中国区域内单Galileo卫星导航系统定位性能评估

随着欧盟伽利略(Galileo)卫星系统的全面完成组网建设,其在中国区域定位性能需进一步进行评估。本文利用中国及周边区域的6个多全球导航卫星系统(GNSS)实验系统(MEGX)测站分别从卫星可视数、定位位置精度因子(PDOP)值和静态精密单点定位技术(PPP)方面对单Galileo卫星系统在中国区域内的定位性能进行了研究。结果表明:当卫星高度角设置为7°时,24 h内各测站可接收到的平均卫星数约为7.3颗,定位PODP约为2.2,能较好地满足中国区域全天候单点定位;对于单天静态解和4 h静态解,无论是非差非组合还是无电离层组合,均可实现在水平方向小于2.3 cm,高程方向小于4.5 cm的定位精度,且6个测站的平均收敛时间约为36.4 min;根据卫星可视数和PDOP值分布可知,中国的东部、中部和南部卫星可视数和PDOP值最好,Galileo定位服务性能在该区域相对更优。

Galileo卫星导航系统广播NeQuick模型及其参数拟合

提出了基于IGRF模型的Galileo广播NeQuick模型及其参数拟合算法,解决了Galileo信号仿真中地理场景映射与地磁坐标下的电离层延迟修正参数拟合问题.应用IGRF模型,可计算出任意给定位置和时间点的地磁参数以及E层、F_1层、F_2层的电子密度,从而计算出Galileo电离层修正参数.仿真结果表明,该算法拟合的全球电离层延迟与IGS提供的实际观测值基本一致,仿真精度高于一般的经验电离层模型,实现了Galileo卫星信号的电离层延迟修正参数的精确仿真.

Galileo卫星导航系统单频模拟软件信号源的设计

Galileo卫星导航系统作为欧洲唯一计划建设的卫星导航体系,对它的研究有着十分重要的意义。Galileo模拟信号源既可以为Galileo接收机的设计与测试提供良好的仿真环境,同时也可为Galileo系统新技术新方案的验证提供平台。本文针对Galileo E1频段信号提出了一种基于C++软件平台的中频模拟信号源设计框架。文章在给出中频信号数学模型及模拟软源的设计原理框图的基础上,进一步将设计按功能分为5部分,分别为伪随机码产生,导航电文生成,信号MBOC调制,环境和误差模拟以及信号量化部分,详细的给出前3部分设计思路与流程是本文的重点。最后通过输出信号频谱仿真结果、捕获验证结果以及数据恢复的验证结果证明了模拟软源设计的正确性。

Galileo卫星导航系统初始运行阶段单点定位性能评估与分析

基于多GNSS实验跟踪网(the multi-GNSS experiment,MGEX)的实测数据,对当前Galileo单系统标准单点定位(SPP)和精密单点定位(PPP)性能进行评估与分析。结果表明:1)Galileo双频标准单点定位的水平精度优于2m,垂向精度优于4m;2)GAL-201、GAL-202可用于SPP解算,引入二者之后,平均定位可用率提升10%,达到80%以上;3)当观测时长为3h时,Galileo静态PPP可达到水平方向优于5cm、垂向优于7cm的定位精度;而随着观测时长的增加,其精度逐步提高,当观测时长为24h时,水平精度优于1cm,垂向精度优于3cm。

Galileo在轨卫星钟性能评估与分析

Galileo系统是目前大范围、常态化装配高精度、高性能星载氢原子钟的唯一卫星导航系统,对其卫星钟长期性能进行分析有助于对该系统的整体评估。首先,基于德国地学研究中心(GFZ)的精密钟差产品,通过最小二乘法拟合钟差数据计算了卫星钟的频率准确度和频率漂移率,采用重叠哈达玛方差讨论了卫星钟的频率稳定度,同时对Galileo卫星钟差模型拟合残差序列长期变化特点进行了分析和精度统计;然后,根据频谱分析的方法提取了卫星钟差的周期项;最后,使用Lag1自相关法识别了卫星钟的噪声类型。综合上述方法所得到的指标较为全面地评估了Galileo在轨卫星钟的性能,结果表明:Galileo卫星钟的频率准确度均值为1.79×10^-11,日漂移率均值为1.46×10^-14,万秒稳均值为1.32×10^-14,模型拟合残差平均精度为0.102ns;Galileo卫星钟差序列周期特性显著,前三个主周期近似为其卫星轨道周期的0.5倍、1倍和0.33倍左右;不同平滑时间下Galileo卫星钟主要受调频白噪声、调频闪烁噪声和调频随机游走噪声的影响。

先验光压模型对Galileo卫星产品性能的影响分析

光压模型的精确与否对导航卫星的定轨精度起着至关重要的影响.为了分析先验光压模型对Galileo卫星轨道和钟差解算精度的影响,本文利用Galileo/GPS联合数据处理策略对比了先验光压模型加入前后,IOV(In Orbit Validation)卫星和FOC(Full Operational Capability)卫星轨道和钟差解算精度的改善情况.结果显示,先验光压模型对IOV卫星定轨精度改善显著,尤其表现在径向方向,与COM轨道产品比较,定轨精度为1.6 cm,改善率达到68.6%;先验光压模型对FOC卫星定轨精度的改善效果不如IOV卫星,但同样提高了FOC卫星的定轨精度,与COM轨道产品比较,径向定轨精度2.6 cm,改善率为29.7%.此外,先验光压模型也显著改善了IOV卫星和FOC卫星钟差解算的STD结果,与COM钟差产品比较,改善率分别为44%和37%.

GIOVE-A卫星精密定轨仿真研究

基于GPS系统的实测数据,在极为类似的条件下,仿真研究了GIOVE-A卫星的精密定轨问题。以IGS提供的GPS精密星历为时空基准,利用12个全球分布的跟踪站数据,在精确确定地面站坐标、精密时间同步以及确定对流层参数的基础上,进一步利用单颗GPS卫星仿真GIOVE-A卫星实施了精密轨道确定。结果显示,采用本文方法计算的单颗导航卫星轨道的三维位置精度优于50 cm,径向精度达到了10 cm。

BOC信号的相关跟踪研究及GALILEO接收机设计初探

Galileo卫星导航系统是欧盟组织研发的新一代完全面向民用的卫星导航系统,使用了BOC(二进制副载波)这一独特的调制方式,研究BOC信号的相关峰特性,对设计接收机捕获跟踪通道是至关重要的。本文简要介绍了Galileo系统导航信号的特征和频率规划,对多种BOC信号的自相关性能、码跟踪方法进行了仿真,并探讨了接收机开发中的关键问题。

四大系统的卫星导航电文概论──GNSS导航信号的收发问题之五

本文对GPS,GLONASS,Galileo和北斗卫星的导航电文,分别作了可供详细解读的入门论述;因篇幅所限,难以详论,具体请参阅笔者所著《GPS卫星导航定位原理与方法》一书的有关章节。

Galileo双频/三频精密单点定位性能分析

基于目前Galileo卫星发射的多频导航信号,采用MGEX 2037周的数据从定位精度和收敛时间方面系统比较分析了Galileo双频无电离层组合、双频非差非组合和三频非差非组合PPP的定位性能。实验结果表明,对大多数测站,三频PPP静态单日解定位偏差水平方向优于1 cm,高程方向优于2 cm;动态定位偏差水平方向优于5 cm,高程方向上优于10 cm。相比于双频非组合PPP模型和双频消电离层PPP模型,三频非组合模型静态单日解定位偏差分别提高17.8%和19.6%;动态单日定位偏差提高了9.6%和34.0%,但收敛时间提高幅度不明显。

Galileo E1/GPS L1波段载波频率的设计与实现

Galileo/GPS伪卫星系统对载波频率的性能有着很高的要求,提出了采用PLL技术和DDS技术结合应用的方法来设计Galileo/GPS高精度伪卫星频率合成器的设计方案,E1/L1波段载波频率经过二次混频后输出。混频模块通过ADS仿真,输出的载波频率能满足系统杂散抑制指标。最后基于此频率合成器方案制作PCB板且经过调试,E1/L1波段载波频率的各项指标符合设计要求。

基于AD9959的频率合成器设计及其应用

AD9959是ADI公司推出的一款高性能的四通道DDS芯片,其最高采样速率为500Msample/S,每个通道具有独立的32bit频率控制字,14bit相位控制字和10bitDAC。利用其同步性能良好、频率分辨高、控制方式灵活的性能特点,根据Galileo/GPS高精度伪卫星系统的要求设计了一款频率合成器。在设计过程中引入ADS软件辅助分析和仿真,该频率合成器能满足系统杂波抑制、相位噪声等各项指标要求。

FCC批准在美国使用伽利略信号

11月15日,美国联邦通信委员会(FCC)批准了欧洲委员会提出的申请,允许美国非联邦设备访问欧洲Galileo卫星导航系统的E1和E5信号。美国的用户和行业对Galileo和GPS结合应用,提高定位导航授时(PNT)服务的可用性、可靠性和弹性。规定中明确不能访问Galileo E6信号,因为E6信号使用1260-1300MHz频段,这个频段未分配给美国的基本导航服务。