及周边地区;BDSBAS各点电离层延迟播发间隔均达到ICAO对精确差分定位的要求;电离层延迟在0°-5°N范围内误差在0.4 m以上,可信度均达到99.9%,在5°-55°N范围内误差小于0.4 m,可信度均为100%;BDSBAS水平定位误差提升超过25%,垂直定位误差提升超过50%,完好性均在99.9%以上。

双频双星座地基增强系统精度和完好性算法

针对单频单星座地基增强系统(GBAS)无法满足飞机III类精密进近与着陆导航性能需求的问题,提出了将北斗导航卫星系统(BDS)与全球定位系统(GPS)进行融合,构建一种新型的基于GPS/BDS的双频双星座GBAS。首先,分析了GBAS的工作原理,并对Hatch滤波器的误差进行了分析,给出了一种适用于双频GBAS的无码载偏离载波相位平滑伪距算法;然后,对机载完好性算法进行了研究,给出了H0和H1假设下的机载保护级计算方法;最后,进行了系统验证实验,实验结果表明,单星座GBAS不能满足飞机III类精密进近与着陆导航的性能需求,GPS和BDS融合后可见卫星个数得到提升,优化了卫星几何分布,进而使得系统的可用性由80.6081%提升到大于99.9999%。

基于共生调频数据广播的北斗地基增强系统设计和性能测试

探讨了共生调频数据广播(CDRadio)技术与北斗卫星导航系统(BDS)学科交叉技术创新所产生的基合导航系统(Kinhood System),也称BDS-CDRadio。该系统采用CDRadio广播技术传输卫星定位差分修正数据。它具有典型的信息共享性质,没有用户数量限制,没有通信系统的并发约束,时延短且稳定可靠;基合导航系统的发射端硬件设备基本共用原有广播设施,投入小、覆盖范围广,能够为海量大众用户提供成本极低的高精度实时导航定位服务。国家广播电视规划院和国家基础地理信息中心检测表明:基合导航系统数字和模拟信号同播时,播出的模拟调频信号符合国家标准;在数模功率比为-20 dB时,播出的数字信号与模拟信号达到同等半径覆盖;特别是在高动态场景下,接收广播方式的差分修正数据较移动通信方式具有更高的稳定性。

一种基于通信卫星信号转发的卫星导航信号增强方法

该文提出一种利用地球同步轨道(GEO)通信卫星信号转发实现卫星导航信号增强的方法。在信号发射端,利用卫星导航信号直接序列扩频(DSSS)的低功率信号特性,在满足一定通信信号误码率(BER)要求的前提下,将导航中心产生的功率受控弱卫星导航增强信号在所选GEO卫星通信频段上进行载波调制与转发。而在接收端,利用频移(FRESH)滤波器以及一定的自适应信号抵消算法,可有效去除强通信信号的干扰并分离出弱卫星导航增强信号。仿真结果表明,对于分离出的弱卫星导航增强信号,在其对应的功率控制范围内可具有较好的跟踪与捕获性能,由此也验证了所提方法的有效性。