非视距环境下核密度估计的全球卫星导航系统鲁棒定位方法

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓解NLOS的影响。考虑到NLOS引起的伪距观测误差偏离高斯分布,所提方法首先利用核密度估计(KDE)方法估计伪距观测误差的概率密度函数,并利用该概率密度函数来构造鲁棒代价函数用于导航解算,从而缓解NLOS引起的定位误差。实验结果表明所提方法在卫星存在NLOS传输时能够较好地减小GNSS的定位误差。

基于全球卫星导航系统的海洋环境监测方法研究综述

实时、准确、可靠地监测海洋环境信息,对于海洋灾害预警预报、防灾减灾、海洋资源开发、保障海洋安全等具有至关重要的作用。近年来,随着全球卫星导航系统(GNSS)不断发展与升级,基于GNSS导航信号进行大气和海洋环境信息探测发展成为新技术新方法,并成为海洋环境监测技术研究热点,已在海洋气象监测、数值预报、科学研究等领域得到了广泛应用。系统综述了GNSS技术在海面有效波高、风速、降雨强度、水汽及潮位监测等海洋环境监测领域的应用研究现状,对新技术新方法进行了系统总结,并对未来发展趋势进行了展望,以期对相关领域的研究提供参考。

面向服务的新一代卫星导航系统空间段关键技术

为持续提升卫星导航系统的服务性能、满足用户更加专业和多元的需求,世界各国均在持续开展卫星导航技术的研究,加紧推动新一代卫星导航系统的规划部署。本文系统梳理了当前世界各国面向服务的卫星导航系统空间段技术最新发展情况,对空间段技术发展特点进行了总结,基于对系统服务性能贡献度和密切相关度的分析,提出了四大类空间段创新技术,分别为:时空基准技术、高精度高完好信号播发处理技术、可信导航技术、高集成全数字化载荷实现技术,给出了基本要求与关键技术,可为我国卫星导航系统后续研究与工程化应用提供参考。

可重构智能超表面在卫星导航系统中的应用展望

高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年,可重构智能超表面(RIS)因其可低成本、低功耗地控制波束传播方向而被极大关注,并在下一代移动通信中被视为能够提升网络容量和覆盖范围的主要关键技术之一,利用RIS来解决卫星导航系统中的天线问题具有较大的潜力,但同时也面临诸多挑战。基于下一代卫星导航系统的发展需求,本文简要介绍了RIS的基本原理及目前的发展现状,重点分析了RIS在卫星导航系统中的应用前景,并提出了需要解决的核心关键技术。

复杂城市环境下的全球导航卫星系统/捷联惯性导航系统组合导航算法

针对复杂城市环境下,全球导航卫星系统(GNSS)信号出现频繁短暂失锁或拒止时,对GNSS/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统的导航精度和鲁棒性影响较大问题,该文提出一种改进的因子图滤波方法。首先使用GNSS接收机内部参数构建信号误差鉴别函数,能实时估计出信号受多径干扰、遮挡等情况下的信号测量性能;同时利用载体运动约束条件构造零速修正因子,对GNSS拒止情况下的系统状态进行更新,避免系统导航性能极速下降。实验结果表明,改进的因子图方法相比经典因子图方法,在城市复杂环境下能提高定位精度63.50%和测速精度42.26%,同时也具有更低的存储量和计算复杂度,特别适用于城市车辆辅助驾驶导航设备中,对导航精度、硬件资源和实时性约束强的场景。

全球卫星导航系统课程实践教学研究

针对全球卫星导航系统课程教学过程中系统性理论知识点较多的特点,对该课程实践教学问题进行了探讨。提出了利用GNSS模拟器加强全球卫星导航系统课程实践教学的方法和具体应用。通过GNSS模拟器仿真全球卫星导航系统的工作场景,验证该课程理论教学所学知识,提高学生的学习兴趣,加深其对课程理论知识的理解和掌握。

全球卫星导航系统信号捕获方法研究综述

目前全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)信号捕获技术研究较多,但缺少系统地分类、总结和性能比较,为此,按照时域串行捕获、频域并行捕获两个分类标准,同时区分单周期累积和多周期累积,对国内外捕获研究领域的相关方法进行系统的整理和综述,对4类捕获方法进行性能对比。仿真结果验证了捕获方法各自的优劣,对捕获领域加强了理论支撑,为工程应用提供了一定技术储备。

全球卫星导航系统接收机的正交二分频器设计

将全球卫星导航系统(GNSS)接收机用于手持移动设备必须降低正交二分频器等大功耗模块的功耗,因此,本文提出了工作于1V电压以下的正交二分频器。使用提出的正交二分频器可使电路在各工艺角下高速稳定的工作,并大大降低模块的功耗。首先,介绍已有的高速二分频器。接着,计算了所提出结构的直流静态偏置,并对提出的锁存器进行小信号建模和分析。最后,根据小信号模型分析得到的条件和GNSS接收机的应用要求,设计了提出的低功耗结构。实验结果表明:提出的二分频器最高工作频率为6.55GHz,最低可工作到0.25GHz,消耗电流为0.8mA,占用面积为0.014 4mm2。提出的电路结构在0.13μm CMOS工艺上实现,可稳定工作于1V电压下,目前已成功应用于低功耗的移动GNSS接收机中。

全球卫星导航系统的进展

介绍了欧洲全球卫星导航系统EGNOS与GALILEO系统 ,简要论述了美国GPS系统和俄国GLONASS系统发展的最新动向。

GALILEO全球卫星导航系统的体系结构

GALILEO全球卫星导航系统目前处于开发和确认阶段,其系统体系结构的方案在不断地设计和修改。理解其体系结构,对于我国能够更好地参与GALI-LEO系统的建设,发展我国的科技与国民经济具有重要的意义。本文对目前的GALILEO体系结构做了全面介绍。

全球卫星导航系统星间链路层协议设计

分析了全球卫星导航系统(GNSS)发展的现状,指出建立GNSS星间链路(ISL)的需求。针对这样的需求,提出以高级在轨系统(AOS)空间数据链路层协议建议书为参考来设计适用于GNSS的星间链路层协议。对GNSS星间可能传输的业务信息基于AOS的建议进行了归类,认为GNSS星间链路层协议可以使用AOS,具体给出了AOS建议下星间链路层协议的设计。为使协议更适合GNSSISL链路层,主要从3个方面对AOS进行改进,即:优化了虚拟信道数据单元的结构,削减了3种服务,改进了虚拟信道调度与复用方法。对协议的性能进行了分析仿真,得出了信道误码率、帧长、包长和吞吐量的关系,仿真结果表明所设计的协议可作为GNSS星间链路协议设计的参考。

全球卫星导航系统数字中频信号再量化方法

GNSS抗干扰技术需要采用高位A/D量化,而现有接收机往往采用低位A/D量化,即在抗干扰前后采用不同A/D量化位数。为了不改变GNSS接收机的现有结构,因此需要研究如何将高位量化数字信号转换为低位量化数字信号。针对传统直接截取法带来信噪比损耗的问题,提出了一种基于自适应门限的GNSS数字中频信号再量化方法,该方法通过转换后低位信号的最佳概率分布即高斯分布不断调整再量化门限值,根据该门限值对高位数字信号进行再量化。理论分析并仿真比较了传统截取法和新方法再量化损耗,结果表明新方法具有更小的再量化损耗,并且针对提出的再量化方法对卫星信号进行捕获仿真,证明了该方法真实可行。

基于NTCM-BC模型的全球卫星导航系统单频电离层延迟修正

选择NTCM-BC模型作为单频电离层延迟修正模型,通过非线性最小二乘拟合的方法,利用提前一天预测的电离层图(COPG文件),计算得到NTCM-BC模型修正系数;利用Klobuchar模型和IGS发布的GIM数据对NTCM-BC模型进行比较和分析.对太阳活动高、中、低年实测数据的分析结果表明:全球平均水平上,NTCM-BC模型的电离层延迟修正性能明显优于Klobuchar模型,NTCM-BC模型的TEC平均误差和均方根误差比Klobuchar模型分别下降了41%和30%;模型的TEC计算误差与太阳活动剧烈程度成正相关,即太阳活动高年模型误差较大,太阳活动低年误差相对较低.相较于磁静日,磁扰日期间Klobuchar模型和NCTM模型的误差均有一定程度的增加.此外,模型的电离层修正误差同时存在明显的纬度、季节和地方时差异.

基于CMOS工艺的全集成高线性度可重构全球卫星导航系统射频接收机

介绍采用CMOS工艺设计全球卫星导航系统(GNSS)中射频接收机的可重构方法与高线性度技术.为完成多模多频接收,系统采用双通道结构,同时独立地接收两个不同频段的导航信号;针对不同导航系统的信号特征,接收机带宽可自由配置.此外,针对复杂环境下GNSS接收机高线性度要求,采用将混频器作为射频接收机第1级的系统结构,旁路低噪声放大器,从而提高系统线性度.GNSS射频接收机在0.18μm CMOS工艺下流片测试,工作频率在1.2/1.57GHz,噪声系数为2.5/2.7dB,镜像抑制比为28dB,最大电压增益110dB,增益动态范围73dB.采用高线性度结构后,输入1dB压缩点由-58dBm提高为-3dBm,接收机线性度显著提高.

全球定位系统和全球卫星导航系统伪距综合法

论述了综合GPS、GLONASS伪距测量值获取定位信息的滤波方法。GPS、GLONASS的坐标系、时间系统、工作频率不同 ,不同卫星的方位、高度各不相同 ,因而其测距的系统误差也各不相同 ,通常的方法是用GPS和GLONASS的钟差 2个参数来描述不同系统卫星的系统误差 ,需用 5颗卫星来定位 ,且精度受限。采用扩展状态维数 ,对不同卫星的系统误差进行在线估计的滤波方法 ,可以有效地改进卫星定位的精度。同时既可以用多星定位 ,充分利用测量信息 ,也可在任一系统的 1颗卫星可用时 ,给出测者的最优估计位置信息 ,改进了双星系统的导航性能。

全球卫星导航系统的最新动向与发展趋势

世界主要大国纷纷建设自己的卫星导航系统,将其作为国家基础建设设施,形成GPS、GLONASS、Galileo和Compass既竞争又互补的局面。时间进度对于已建和在建的四大全球导航卫星系统(GNSS)是个重大考验,尤其是对于在建的Galileo和Compass;系统的稳定性、可靠性和高性能,是各大系统竞争力和不被边缘化的基础,也是其社会与经济效益的试金石;兼容和互操作技术则是掌握市场主动权和全球化的瓶颈与壁垒。2010年将是四大全球系统真正开始竞争、角逐、斗智斗勇和合作共赢的实际行动年,GNSS发展走向如何,人们将拭目以待!

干扰全球卫星导航系统行为的国际法适用问题探析

干扰全球卫星导航系统(GNSS),是大国间开展外空安全博弈的手段之一。国际社会关于干扰GNSS行为违法性的讨论刚刚开始,尚存较大争议。技术领先的国家,其对于GNSS干扰的防御、取证、核查能力都较强,就会倾向于一个认定干扰GNSS违法性的低门槛,从而为采取反措施或开展舆论战提供借口,这并不利于维系外空战略均衡。国际法并没有明文禁止干扰GNSS的行为,国际电信法、国际空间法的相关规定对界定其违法性虽然具有重要意义,但并不能得出干扰GNSS行为必然违法的结论。判断一个干扰GNSS的行为是否违反国际法,应当综合考量该行为与军事对抗关联度、“民为军用”的透明度、遵守相关限制的程度等要素。无论是对既有法(Lex Lata)的解释还是对应有法(Lex Ferenda)的设计,都应对外空军事对抗中的干扰行为适当包容。

欧盟伽利略全球卫星导航系统的法律问题

欧盟伽利略(Galileo)卫星导航系统是欧盟在建的世界上第一个民用全球卫星导航系统。经历了多年曲折发展,伽利略全球卫星导航系统形成了较为完备的伽利略管理与运作系统,并以立法的形式明确了系统建设和开发的战略规划、明晰了管理体系、构架了国际合作法律体系,为伽利略的国际应用与推广打下战略基础。与此同时,伽利略全球卫星导航系统在建设及运营过程中,也遇到了许多法律问题,如国际赔偿责任、豁免和外交特权以及民事责任等。如何产业布局、明晰职责、防控风险,这都是值得北斗导航条例借鉴的宝贵经验。

中国向全球卫星导航系统迈进 第4颗北斗卫星升空

2007年2月3日零时28分，西昌卫星发射中心，“长征三号甲”运载火箭第95次升空，将“北斗”导航试验卫星送入太空。约24分钟后，星箭分离。西安卫星测控中心传来的数据表明，卫星准确进入预定轨道。这是我国发射的第四颗“北斗”导航试验卫星。

全球卫星导航系统的应用与研究

本文介绍了全球卫星导航系统(GNSS),包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO和我国的北斗星卫星导航系统,并介绍了全球卫星导航系统的用途及今后的发展和未来。