基于北斗三号星基增强系统的船舶定位应用研究

文章提出了一种广域导航定位增强技术,基于北斗三号星基增强系统(SBAS)的船舶定位技术,定位精度可达4m以内,可有效保证船舶在航行与靠泊过程中快速、精准的定位,提高了船舶航行应用服务的精度、连续性、可用性、完好性。对深入推广和完善海上北斗星基增强系统的应用具有重要意义。

第二代星基增强系统GATBP的PPP服务模糊度固定效果

为验证第二代星基增强系统GATBP PPP服务的模糊度固定效果,使用与观测值相关的信号偏差改正数对卫星硬件延迟进行改正,利用LAMBDA方法分别固定宽巷和窄巷模糊度,获得固定的单差无电离层组合模糊度。使用GATBP精密产品对10个MGEX测站7 d的观测数据进行PPP解算,并与CODE精密产品解算结果对比。结果表明,使用GATBP产品的宽巷和窄巷模糊度固定率平均值分别为95%和30.2%,水平方向定位误差RMS优于10 cm,三维定位误差RMS优于15 cm,相位观测值残差RMS优于3 cm,对流层估计误差RMS优于1.5 cm;使用CODE产品的宽巷和窄巷模糊度固定率平均值均在95%以上,相位观测值残差、定位误差和对流层估计误差均显著小于GATBP产品。

分区综合改正:服务于北斗分米级星基增强系统的差分改正模型

针对分米级星基增强服务的需求,提出一种满足用户基于相位观测值进行单站定位的分区综合改正模型。该模型利用参考站网的观测数据,实时计算参考站对每颗卫星伪距和相位观测值的综合改正数,并将综合改正数按照分区的方式编排到广播电文并广播给用户使用。本文介绍了模型的原理,并分析了参数播发频度、用户站与分区中心距离等因素对用户定位的影响。建立基于分区综合改正数的星基增强数据处理系统,采用分布于中国不同区域的北斗观测站数据对系统性能进行评估。结果表明,双频用户动态定位平均10min内收敛至误差小于1m,平均平面精度能达到15cm,高程精度达到20cm。

北斗星基增强系统性能提升初步评估

介绍了北斗星基增强系统及广域差分改正数算法.采用10个测站6d的相位平滑伪距和相位观测数据,初步评估了北斗星基增强系统性能提升后的用户定位性能.结果表明:用户相位平滑伪距增强定位精度在东、北和天顶3个方向上分别达到0.3m、0.4m和0.8m,相对于普通导航平均三维提高了53%;基于精密单点定位技术的用户相位增强定位坐标平均在7min内收敛到1m以内,收敛之后水平坐标精度能达到0.1m,高程坐标精度能达到0.2m,两项指标都优于基于外部后处理精密轨道钟差的精密单点定位结果.

星基增强系统接收机中的导航比特同步设计与性能仿真

星基增强系统(SBAS)中导航电文速率为500符号/秒,针对其弱信号时找导航比特边界难的特点,提出了基于最大似然算法的比特同步算法,给出了在SBAS接收机中比特同步的应用公式和实现方法,并进一步创新性地设计了包含有软判决和多次判决的比特同步综合流程;最后在多种导航比特分布的情形下,对最大似然比特同步算法进行了不同载噪比下的性能仿真,确认了此算法在接收信号很弱时仍然有效。

BD星基增强系统格网电离层延迟算法

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。

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。

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。

星基增强系统技术发展及应用研究

全球导航卫星系统(GNSS)是实现基于性能导航(PBN)的重要手段,星基增强系统(SBAS)对GNSS进行增强使其能够满足民航的高完好性标准要求。本文介绍了SBAS的概念和原理,并以广域增强系统(WAAS)为例,详细介绍了SBAS的系统架构、数据处理流程、系统运行及管理和系统应用与服务,分析了SBAS的航空应用方法,并指出了利用双频多星座SBAS实现CAT-I精密进近的发展趋势和SBAS拓展到其他行业的应用趋势。

星基增强系统10参数广播星历拟合分析

为满足多种卫星轨道的应用需求,在星基增强系统新增的L5信号接口中重新设计了一种10参数星历模型。使用2016年北斗卫星系统地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星的精密轨道数据,在内符合精度、拟合成功率以及运算速度等方面,分别评估了10参数星历模型在这些卫星轨道上的拟合效果。试验结果表明,10参数星历模型可以保证10^(-3)cm左右的内符合精度。但地球同步轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星的拟合成功率分别为89.36%和99.17%。尝试去除idot参数以解决拟合失败的问题,结果表明,该处理可以实现100%的拟合成功率,但拟合误差有所上升,且对不同的轨道类型,拟合运算速度有不同程度的提升或下降。

星基增强系统导航电文及完好性信息研究

星基增强系统(SBAS)是全球导航卫星系统的重要组成部分,完好性信息是星基增强系统导航电文的主要内容之一。主要研究了全球星基增强系统的组成,星基增强系统的导航电文结构以及电文中播发的完好性信息。卫星可通过通信链路向用户发布星基增强系统导航电文,以实现改善用户定位精度和完好性服务等功能。

星基增强系统数据仿真平台设计

针对实测数据难以支持星基增强系统进行完好性监测能力验证的问题,提出一种数据仿真平台设计方案,可以输入实测数据,并根据用户配置的参数添加各类完好性故障事件。仿真结果表明,该平台可准确有效地在观测值中加入各类完好性故障,包括空间信号故障、监测站故障和传播段故障,实现预期功能,为我国BDS SBAS完好性监测能力的验证提供参考。

建设北斗星基增强系统精准服务“一带一路”

星基增强系统作为重要的导航基础设施,通过在导航频点播发类导航系统信号为相关国家及地区提供覆盖范围广、精度高的导航位置服务。"一带一路"战略规划的提出,对北斗高精度导航应用提出了强烈需求,建设北斗星基增强系统既是全面服务"一带一路"国家整体战略规划的需求,也是北斗国际化发展的内在需求。本文分析星基增强系统发展现状,提出基于北斗/GPS建设星基增强系统的构想。

北斗星基增强系统列车定位应用研究

从北斗卫星导航系统发展的新趋势出发,结合卫星导航系统在我国现有铁路系统的应用现状,模拟选取北京至拉萨铁路沿线20个测量参考点,进行定位精度的仿真测试;验证了北斗星基增强系统在列车定位应用的可行性,进而提出了将北斗星基增强系统应用于铁路系统,为星基增强系统在我国铁路系统中的应用提供了可行性方案。

基于t检验的星基增强系统完好性数据核验

针对星基增强系统(SBAS)高完好性的服务需求,提出了一种SBAS广播参数用户差分伪距误差(UDRE)的完好性核验方法。利用监测站实测全球定位系统(GPS)和地球静止轨道(GEO)卫星信号,解析GPS电文和SBAS广播差分及完好性信息,对观测量修正误差得到实测UDRE,使用t检验成对二样本分析法验证给定置信区间内广播UDRE'与实测UDRE的符合性,从而完成伪距域完好性参数UDRE的核验。伪距域的核验避免了以往位置域核验计算量大、多卫星故障检测能力差的缺点,有更好的故障检测与隔离能力。采集日本多功能GPS卫星星基增强系统(MSAS)数据并对提出的t检验方法进行验证,结果表明,所建立的统计检测量能有效地反应被监测卫星广播UDRE参数的完好性,通过确定卫星99.9%置信度下的判决门限,对广播UDRE与实测UDRE判别,验证伪距误差的可信度。该结果验证了所提方法应用于UDRE核验的可行性,为SBAS完好性验证提供了技术支撑。

北斗星基增强系统的参考站布站设计与分析

随着北斗三号系统建设,系统服务性能不断提升,星基增强系统可以增强北斗系统的定位精度和完好性服务等性能,满足高精度用户的需求。地面参考站是星基增强系统的重要组成部分,它们的布局、数据采集与地面传输网络等对星基增强系统的服务性能具有重要的影响。从中国地壳监测网中选取25个参考站作为北斗星基增强系统的布站方案,对中国区域参考站的几何定轨条件,卫星可视性以及电离层穿刺点分布和数量等指标进行分析,研究北斗星基增强系统地面参考站布局原则,有利于星基增强系统的地面数据传输网络的建设,并给出中国区域地面参考站的布局建议。

星基增强系统电文及播发特性研究

针对卫星导航系统定位精度不足、完好性要求较低无法满足高精度用户需求等问题,星基增强系统(SBAS)应运而生。随着星基增强技术的不断完善和应用范围推广,如何联合各大SBAS系统,提供无缝的SBAS系统服务引起了越来越多的关注。本文在梳理和分析国内外SBAS电文设计标准的基础上,从SBAS的电文设计结构设计和播发策略方面开展了SBAS互操作需求分析,并基于星基增强电文解算处理方法研究提出了SBAS互操作设计的意见建议。

星基增强系统在海上探测作业中的应用

传统的单点实时定位简单灵活,但精度低,一般的差分定位需要布设基站,作用距离短。广域精密单点定位技术恰好集成了普通单点定位和差分定位的优点,克服了各自的缺点。通过星基增强系统的卫星信号代替地面GPS基准站的差分信号的方法进行海上探测作业,提高了作业效率,进一步证实了此方法的有效性。

美国星基增强系统发展现状和未来

本文介绍了星基增强系统产生的背景以及美国的星基增强系统WAAS(广域增强系统)的系统架构,回顾了WAAS(广域增强系统)的发展历史,分析了WAAS(广域增强系统)的发展现状和未来的发展方向。

SDCM星基增强系统星座性能分析

星基增强系统是一种广域增强系统,能够通过星座部分发送信号实现对全球卫星导航系统(GNSS)的增强效果。SDCM是由俄罗斯自主研发的星基增强系统,它可同时为GPS和GLONASS两个系统进行增强。为研究星基增强系统对于导航精度的提高,本文基于GPS和GLONASS系统,对系统的可见性和几何精度因子(GDOP)进行分析研究,并建立SDCM的星座模型,分析SDCM对不同GNSS系统的增强效果。结果表明SDCM对两个系统性能均有所增强。但对GLONASS的增强效果优于GPS。