北斗B1 MEO/IGSO卫星信号的差分捕获算法

针对北斗B1频段MEO/IGSO卫星上NH码调制导致捕获难度增大的问题,对GPS所用的差分捕获算法进行改进,得出了一种适合北斗B1 MEO/IGSO卫星的捕获算法。通过本地生成经NH调制的C/A码作为新的伪随机码,加长相干积分时间,以差分累加的方式对相干积分结果进行运算,并按照累加结果最大准则判断差分项的符号,找出最佳搭配组合。仿真结果表明,改进算法能提高2 d B^3 d B的增益。

北斗MEO/IGSO卫星信号成像的多星点扩散函数分析及应用

利用导航卫星作为信号源进行双基地合成孔径成像是一种新的遥感成像手段。利用导航卫星成像的关键是成像分辨率,而双基地点扩散函数(point spread function,PSF)和多星点扩散函数(multi-satellite point spread function,MPSF)在成像拓扑结构设计和分析成像分辨率上有重要意义,但是目前缺乏对导航卫星成像的多星点扩散函数研究。针对此问题,首先研究利用北斗中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)/倾斜地球同步轨道(inclined geosynchironous orbit,IGSO)卫星和地面静止接收机形成的成像拓扑结构的双基地点扩散函数模型;其次,通过对具有不同方向角的双基地点扩散函数进行非相干累加得到了多星点扩散函数的数学模型,并对分辨率参数进行了分析,然后通过现场实验验证了点扩散函数计算的正确性;最后,针对多星成像中存在伪像的问题,提出基于多星点扩散函数的目标分离算法。结果表明:使用目标分离算法能够对正确地分离出多星成像中的伪像。

不同光压模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性分析

为分析不同光压模型在北斗卫星处于不同姿态控制模式下的定轨性能,从轨道内、外符合精度等方面分析ECOM 5参数模型、Box-Wing+ECOM 5参数模型和拓展版ECOM模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性。结果显示,卫星处于非地影期时,BDS-2卫星使用ECOM 5参数模型时内、外符合精度最优,而BDS-3 MEO卫星使用Box-Wing+ECOM 5参数模型与拓展版ECOM模型时的轨道精度要略优于ECOM 5参数模型,3者内符合精度差异小于1 cm;卫星处于地影期时,BDS-2与BDS-3 MEO卫星使用拓展版ECOM模型精度最高,与其他光压模型相比,其轨道切向与法向内符合精度提升约20%~70%;对于BDS-3 IGSO卫星,由于观测数较少,导致其轨道精度要远低于其他北斗卫星,但综合来看,ECOM 5参数模型表现略优。

GEO/IGSO/MEO对北斗SPP精度的影响

北斗卫星导航系统混合星座增强了北斗的抗遮挡能力,每种星座卫星对定位精度的影响是目前研究的重点。本文基于北京地区的连续跟踪站BFGY站和ZGDZ站2018年第96天实测数据,采用反向分析法首次分析了GEO/IGSO/MEO对北斗卫星可见数、PDOP值和北斗SPP精度的影响程度,发现每种星座卫星都对北斗卫星可见数有很大的影响,对PDOP值的影响最大达到21;GEO卫星对SPP精度的影响大于IGSO卫星大于MEO卫星。

BDS-2 GEO/IGSO/MEO对GPS精密单点定位精度影响分析

针对BDS-2与GPS组合定位精度评估问题,本文基于我国境内多个IGS跟踪站数据,分析了BDS-2系统GEO/IGSO/MEO对GPS精密单点定位精度及收敛时间的影响。结果表明,GEO/IGSO/MEO能有效改善GPS单系统卫星可见数与PDOP值,并相较于GPS单系统,可有效提升GPS精密单点定位精度和收敛时间。其中,GEO提升效果最显著,其次是IGSO,MEO提升效果最弱。GEO和IGSO卫星对GPS单系统水平精度提升了18%以上,对高程精度提升在21%以上,而MEO对GPS单系统水平和高程精度仅提升0.31%。GEO、IGSO卫星的加入,使GPS单系统静态与动态精密单点定位E、N方向定位精度提升18%以上,对U方向定位精度提升40%以上,使模糊度固定率提升18%以上;MEO卫星的加入,使GPS单系统静态与动态精密单点定位E、N、U方向定位精度提升约0.3%~2%,使模糊度固定率提升5%~10%。

基于空间密度的MEO星座长期碰撞风险研究

考虑到中轨道(MEO)区域将要部署越来越多的卫星,为确保星座的长期运行安全,有必要针对卫星离轨带来的长期碰撞风险问题开展研究。首先,列出了MEO区域的空间物体分布现状与国际规则;然后,以空间密度和长期碰撞风险等数学模型为基础,开展了不同离轨策略的MEO卫星带来的长期碰撞风险分析。研究表明:开展卫星离轨后的长期碰撞风险分析,对于MEO卫星离轨策略的确定具有明确的指导意义;MEO卫星离轨与自身星座、邻近星座以及坟墓轨道200年内碰撞风险在10^(-5)~10^(-6)量级,小于低轨(LEO)卫星的10^(-3)的碰撞风险阈值,当前MEO区域的空间物体运行是安全的。

一种北斗卫星精密定轨方法

利用BDS/GPS双模观测数据,研究了高精度北斗卫星精密定轨的实现方法,使用PANDA软件,结合"北斗卫星观测实验网"的实测数据,进行了精密定轨实验,结果表明:北斗卫星径向定轨精度能够达到优于10 cm的水平;其中,GEO三维定轨精度能够优于5 m,但沿迹方向存在系统偏差,IGSO/MEO三维定轨精度优于0.5 m。

北斗IGSO/MEO卫星伪距码偏差精化建模方法研究

北斗倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit,IGSO）卫星和中轨（medium earth orbit,MEO）卫星的伪距码观测值存在系统性偏差,针对该偏差的现有建模方法（两步法）包含模糊度消除策略的误差,提出了一种基于历元间差分的一步建模方法,建立了同类型卫星整体的伪距码偏差三次多项式改正模型,并与现有的离散点改正模型进行对比。同时,针对每颗IGSO/MEO卫星的独特性,利用一步法逐卫星建模并评估其改正效果。结果表明,相对于现有的离散点改正模型,精化模型将IGSO/MEO卫星的MelbourneWübbena（MW）值的稳定性平均提高了23.88%,C08卫星的提高幅度最大,约为32.26%。

中高轨卫星广播星历精度分析

GPS广播星历参数具有物理意义明确、参数少、精度高等优点,可以考虑将它应用于其他卫星导航系统。但是GPS系统的卫星构成比较单一,而其他卫星导航系统可能包含中地球轨道 (MEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)和地球静止轨道(GEO)等多种不同类型的中高轨卫星。分析了采用GPS广播星历参数时,MEO、IGSO和GEO卫星的广播星历拟合精度,特别讨论了轨道倾角接近于0的GEO卫星的广播星历拟合精度,并给出了相应的改进措施。计算表明,对于 MEO卫星,2 h的广播星历拟合精度(三维位置)可达厘米级;对于IGSO卫星和轨道倾角较大的GEO卫星,4 h的广播星历拟合精度约为0．1 m,径向位置误差在厘米量级;而对于轨道倾角接近于0的GEO卫星,若不采取特殊措施,由于轨道倾角和升交点经度统计相关,其广播星历拟合精度很差,为此提出了一种坐标转换方法。采用此方法后的广播星历拟合精度可达0．1 m,径向位置误差为厘米量级。

北斗卫星导航系统的现况与发展

2012年10月25日23时33分,我国在西昌卫星发射中心用"长征三号丙"运载火箭,成功地发射了第16颗北斗GEO导航卫星,并顺利入轨运行,这标志着区域覆盖的北斗卫星星座能够为亚太地区提供稳定连续的导航定位服务。文中主要综析了这16颗北斗卫星构成的区域覆盖星座的基本技术参数,给出北斗卫星导航系统的发展概况和研制北斗卫星信号接收机的几点建议。

北斗卫星导航系统单星授时精度分析

为研究北斗卫星导航系统单星授时精度,本文基于GPS单星授时原理,结合北斗卫星多种类型星座特点,编写了BDS单星授时软件。利用i GMAS站数据进行了试验,在对原始数据进行监测并将异常信息剔除后,将授时结果与中国测绘科学研究院北斗分析中心(CGS)钟差文件进行比对,分析了BDS不同轨道卫星(GEO/IGSO/MEO)下的BDS单星授时精度。结果表明,GEO卫星的授时精度为27.39 ns,IGSO卫星的授时精度为18.37 ns,MEO卫星的授时精度为18.62 ns。

北斗导航卫星位置计算方法研究

为了提高北斗卫星轨道的精确性和实时性,在分析星历文件中的开普勒轨道参数和轨道摄动参数的基础上,阐述了卫星轨道计算方法,用Visual C++语言编程实现了卫星轨道位置计算,并用2013年1月13日的北斗导航文件计算出1、5号GEO卫星和6、9号MEO/IGSO卫星位置及其它们外推时刻卫星的位置,通过对比分析,验证了该算法的可行性。

北斗二号对北斗三号伪距单点定位精度影响分析

针对当前BDS-2/BDS-3组合定位性能,基于国际GNSS服务(IGS)跟踪站对BDS-2/BDS-3的组合定位实测数据,分析了北斗二号(BDS-2)不同类型卫星对北斗三号(BDS-3)卫星B1I、B3I与B1I/B3I双频组合伪距单点定位精度的影响.经研究发现,BDS-2不同类型星座卫星都能有效改善BDS-3卫星可见数与卫星空间几何构型,地球静止轨道(GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星、中圆地球轨道(MEO)卫星使BDS-3单频和双频伪距单点定位精度的提升在20%以内,而全部BDS-2卫星使BDS-3单频和双频伪距单点定位精度的提升在30%以内,整体提升关系为:BDS-2全部卫星>IGSO卫星>GEO卫星>MEO卫星.

基于无人飞行器的导航干扰源探测与定位系统设计与实现

全球卫星导航系统(GNSS)因具有覆盖范围广、使用成本低的特点而被广泛使用,但其多采用中、高轨道卫星,信号落地功率低,易受干扰,因此,为保证卫星导航系统的正常使用,需开展对导航干扰源的探测与定位研究.针对现有地面干扰源排查设备存在的定位精度低、机动性弱、定位时间长、干扰定位对测向环境依赖性高等问题.本文提出了一种基于无人飞行器的导航干扰源探测与定位系统设计与实现方法,通过在无人飞行器上搭载测向载荷,实现空中干扰源探测与定位,该系统具有作用距离远、覆盖区域大和机动性强等优点.

BDS13号卫星星载原子钟在轨特性分析

北斗C13号卫星由于存在故障，2014年底停止提供服务。2016年10月12日原C15号卫星改变编号为C13号卫星继续提供服务，其运行轨道由原先的MEO轨道变换至1GSO轨道。本文针对C13卫星星载原子钟相位、频率、频漂及拟合残差和频率稳定度指标进行了评估分析，利用56个月的GBM精密钟差数据分析了C13号卫星变换前后的星载钟特性指标并评价了现阶段其在轨服务性能。数值结果显示，变换后C13号卫星经过星载钟在轨调整，其星载原子钟的频漂、拟合残差及稳定度均趋于稳定，已达到卫星原子钟设计标准，能够为导航定位授时提供正常服务。

基于iGMAS的BDS广播星历一致性分析

全球连续监测评估系统(international GNSS Monitoring&Assessment System,iGMAS)是对全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的运行状况和主要性能指标进行监测和评估,并生成高精度精密星历和卫星钟差等产品的信息平台。在GNSS监测评估中,广播星历一致性是一项重要指标,直接影响着定位精度。基于iGMAS提供的广播星历,对北斗导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)的广播星历的轨道和钟差一致性指标进行分析评估。实验结果表明,广播星历的轨道与钟差误差分别达到cm级与ns级。

混合星座条件下的多星定轨及其精度

为了实现与确保区域导航服务能力，COMPASS设计采用GEO／tGSO／MEO混合星座，利用区域监测网完成卫星轨道测定与预报，并通过预报星历确保导航服务。在区域布站条件下，难以实现对IGSO／MEO卫星的全弧段跟踪；混合星座条件下，不同卫星的动力学特性存在一定的差异，尤其是首次采用GEO卫星，其静地特性致使轨道与钟差强相关，为动力学模型选取带来一定的困难。这些不利因素都给轨道确定带来一定的挑战。本文给出了区域监测网条件下多星定轨的测量模型与动力学模型，设计了轨道与钟差参数的解算方案，系统地分析与论证了区域布站条件下的混合星座定轨精度。试验表明，卫星三维位置精度优于2m，基于激光数据检验的GEO卫星轨道预报2h视向精度优于0．3m．IGSO卫星轨道预报6h视向精度优于0．4m。

CEI确定导航卫星轨道的精度分析

研究了CEI技术在导航卫星中的应用情况,分析了其对三类卫星GEO、IGSO、MEO的定轨精度,并以仿真结果进行了验证。

北斗卫星导航系统空间信号可用性的初步评估

针对北斗卫星导航系统(BDS)空间信号的可用性评估问题,分析了GPS和Galileo系统的可用性评估情况,给出了BDS空间信号可用性评估的模型和统计步骤。评估结果发现,在单类中断影响下的单星可用性整体维持在一个较好的水平上,在所有中断条件下,地球静止轨道(GEO)卫星的平均可用性都是最好的,达到了0.988 5,中等高度地球轨道(MEO)卫星的平均可用性都是最差的,为0.922 0,对比BDS的公开服务性能规范中的指标,发现GEO卫星和MEO卫星的平均值满足指标的要求,而倾斜地球同步轨道(IGSO)低于指标的要求。

BDS轨道完备性监测设计与实现

针对北斗卫星导航系统(BDS)完备性研究较少的现状,该文提出了一种导航星历中轨道观测数据的完备性监测新方法。采用轨道积分方法分析了北斗卫星的轨道残差均方根值;通过概率统计的方法,分别计算所有北斗卫星的轨道残差极限误差值(告警限差),剔除误差超限甚至粗差卫星,实现事后轨道完备性监测。另外通过比较分析剔除监测标记出的误差卫星之前和之后对测站精密单点定位的影响,验证完备性的风险性。最后通过实测数据对该算法进行了验证和分析。实验结果表明:该算法可以实现卫星轨道的监测示警,标记误差卫星,达到轨道完备性监测效果。