Iridium/ORBCOMM机会信号融合定位技术

在全球导航卫星系统(GNSS)不可用情况下,低地球轨道(LEO)卫星机会信号(SOP)定位技术是一种有效的导航定位解决方案。单LEO星座机会信号定位技术面临星座构型不足或可见卫星偏少等问题,多LEO星座机会信号融合定位技术可有效解决该问题。通过分析瞬时多普勒定位原理,建立了Iridium/ORBCOMM机会信号融合定位模型,引入基于Helmert方差估计的加权最小二乘算法进一步提高定位精度。实测数据表明:基于Helmert方差估计的Iridium/ORBCOMM机会信号融合定位精度优于70 m,验证了多LEO星座机会信号融合定位的可行性和有效性。

一种Iridium机会信号/MEMS-INS组合定位技术

针对铱星(Iridium)系统作为一种天基机会信号源可以实现载体静态定位功能,但是其可见星较少,无法实现独立动态定位的问题,提出一种Iridium机会信号/MEMS-INS组合定位技术:分析Iridium信号体制及Iridium多普勒观测量提取算法;然后建立基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的Iridium/惯导(INS)动态组合定位模型,并提出一种基于新息的自适应抗差EKF算法(AR-EKF);最后搭建微机电惯导(MEMS-INS)与Iridium信号组合定位系统。实验结果表明,提出的Iridium/INS组合定位AR-EKF算法相比EKF算法定位精度可提高40%以上,相比单INS定位精度可提高90%以上,可为GNSS失效场景下动态定位提供参考。

基于视向矢量修正的铱星机会信号多普勒差分定位技术

低地球轨道(LEO)卫星机会信号定位技术是全球导航卫星系统(GNSS)的有效补充和备份定位手段。LEO卫星机会信号定位误差主要因素是具有时空相关性的卫星星历和星钟误差,差分定位方法虽然可以有效降低该误差,但LEO卫星轨道较低使长基线定位误差仍然较大。针对这一问题,提出基于视向矢量修正的多普勒差分定位算法。通过仿真试验验证了在长基线情况下所提算法的定位精度明显优于基本算法,同时利用实际铱星信号多普勒差分定位试验验证了所提算法的有效性。

基于铱星机会信号的定位技术

全球导航卫星系统(GNSS)到达地球表面的信号弱,易受干扰,并且需要投入大量的基础设施,而机会信号可有效弥补这方面的不足。针对目前陆基机会信号(广播、数字电视和移动基站等)存在的覆盖性、可用性限制,提出了利用铱星系统实现天基机会信号定位。通过对铱星信号的通信体制进行深入研究,建立了瞬时多普勒定位数学模型,提出了利用铱星信号的单音信号获取多普勒频率信息,并结合轨道预测模型计算的卫星轨道信息实现铱星定位的方法。实测数据验证结果表明,利用实际铱星信号能够实现精度优于200 m的定位。研究成果对基于机会信号的定位技术的理论研究及应用具有参考意义。

不同干扰对铱星机载导航设备接收信号的影响

铱星是目前使用较广泛的低轨道卫通系统,其机载收发信机已在多种民航客机上应用。由于铱星系统研发较早,未考虑后加入的机载通信系统的干扰,且机载电子环境日益复杂,铱星用户链路信号受到的威胁越来越大,需对其进行更完备的电磁兼容分析。首次建立了铱星下行链路信号的接收模型,分析了天线隔离度和不同干扰下的信号误信率,并用实测验证仿真结果。实验测试了不同频率和占空比的宽带和窄带干扰对铱星机载设备接收的信号质量的影响,与仿真吻合程度较好。结果表明:相同功率水平下,宽带干扰的影响大于窄带干扰;不同种类的宽带干扰造成的影响差异不大;带内和带外的宽带干扰造成的影响差异不大,但窄带干扰的影响呈先减小后增加的趋势;脉冲干扰的影响程度与占空比呈正相关。

基于铱星突发信号的导航定位技术研究

全球导航卫星系统(GNSS)存在落地信号弱、易受干扰等问题,而低轨卫星系统因其较高的信号落地功率、较低的信号空间损耗以及较好的多普勒特性逐渐成为导航领域的研究热点.铱星星座是目前唯一已实现全球覆盖的低轨卫星系统,其提供的授时与定位(STL)能力主要服务于美国军方,具体信号体制及接收处理技术均未公开发布.通过对铱星STL突发信号体制开展深入研究及解析,提出利用STL突发信号实现非合作导航定位,并通过实收信号完成了定位解算算法验证,实收试验结果表明所提算法能够实现精度优于100 m的定位.研究成果能够为我国低轨导航系统建设提供理论基础,有效推进下一代卫星导航系统持续发展.