GNSS卫星导航地基增强系统与位置云服务关键技术

针对地基增强系统自主研发了高精度增强参考站网络位置服务平台,通过与国际上代表性的平台系统比测,结果表明:网络RTK服务的初始化时间基本一致,相同测试点两个系统的精度相当,均实现了厘米级的RTK定位.北斗与GPS联合数据处理结果表明:联合解的57条基线在X、Z方向均优于1 mm,Y方向优于2 mm.与北斗和GPS单独解算相比,联合解算分别有55条和53条基线精度得到了改善,占总体的96.5%和93.0%.针对大规模CORS网络的多模GNSS数据融合、处理与位置服务问题,提出了建立位置无关服务和资源池的位置云服务的思想,实现数据处理与分析能力共享、多样性服务、广域无缝定位连接,为广域分布式CORS网络的信息获取、共享、处理和分析等提供了全新的理论基础.

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。

低轨卫星导航增强星座地基观测仿真系统设计

现阶段整星座低轨卫星观测数据的缺失制约了LEO卫星导航增强研究,针对该问题,本文设计了LEO导航增强星座地基观测仿真系统,构建生成了LEO星座伪距和载波相位观测值的仿真模型;介绍了仿真系统设计流程和架构、仿真地基LEO观测数据;使用RTKLIB进行了标准单点定位(SPP)和精密单点定位(PPP)解算,验证了仿真系统搭建的正确性,以及伪距和载波观测值仿真的正确性。结果表明,相较于只考虑几何距离的地基观测数据,该系统考虑各误差模型后观测数据置信度高,可用于支撑LEO导航增强星座定位研究。

北斗三号全球导航卫星系统服务性能评估:定位导航授时、星基增强、精密单点定位、短报文通信与国际搜救

本文给出了北斗三号全球导航卫星系统定位导航授时、星基增强、精密单点定位、区域短报文通信、全球短报文通信和国际搜救共6类服务的测试评估方法,并利用实测数据对各类服务的核心指标进行了评估。结果表明,定位导航授时服务方面,空间信号测距误差0.23 m(RMS),空间信号可用性99.44%,空间信号连续性99.99%,PDOP可用性100%,B1C信号全球定位精度水平方向1.31 m、垂直方向2.13 m(95%),B1C信号全球定位可用性99.93%,B1C信号授时精度14.7 ns(95%);星基增强服务方面,定位精度水平方向1.03 m、垂直方向2.60 m(95%)、具有垂直引导能力的一类进近(APV-I)可用性100%;精密单点定位服务方面,定位精度水平方向0.17 m(95%)、垂直方向0.22 m(95%)、平均收敛时间9 min;区域短报文通信服务成功率99.6%,服务容量1530万次/h(上行)、935万次/h(下行);全球短报文通信服务成功率96.46%,服务容量40万次/h(上行)、21万次/h(下行);国际搜救服务方面,搜救信号接收成功率98.3%(发射功率37 dBm)。

基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

卫星导航系统功率增强对区域定位服务性能的影响分析

在导航战中,卫星功率增强技术是提高战区军用接收设备抗干扰性能的重要措施。文中以walker 27/3/1星座为例,以满足战区中心4颗可见卫星的最小定位要求为目标,提出基于最优GDOP值准则和基于最少切换次数准则的两种卫星功率增强策略,从卫星功率增强区域的覆盖性、可用性以及控制的复杂性三个方面,仿真分析并比较了两种卫星功率增强策略下的定位服务性能。仿真结果表明,实施卫星功率增强在保证目标区域具备全时段服务能力的同时,还将对全球10～20%的区域形成部分时段覆盖,基于最优GDOP值准则的卫星功率增强策略和基于最少切换次数准则的卫星功率增强策略分别在GDOP值分布和控制复杂性方面具有优势,鉴于上述两种功率增强策略的特点及存在的不足,本文最后提出了一种折中考虑控制复杂度和服务性能的改进方案。

地基伪卫星导航系统的伪距精度估计方法

地基伪卫星导航系统的伪距和伪距变率精度对评估系统的导航性能或其信息与其他系统导航信息的融合意义重大。目前的伪距和伪距变率精度估计方法基本上都是针对卫星导航系统的,并且没有充分考虑地基伪卫星导航系统自身的特点。通过构造伪距和伪距变率精度观测量,利用地基伪卫星导航系统可产生较差定位构型的特点,提出了一种在外测系统定位定速精度较差且存在杆臂长度的情况下仍然能够获取准确估计量的伪距和伪距精度估计方法。仿真结果表明所提方法可有效地估计出伪距和伪距变率的精度而且具有较强的适用性。

G alileo系统对卫星导航系统的增强作用

介绍了正在建设的G alileo系统,从卫星导航系统的星座、完备性、通讯能力、求解载波相位整周模糊数能力以及对系统轨道漂移影响抑制能力五个方面入手,研究了G alileo系统对空间飞行器导航的增强作用。最后通过仿真研究,进一步分析了G alileo系统在空间飞行器导航应用中的增强作用。

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。

低轨互联网系统在导航增强服务中的应用前景及挑战

近年来卫星通讯技术迅猛发展,低轨互联网系统依托其传输速率高、能够进行大规模远程数据传输的优势,以及低轨星座自身具有的距离地球近、信号落地功率高、空衰小、几何变化快的特点,有望弥补卫星导航系统在播发速率和信号衰减方面的缺陷,解决当前传统卫星导航系统落地率较低和实时精密单点定位(PPP)收敛时间过长的问题。在具体工程实现上,低轨星座可发挥四个方面的作用:一是作为“天基监测站”实现当前全球导航卫星系统(GNSS)的信息增强;二是可作为“导航信息源”,实现信号增强和信息增强;三是作为卫星导航系统的补充和备份,独立维持时空基准;四是实现卫星通信业务与导航增强业务融合建设,在用户层次实现“通导一体”。将低轨互联网星座导航增强总体设计与GNSS运行服务的现状相结合,实现优势互补,可提供覆盖面更广、精度更高、更加稳健的时空服务。本文简要介绍了国内外低轨卫星发展现状,分析了低轨卫星在导航增强方面特别是在广播星历参数设计和低轨星座构型等方面的关键技术,重点讨论了低轨卫星在天基监测信息增强、信号增强和通导一体方面的应用及效益,总结了低轨互联网卫星导航应用发展的前景及挑战。

国外卫星导航星基增强系统发展概况

单纯依靠卫星导航系统,哪怕是目前定位精度最高的GPS系统,也无法满足一些对定位精度要求比较高的应用需求,比如航空领域的飞机精密进近等。因此,针对这一需求,尤其是来自航空业的迫切需要,许多国家都发展了自己的卫星导航增强系统。

国外卫星导航增强系统发展概览

卫星导航增强系统是卫星导航系统建设中的一项重要内容，堪称卫星导航系统的“能力倍增器”。目前的卫星导航系统尽管已经在各个民商用领域应用广泛，并且成为各大军事强国军用发展所不可或缺的一环，但由于技术和系统的局限性，在某些领域如航空精密进近等仍无法满足需求，需要增强系统将其能力加以提升。

卫星导航增强系统讨论

回顾了卫星导航增强系统的由来和发展,讨论了卫星导航增强系统的使命及组成,介绍了卫星导航增强系统的演进及部分亮点,探讨了卫星导航增强系统的实质及关键技术,最后对卫星导航增强系统作了讨论、展望与评论。

江西昌九高速公路北斗卫星导航增强系统

江西新一代国家交通控制网和智慧公路示范工程,依托江西省昌九高速公路及江西省高速公路网发展和服务需求,以国家交通控制网为技术主线,以实现车道级运行管理应用和车辆级协同控制为目标。本文详细介绍了示范工程的重要组成部分:高速公路北斗卫星导航增强系统,包括系统构成、系统功能、建设方案、技术要求等。

北斗地基导航增强系统布站设计

地基导航系统在复杂的地形地貌环境中有较强的区域覆盖能力，其在一定程度上解决了北斗卫星导航系统在特定使用场景下存在的卫星遮挡严重、定位精度不佳、抗干扰能力不足等问题。本文重点针对北斗地基导航增强系统基站布设问题进行研究，指出北斗系统不同点位用户可见卫星具有空间位置上偏向一侧的特点。分析结果表明，北斗地基导航基站布设，应以可见GEO卫星平均方位角为中心，布设在其对称位置的服务区边界附近，并通过小范围内的遍历搜索优化布站方案，达到减少搜索范围，提高计算效率的目的。

全球导航卫星系统辅助与增强定位技术要点分析

全球导航卫星系统定位技术-辅助性系统是在传统卫星定位的基础上进行扩充,将无线网络技术运用在上面与之结合,有无线网络技术的各种优点。辅助系统数据大大缩短了定位所需的时间,即使是在信号非常弱的地方依然可以定位,另外它还使传感器的灵敏度大大提高。但该辅助系统还存在着一定缺陷,它必须满足特定的观测条件才能使用,一旦这些条件不符合,就无法进行定位。所以如何通过其他路径来满足定位的条件,成为辅助系统定位技术成功的关键,文章就该项技术进行深入剖析。

卫星导航系统功率增强子星座优化设计与性能分析

卫星功率增强技术是提高区域导航信号抗干扰性能的一种有效措施,在卫星导航全星座中优选出卫星数量少、服务性能优的功率增强子星座,是新一代卫星导航系统建设迫切需要解决的问题。因此提出基于卫星数最少准则的功率增强子星座优化设计方法,详细介绍设计流程、数学模型及最优解搜索策略;定义了可用性水平、精度水平和覆盖范围等指标评估功率增强子星座性能;以GPS为例,分别针对覆盖点目标和区域目标两种应用背景进行功率增强子星座优化设计及性能评估。分析结果表明:全球范围内任意目标点进行功率增强需要12~17颗卫星;实现对我国沿海地区的连续覆盖需要18颗功率增强卫星;覆盖整个亚太地区则需要全星座24颗卫星都具备功率增强能力,这样才能满足其连续性和精度要求,此时最优功率增强子星座的服务范围可扩充至全球区域。

双系统卫星导航增强系统研究

提出了对双系统组合定位的增强方法，详细研讨了双卫星导航增强系统方案。该方法提高了卫星导航系统信息的安全性，在特殊时期，在某一系统不能使用时（如GPS），仍能利用其它卫星导航系统提供定位服务；通过地面差分修正站播发双卫星导航系统之间的系统时差以及地面差分修正站视界内所有卫星的伪距修正量，提高了卫星导航设备的可用性和定位精度；同时增加了信号的完好性，提供的冗余信息增加，使接收机自主完好性监测（RAIM）方法更易鉴别出故障卫星。

卫星导航广域增强系统结构及特点

介绍了卫星导航广域增强系统(WAAS)产生的原因和发展现状,分析了美国广域增强系统采用的全新概念、系统结构以及主要关键技术等特点,包括星座增强、服务区栅格化监管、完好性监测与处理结构、完好性通道、兼容与互操作设计等。在此基础上,指出为了提高GPS民用应用,应该加快我国卫星导航增强系统与国际同类GPS广域增强系统开展国际合作,建立起统一、兼容的系统接口与服务标准,实现全球联网与全球覆盖,真正使这套系统的效能最大化。

北斗卫星导航系统功率增强选星策略设计与性能分析

导航战中,卫星功率增强是提高战区卫星信号抗干扰能力的重要手段。以北斗二号(BDS-2)及北斗三号(BDS-3)星座为例,提出一种功率增强卫星选择方法。该方法利用卫星轨道预报信息,基于几何精度衰减因子(GDOP)阈值及功率增强卫星数量区间阈值信息,规划卫星功率增强选星策略。静态标准单点定位测试结果表明,该方法可减少功率增强卫星数量,并保证标准导航服务性能。