多模卫星导航系统的RAIM算法研究

研究了多模卫星导航系统的RAIM(接收机完好性自主检测)算法,根据多模卫星导航系统的定位模型,基于最小二乘法的原理计算伪距残差,构造奇偶矢量进行故障检测和故障排除。在只有一个观测量出现粗差的前提下,仿真了GPS与多模GPS/GLONASS/Galileo系统下的卫星可见数和DOP(精度因子),对比了衡量RAIM算法可用性的水平保护门限值(HPL)及这2种系统下的故障检测率与故障排除率。仿真结果表明:与GPS相比,多模导航系统具有更多的可见星,RAIM算法的可用性更高,并且其故障检测和故障排除的性能更好。因此,多模卫星导航系统不仅能为用户提供更高的定位精度,还能为用户提供更好的完好性保障。

应用于多模卫星导航系统的G_m-C复数滤波器

提出了一种应用于多模卫星导航系统的5阶Gm-C复数滤波器,其带宽可设置为2 MHz和4 MHz,带内增益为10 dB,对带外信号和镜像信号均有40 dB的衰减,可以满足GPS、北斗、Galileo和GLONASS四种不同导航系统的要求。同时,引入一种新的低功耗滤波器自动调谐电路,可以对温度、工艺变化等各种因素引起的滤波器中心频率和带宽的偏差进行精确校正,保证了滤波器的正常工作和射频前端的性能。

一种惯导辅助下的多模卫星导航系统故障卫星识别方法

随着多模卫星导航系统的广泛应用,多星故障(包含跳变故障和慢变故障)同时发生的概率也伴随着卫星数增多而增大。目前常用的完好性检测方法难以实现多星故障的同时检测与识别,其中慢变故障的检测更是一大难点。针对此,本文研究了一种由惯导系统提供位置基准、基于量测量不一致性的卫星故障识别法。仿真结果表明,该方法可以简单有效地实现多星故障包括慢变故障的同时识别,具有较高的实用价值。

用于多模卫星导航信号接收的半球形阿基米德螺旋天线

平面阿基米德螺旋天线具有双向辐射特性,在实现单向辐射时会降低效率。将平面阿基米德螺旋天线共形到局部半球上可以得到一种新型结构的半球形阿基米德螺旋天线,分析了这种天线的结构特点,进行了仿真与实验,研究结果表明,在覆盖多模卫星导航信号工作频率的1.1-1.7GHz频段内,反射损耗小于-10dB,增益大于3.9dB,前后比大于3.6dB,相位中心稳定度小于2mm,可满足宽频带圆极化多模卫星导航共用接收天线的设计要求。

多模GNSS接收机中BCH(15,11,1)并行解码算法

北斗卫星导航系统B1信号使用BCH(15,11,1)编码,其空间信号接口控制文件提供的解码器由反馈移位寄存器组成,需要多个时钟周期解码,且与其他卫星导航系统解码结构不兼容.为此推导了BCH(15,11,1)的监督矩阵和校正子,设计了仅使用组合逻辑构成的解码器.仿真结果表明该解码器能够在一个时钟周期内完成解码,实现和操作都更简单,且与GPS、GLONASS卫星导航系统的解码器结构一致,简化了多模卫星导航接收机的解码设计.

多模GNSS伪码相关干扰机设计

在信息化战争中,多模卫星导航系统具有三维立体的更加精确的导航和定位能力。通过遏制敌方多模卫星导航系统的正常工作,对战争的胜利起着很重要的作用。本文设计了一种多模GNSS伪码相关干扰机,其利用与C/A码相似的伪码作为干扰信号,使多模GNSS接收机不能正确解调卫星信号,以使其失效。通过分析多模GNSS卫星导航系统的信号特点,设计伪码相关干扰信号,并进行了理论分析,表明使用伪码相关干扰信号所需功率较小。利用DDS芯片和单片机实现了多模GNSS伪码相关干扰机,通过试验验证,该多模GNSS伪码相关干扰机操作简单、干扰效果良好。

带有源偏置的系统级封装低噪声放大器模块

针对近年来快速发展的多模卫星组合导航技术需求,提出覆盖主流全球卫星导航系统(GNSS)频段(包括GPS、GLONASS、伽利略、北斗)的低噪声放大器模块.该低噪声放大器模块采用SIP封装技术,在一个3 mm×3mm×1mm的塑料封装内集成了低噪声放大器芯片及输入输出匹配电路等片外电路,封装外无需额外分立元件.低噪声放大器芯片采用低噪声的0.25μm GaAs pHEMT工艺流片.在芯片设计中,提出新型的有源偏置电路,可以抵御电源电压和环境温度的波动,使该低噪声放大器模块能够在复杂的环境中稳定工作.测试结果表明,该低噪声放大器模块在工作频段内噪声系数约为0.65dB,增益可达20dB,输入输出回波损耗小于-10dB,中心频率输入三阶互调阻断点为0.6dBm,电源电压为3.3V,功耗为15mW.

GPS/BDS系统间偏差特性及其对PPP影响分析

针对多系统融合精密单点定位(PPP)中存在系统间偏差(ISB)的问题,分析全球定位系统(GPS)与中国北斗卫星导航系统(BDS)的偏差特性及其对PPP的影响:给出GPS与BDS、北斗二号(BDS-2)与北斗三号(BDS-3)之间ISB的变化特性;并总结采用不同处理方式对GPS/BDS融合PPP定位的影响;然后分别将ISB作为白噪声、随机游走过程、常数和分段常数进行处理,分析ISB长短期变化特性。实验结果表明:1)ISB的日变化相对稳定,其日平均值与接收机类型有关,长期稳定性和变化趋势与分析中心产品有关;2)当使用非重叠频率的BDS-2和BDS-3观测时,BDS-2/BDS-3的ISB不为0,即BDS-2和BDS-3之间存在系统偏差;3)使用武汉大学卫星导航定位技术研究中心(WHU)的精密产品,依据ISB不同的处理策略对组合PPP进行处理,其收敛时间和定位精度有一定影响,其中采用30 min分段常数估计的ISB结果为最优。

一种有效的多模GNSS高维模糊度固定算法

高维模糊度固定是目前多模全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)数据处理领域的研究热点与难点。提出了改进的LAMBDA算法,并将其与现有方法组合,总结出一套完整的,适合于多模GNSS数据处理的高维模糊度固定策略。实测数据分析结果表明,采用改进LAMBDA算法可将多模GNSS模糊度固定Ratio均值由2.81提高至5.75;基线重复性在模糊度固定后大幅提升,验证了算法的有效性。该算法可广泛应用于各类多模GNSS数据处理实践中。

GPS/GLONASS/BDS/Galileo动态精密单点定位精度及收敛时间分析

全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)迅猛发展,在轨卫星数量不断增多,多系统轨道和钟差产品精度也在逐步提高,使得多模GNSS联合精密单点定位(precise point position,PPP)成为可能。分析了多模GNSS联合动态PPP精度及性能,给出了多模GNSS联合PPP算法;基于MGEX(Multi-GNSS Experiment)网数据,分析了多GNSS联合动态PPP在定位精度、收敛时间等方面的表现以及截止高度角对其产生的影响。实验结果表明,与GPS(global positioning system)单系统PPP相比,4系统联合动态PPP在精度及收敛速度上具有明显改善,E、N、U方向定位精度分别由1.24 cm、0.97 cm、3.59 cm提高到0.78 cm、0.77 cm、2.48 cm,收敛时间由22.7 min缩短为9.8 min。截止高度角的增加对单系统动态PPP性能影响很大,而多系统却保持了良好的稳定性。

ZHBDCORS Multi-GNSS数据质量分析

在北斗导航卫星系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)迈进全球服务之际,对珠海市北斗连续运行基准站(Zhuhai BeiDou continuously operating reference station,ZHBDCORS)系统2014年以来积累的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)连续观测数据进行质量检核,分析其质量变化原因,评估系统的BDS支持度。结果表明,ZHBDCORS站点接收机及解算软件均不可跟踪BDS-3信号,且未完全跟踪BDS-3卫星播发的BDS-2信号;部分基准站受观测环境影响,数据完整性差,多路径误差明显,应考虑迁站升级;同等观测条件下,BDS呈现更强的抗遮挡能力。