面向BDSBAS电文认证的OTAR播发策略设计

星基增强系统(SBAS)是向用户提供完好性信息的广域增强系统,涉及生命安全领域。为了提高SBAS系统的抗欺骗能力,基于椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)提出面向北斗星基增强系统(BDSBAS)的电文认证设计方案。根据国内商用密码标准椭圆曲线(SM2)算法进行相应参数设计和电文排布方案,并描述了空中密钥更新(OTAR)的电文播发策略。为了进一步对试验方案进行验证,采用蒙特卡罗OTAR仿真器,基于3种播发调度算法进行仿真试验,通过调整权重对不同情况下OTAR电文接收时间进行分析。仿真结果为具体情况下OTAR电文方案播发调度的选择提供了重要参考依据。

BDSBAS完好性保护级分析与研究

选取中国地壳观测网(CMONOC)的参考站中的25个站点,作为基于北斗系统的星基增强系统(BDSBAS)地面参考站;对用户差分距离误差(UDRE)和格网点电离层垂直延迟改正数误差(GIVE)的算法进行研究;利用接收机接收的北斗数据,分析与研究了中国及邻近区域的完好性保护级及完好性可用性覆盖范围。结果表明:利用所提出的方法,至少95%时间可用时,整个中国区域100%满足LPV进近对完好性保护级的要求,部分区域满足LPV-200进近对完好性保护级的要求。由此验证BDSBAS在中国建设的可行性,对在民航中的应用提供了参考。

BDSBAS和WAAS增强定位性能评估

针对星基增强系统(SBAS)播发的单频增强服务电文一般仅用于增强单频定位的问题,提出一种使用单频增强电文增强双频定位的方法,推导利用单频增强信息增强单频和双频标准单点定位(SPP)的数学模型,并进一步分析北斗星基增强系统(BDSBAS)和广域增强系统(WAAS)增强性能,结果表明,使用BDSBAS和WAAS单频增强信息增强全球定位系统(GPS)L1C/A单频SPP时三维定位精度分别提升25%~50%、45%~70%,增强L1C/A+L2P双频SPP时三维定位精度分别提升10%~40%、10%~50%。

北斗星基增强技术在电网无人机巡检中的应用

随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,其高精度定位服务受到广泛关注。无人机技术已成功应用于输电线路巡检方面,其对系统架构和定位精度有很高要求。基于此,设计了一种无人机电力自动巡检系统,研究北斗星基增强定位在无人机电力巡检方面应用的可行性和可靠性,并通过动态实验分析评估了单频星基增强和伪距定位的精度。结果表明:北斗星基增强SPP在水平方向的定位精度为1.0 m,高程方向为1.5 m;基本导航伪距单点定位精度水平和高程方向分别为1.5 m和3.3 m。北斗星基增强伪距单点定位精度优于基本导航伪距单点定位,且满足无人机自动巡检定位精度要求。

基于北斗的SBAS保护级算法研究

随着国际导航事业的迅猛发展,中国基于北斗的星基增强系统(BD-SBAS)的研究也迫在眉睫,其中完好性性能指标一直是实际应用中关注的重点,它是衡量卫星导航系统性能可靠性的重要标志。而完好性的两个主要指标:水平保护级(HPL)和垂直保护级(VPL)的算法也成为研究的重点。利用大地参考基站的数据并按照一定的算法可计算出HPL与VPL的值。研究表明,计算出的水平与垂直保护级结果符合高精度导航进近的要求,从侧面证明了在中国北斗基础上搭建的星基增强系统同样可以被实际运用,而且精度很高,达到三类进近要求。

北斗民用单频星基增强服务性能的初步评估

针对北斗星基增强系统试验运行阶段播发的单频增强服务电文问题,分析了BDSBAS SF增强电文的播发类型及策略,给出了所播发完好性参数对用户等效测距误差的包络情况。利用BDSBAS实时播发的SF增强服务电文分析了基于所有单频增强电文参数的定位精度和完好性监测评估结果。评估结果表明:BDSBAS SF增强电文类型、信息内容及更新周期均满足国际标准约定,初步具备了与其他BSAS系统在信号和信息层面的兼容与互操作能力;相较于本文监测评估的UERE,BDSBAS SF完好性参数能够实现99.9%以上对UERE的包络;受限于SF服务区边界的格网电离层改正数可用性,BDSBAS SF中部服务区的定位精度及完好性要明显优于服务边界区域。

北斗民用双频星基增强电文性能的初步评估

针对北斗星基增强系统(BDSBAS)试验运行阶段播发的星基增强电文连续性及可用性问题,该文结合民用双频星基增强BDSBAS-B2a电文播发现状,分析了BDSBAS-B2a电文内容及播发策略,并比对分析了不同服务区域有无星基增强电文支持条件下的用户定位精度,初步验证了BDSBAS-B2a电文的有效性。评估结果表明:(1)BDSBAS-B2a电文类型、信息内容及更新周期均满足国际标准约定,初步具备了与其他星基增强系统(SBAS)在信号和信息层面的兼容与互操作能力;(2)相较于该文监测实现的BDS双频基本导航定位精度,BDSBAS能够有效将定位服务精度提升近一倍左右。