基于GPS/北斗组合系统的高轨卫星定位技术研究

针对目前高轨GPS信号可用性差及定位精度低的特点,对GPS/北斗组合系统的高轨卫星定位技术进行研究,对比分析了单GPS系统与GPS/北斗组合系统的卫星可见性和几何精度因子.结果表明,GPS/北斗组合系统比单GPS系统的卫星可见性好,且定位精度高.同时通过提出在星载接收机上采用高精度原子钟,可实现三星定位,降低对接收机的技术要求.

北斗三号/GPS组合导航系统全球定位性能分析

为研究北斗三号/GPS组合导航系统在全球的定位性能,基于STK仿真软件,在全球范围内,以经纬度5°×5°的分辨率设置观测点,评估每个观测点的卫星可见性和GDOP值。结果表明:在良好观测环境下,相比单系统,组合系统平均可见星数增加了10颗左右,GDOP值达到“优”的状态,极大改善了卫星空间几何结构,弥补了北斗三号在西半球可见星数少、定位精度低的问题,GPS在高纬度地区卫星仰角小,定位精度低的问题;在复杂观测环境下,组合系统平均可见星数明显下降,GDOP平均值显著增大,但整体定位性能仍可以满足定位导航的需求。

基于北斗/GPS双模的船舶通信航标遥测遥控系统

为解决船舶在复杂海况下信号不稳定问题,提升信息传输的安全性和抗干扰能力,获取准确、可靠的船舶位置信息,设计基于北斗/GPS双模的船舶通信航标遥测遥控系统。船舶通信航标终端利用北斗/GPS双模定位模块,解决船舶在复杂海况下信号不稳定问题,提升信息传输的安全性和抗干扰能力,获取准确、可靠的航标位置信息;利用温湿度传感器,采集航标附近环境信息,并通过北斗通信卡传输信息到终端管理中心;终端管理中心根据接收的信息,实时更新显示航标相关信息,并向船舶通信航标终端发送控制指令,确保船舶的航行安全和效率。实验证明,该系统可有效采集航标附近的环境信息,精准定位船舶位置;该系统可实现船舶通信航标的遥测遥控,确保船舶安全航行。

车载GPS/北斗/DR组合导航系统研究

针对移动车辆的定位与导航问题,研究了GPS/北斗/DR组合导航算法。文中采用坐标系变换及增加状态变量法对不同卫星星座进行了时空统一,并在此基础上研究了GPS/北斗卫星组合导航算法;为了克服卫星定位存在的不连续性问题,提出了GPS/北斗卫星导航系统与低成本的航位推算系统组合导航方案,设计了GPS/北斗/DR组合导航滤波器。通过跑车试验和算法仿真验证,结果表明GPS/北斗/DR组合导航系统能够有效改善卫星定位时信号的遮挡问题,平滑行车轨迹,提高导航定位精度。

北斗导航系统与GPS组合在民航的应用

本文分析了北斗卫星导航系统的功能和定位原理,通过与GPS系统的比较, 分析了北斗卫星导航系统的技术特征,在此基础上,讨论了在民航新航行系统条件下与GPS系统组合导航在进近段的应用。

GPS/北斗组合卫星导航系统快速选星算法

为实现GPS/北斗组合卫星导航系统的快速选星,提出一种基于几何布局的快速选星算法。根据最优选星方案的卫星分布特点,利用卫星高度角和方位角信息实现卫星的区域划分,应用代价函数法对中仰角区域的卫星进行筛选,得到最终的选星方案。与最优选星算法相比,该算法计算量明显减小;仿真结果表明,该算法能将几何精度因子(GDOP)控制在小于2.5的范围内,具有较好的选星效果。综合考虑算法复杂度和选星效果,基于几何分布的快速选星算法能够满足航空航天等对精度和实时性要求较高的领域的需求。

GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

北斗/GPS导航系统抗高功率微波防护设计

为提升北斗/GPS导航接收系统抗高功率微波的防护效能,采用场路协同仿真设计的方法,分析了北斗/GPS天线在高功率微波辐照下的响应特性,仿真得到天线端口的耦合电压量值。为实现对高功率微波的防护,设计两级防护电路,通过构建稳态电路和瞬态电路模型,对插入损耗和泄漏电压进行仿真分析,并对防护电路进行了加工。测试结果表明:防护电路在2 kW的窄带高功率微波注入下,泄漏功率小于0.5 W;在1411 V的超宽谱高功率微波注入下,泄漏电压小于12 V,可实现对高功率微波的有效抑制。同时将防护电路装配到北斗/GPS导航天线内,导航系统可正常工作。

北斗区域和GPS组合系统国内典型地区定位性能分析

为掌握北斗区域和GPS组合系统在国内典型地区的定位性能,利用STK软件建立了北斗区域和GPS组合系统星座,在此基础上对北京、昆明、漠河、武汉、拉萨、乌鲁木齐、曾母暗沙等站点的卫星可见性和几何精度因子进行了仿真分析。研究表明北斗区域和GPS组合系统定位性能相比单系统有显著提高,可满足高精度导航定位需求。

基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统和GPS组合的动态精密单点定位

提出一种基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统(BDS)和GPS双系统组合(BDS/GPS)动态精密单点定位(PPP)模型。选取15个MGEX(multi-GNSS experiment)测站作为参考站或用户站进行试验,统计分析了20 d的BDS/GPS动态精密单点定位的精度及收敛性。结果表明,BDS双频动态精密单点定位平均13 min收敛至三维定位误差小于1 m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.15 m和0.30 m;BDS/GPS双频动态精密单点定位平均3 min收敛至三维定位误差小于1 m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.07 m和0.15 m。

北斗/GPS组合伪距差分系统伪距修正信息生成及应用

一般导航系统单点定位精度只有15m左右,不能满足某些要求定位精度较高的场合,差分定位能很好的解决定位精度不高的问题.本文在差分GPS的基础上,提出和构建了基于北斗/GPS的组合伪距差分系统,通过该系统产生的伪距改正数能显著的提高用户的定位精度.同时,由于RTCM2.X格式没有定义北斗系统的伪距差分电文格式,本文提出一种改进的RTCM差分电文使其适用于北斗系统用户,以便于北斗用户使用此数据传输协议进行差分定位.

北斗、GPS卫星授时在电力系统时间同步装置中的应用

电力系统时间同步装置在维持电力系统正常运行控制、事故分析等方面起着极其重要的作用。对北斗、GPS卫星导航系统进行介绍的同时进行差异对比,阐述了卫星授时机理;探讨了卫星授时技术在电力系统中的应用。采用北斗加GPS双时源卫星授时的时间同步装置成为当前电力系统时间同步的主流方案。

北斗/GPS组合系统精密单点定位算法研究

在利用多系统组合定位导航时,由于各个系统之间存在的系统间时钟差而导致的待估参数增多,计算复杂高。针对以上问题,本文提出一种改进的组合北斗/GPS精密单点定位算法,该算法利用传统的精密单点定位的算法求得系统间时钟差、对流层延迟和接收机的硬件延迟,将它们作为改进算法的先验信息,从而减少GNSS定位解算时的待估参数个数,大大减少计算量。仿真结果表明:在可见卫星数目较少的情况下,改进算法能够有效的提高定位精度及效率。

GPS、北斗卫星导航系统组合单点定位模型及算法

北斗卫星定位系统可为用户提供快速定位,以及简单数字报文通信的高精度卫星定位,其不仅可满足用户对中高精度的导航定位需求,且算法设计简单实用,可为GPS导航系统定位提供有效辅助。文中在对GPS和北斗卫星导航系统组合单点定位原理分析的基础上,建立了二者组合的定位模型,并验证了算法的有效性。

特定电磁环境下“北斗一号”系统与GPS组合接收机天线的设计与评估

针对"北斗一号"("BD-1")系统与GPS系统组合接收机在特定电磁环境下的需求,设计了一种组合接收机天线。该组合天线融合了四臂螺旋天线(FHA)与GPS微带天线的特点,并考虑了天线的空间结构。设计的组合天线具有良好的电磁兼容性,仿真结果表明该天线对于接收"北斗"和GPS信号都具有较好的圆极化轴比和增益方向图。研制的组合天线在微波暗室测试中和实际使用中都取得了较好结果。

“北斗二号＂导航定位系统与GPS伪距单点定位性能对比研究

对GPS系统、北斗二号系统以及GPS/北斗组合系统伪距单点定位的关键技术进行研究,分析了3种导航系统的DOP值。单一系统随卫星高度角的增加,DOP值增大,定位精度下降。GPS伪距单点定位的精度达到2 m,北斗伪距单点定位的精度在5 m以内,GPS/北斗联合定位的精度和GPS相差不大。

北斗+GPS组合单点定位精度评价与分析

北斗系统现在已经进入了全球组网的阶段。本文详细推导了北斗/GPS组合单点定位的数学模型;设计了两种方案,利用Multi-GNSS Experiment(MGEX)网的实测数据,分别从单个测站和亚太及其周边地区的12个测站来全面地进行北斗、GPS单系统,以及北斗+GPS组合单点定位的精度评价与分析;验证了组合单点定位的数学模型,得出了组合系统单点定位的精度和稳定性均优于单系统的结论,以期为北斗系统的应用推广提供参考。

GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析

利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galileo系统的卫星位置,并计算出DOP值,比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值。与单个系统相比,GPS/Galileo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加,其DOP值明显变小;同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化,发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星,其DOP值也能达到导航定位的要求。

嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。

MINS/GPS一体化紧组合导航系统

采用基于MEMS技术的低成本IMU和GPS作为传感器,以DSP和FPGA分别作为计算和通信器件,实现一体化紧凑型的紧组合导航系统。除去外接天线,整个导航系统尺寸为12 cm×12 cm×11.6 cm。算法方面,采用扩展卡尔曼滤波器,以伪距、伪距率误差作为观测量进行实时滤波估算导航系统的状态量,进而修正系统误差。采用双子样优化的圆锥效应和划船效应补偿算法,实现100 Hz的导航数据输出。通过静态和跑车实验验证,该系统的静态水平定位误差为0.2 m(CEP),动态水平定位误差优于10 m(CEP),俯仰角和横滚角误差为0.3°,航向角误差为0.5°。