GNSS天线相位中心模型更新对PPP的影响分析

目前,天线相位中心改正(PCC)模型由igs14.atx更新至igs20.atx,更新后的PCC模型会对精密单点定位的坐标参数估计产生影响。本文对比了更新前后的PCC模型,综合分析了四大全球卫星导航系统(GNSS)的在轨卫星和接收机天线的PCC模型,并选取了31个国际全球卫星导航系统服务组织(IGS)测站的观测数据进行精密单点定位数,通过点位偏差和点位精度来分析模型间差异对测站点位估计的影响。结果表明:在IGS框架和天线产品更新后,全球定位系统(GPS)、格洛纳斯系统和伽利略系统的点位偏差下降0.7、2.4和1 mm,北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)增加了0.3 mm;4个系统的点位精度与更新前相当,变化在1 mm内。多GNSS系统联合处理下定位效果有明显改善,点位偏差平均减少了约1.2 mm,点位精度提高了1.5 mm。除此之外,在IGS20框架下使用igs14.atx中的模型后,4个系统的定位性能受到不同程度的影响。

弹载卫星导航天线结构设计研究

在现代战争中,弹载设备是一种重要的攻击和防御手段,其结构设计的可靠性和环境适应性直接影响整机的使用寿命与性能指标。文中介绍了某弹载卫星导航天线的结构设计过程,在给定的结构物理参数条件下,通过理论分析与经验设计,结合有限元仿真手段,提高产品结构设计的质量,以达到各项环境适应性指标要求,保证整机性能指标可靠实现。

北斗卫星天线相位中心改正在PPP中的应用研究

基于我国时间基准UTC(NTSC)系统,开展北斗天线相位中心(APC)改正在精密单点定位(PPP)以及高精度时间比对中的应用研究。通过接收机实测的北斗数据以及国际GNSS服务(IGS)中心提供的北斗精密钟差产品、轨道产品和IGS发布的多系统APC改正文件,进行北斗精密单点定位数据处理。结果表明,APC改正前后的精密单点定位X、Y、Z 3个方向上的误差均方根分别为0. 011 0、0. 021 2、0. 009 5 m以及0. 002 6、0. 007 1、0. 003 7 m,可以看出修正后的定位精度具有明显的提高。同样在零基线共钟时间比对以及远距离时间比对方面,两接收机同源零基线比对结果的标准偏差由未进行APC修正前的0. 148 2 ns降到修正后的0. 093 0 ns;远距离高精度时间比对结果的标准偏差从修正前的0. 302 9 ns降低到修正后的0. 266 8 ns,时间比对的短期稳定度也有所提高。因此,随着北斗系统的建设以及国际GNSS服务分析中心的相关北斗精密产品的不断完善,北斗的服务精度将越来越高。

抗干扰兼容型卫星导航接收机设计与仿真

抗干扰兼容型卫星导航接收机既可以使用组合卫星定位系统进行高精度定位,又具有优良的抗干扰性能。其抗干扰性能通过自适应调零天线实现,介绍了系统硬件电路实现,并在相应硬件平台上,采用功率反演算法进行干扰抑制。仿真测试结果表明,自适应调零天线有效地提高了接收信号的信噪比,提高了兼容型卫星导航接收机的应用范围。

GNSS自适应抗干扰天线阵相位中心校正

为在干扰环境实现实时精密定位、测距和姿态测量等应用,需要尽可能降低天线阵相位中心引起的误差.建立了抗干扰天线阵相位中心补偿模型,每个阵元视作多相位中心天线,推导了自适应抗干扰天线阵等效相位中心位置的计算方法,分析了抗干扰RTK系统中由相位中心偏移引起的误差.通过补偿载波相位观测量,实现了天线阵相位中心校正.仿真结果表明,GNSS接收机抗干扰天线阵等效相位中心的位置与干扰环境及所用抗干扰算法有关,不能通过预先建立固定查找表的方式进行补偿,只能根据抗干扰计算结果实时计算出等效相位中心位置,再补偿载波相位观测量.

GEO卫星GNSS导航在轨长期性能验证与分析

为对地球静止轨道(GEO)全球卫星导航系统(GNSS)自主导航性能进行验证,用通信技术试验卫星二号实际在轨工作数据,在我国首次对GNSS导航的长期在轨性能进行实测和试验,并对导航精度进行评估。介绍了GEO上GNSS导航原理和通信技术试验卫星二号的GNSS导航系统。设计了转移段(GNSS天线未展开)和定点后GNSS天线展开前后的导航性能试验。给出了转移段GPS/GLONASS的可用星数、GNSS的位速解算结果,以及定点后GNSS天线展开前后GNSS捕获的星数与可用星数、位置精度因子和位速精度,并说明了性能试验的有效性。结果表明:在转移段,在GNSS接收机在部分弧段可捕获到导航星4颗以上,位速解算结果正确,且位速一致性好,GNSS导航系统可用;定点后GEO上观测到的GNSS星数量满足自主导航使用要求,获得的位速精度符合仿真预期,GNSS天线展开后位置精度因子和位速精度明显优于展开前。连续48h数据获得的实测位置精度优于30m,速度精度优于0.05m/s。本次在轨试验证明了GNSS用于GEO轨道卫星是可行的,为我国高轨卫星自主导航和在轨自主管理提供了重要支撑。

履带式作业装备自主导航路径规划方法研究

基于北斗卫星定位的履带式作业装备自主导航路径规划方法,以规则型地块为研究对象,根据履带式作业装备的自身属性以及作业特点展开研究。通过北斗卫星定位系统获取地块四角坐标、联合作业装备尺寸及作业行间距等信息,自动生成作业路径。实验结果表明:路径规划算法测量点与计算点间最大误差为0.09m,平均误差为0.046m,算法准确性较高。

导航综合基带的设计与实现

中国区域导航定位系统(CAPS)是我国一种具有自主知识产权的新型卫星导航系统.基于卫星转发地面产生的导航信号的工作模式,实现卫星导航功能.导航综合基带是CAPS主控站的重要终端设备.利用无线电软件设计思想,设计了导航综合基带总体架构.采用标准面向仪器系统的PCI扩展(PXI)机箱结构,基于总线设计,可扩展性强.基带的关键技术包括发射信号的频率补偿技术,高精度接收技术,设备高稳定时延保持技术.实际测试结果表明:该导航综合基带性能良好,伪码测量精度优于0.20 ns,通道时延稳定度优于0.25 ns,频率补偿精度优于0.8 Hz,满足CAPS的需求.

美国军用GPS用户设备发展研究

为了进一步建设和发展北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)用户设备,研究分析美国军用GPS用户设备项目概况、当前进展和存在问题,并提出相关启示建议:指出二十多年来,美国一直致力于对全球定位系统(GPS)进行现代化改造,以使用一种更具抗干扰性的军码(M码)信号,为此,美国空军和太空军开发具有M码能力的军用GPS用户设备,其核心是M码板卡,各军种将其集成到专用GPS接收机中,用于车辆、飞机、舰船和其他武器系统;并简述军用GPS用户设备项目概况和进展情况,总结出M码板卡的开发相比计划出现了不同程度的延迟,因此,各军种与之相配套的M码接收机的开发、集成、测试和部署也面临延迟,M码能力的完全形成仍需时日;然后针对项目存在的需求估计不准、面临技术挑战、进度大幅滞后、数据严重不足等问题,分析相关应对措施;最后从顶层设计、发展规划、设备研制等方面提出相关启示建议,为北斗三号全球卫星导航系统用户设备建设发展提供参考和借鉴。

导航监测站设备管理与质量评估系统设计

监测站是卫星导航定位系统的重要组成部分,建造导航监测站设备管理与质量评估系统对监测站规范化运行管理具有重要的实用价值。通过对监测站设备信息进行归档,结合管理监测站的经验,依据质量评估理论,并运用计算机自动推理能力,设计并实现了导航监测站设备管理与质量评估系统,提高了监测站的管理效率与运行可靠性。

基于北斗卫星定位及通信的录井设备定位跟踪系统

随着录井作业量持续上升,通过电话、邮件等传统方式进行沟通的录井作业管理模式存在的不能实时查询、沟通效率低等问题愈发突出。为提高录井设备管理效率,及时了解和掌握设备分布情况,设计研发了基于北斗全球卫星定位及通信的录井设备定位跟踪系统。通过多地共计40套录井设备的现场定位跟踪应用表明,该系统实现了设备位置信息的自动采集和上报,可及时掌握录井设备分布及调度轨迹;通过该系统将设备位置信息与设备业务信息进行关联,可为设备的调度分配提供决策依据,实现设备的全生命周期跟踪管理,为设备的数字化管理和规范化管理奠定了基础,为石油录井作业高效管理提供技术支撑。

基于GNSS单天线的船姿测量算法研究

为研究GNSS单天线船姿测量的性能,在分析航速、航迹对船载GNSS单天线测姿精度影响的基础上,提出了基于载波相位历元间差分(TDCP)测速的船姿测量方案。首先利用TDCP求取历元间高精度位移增量,然后计算历元间平均速度,最后基于测船速度反演测船姿态。海试结果表明:基于TDCP方案的测姿性能与船速正相关、与船艏向变化率负相关,测姿估算精度略优于PPP方案、明显优于Doppler方案,为船载GNSS单天线测姿方法的研究与工程应用提供了参考。

3D扼流圈天线和普通高增益天线在海洋GNSS观测中的性能对比

为了测试海洋环境下3D扼流圈天线和普通高增益天线高精度定位的性能,本文利用在烟台市东部海域的全球导航卫星系统浮标观测数据,从观测数据的质量、数据解算精度、数据解算残差分析及与验潮站数据对比四个方面衡量扼流圈天线与普通高增益天线的性能。结果显示:相比高增益天线,使用扼流圈天线观测数据的信噪比可提高7.5%~8.7%,观测数据的多路径效应可降低18.6%~29.2%,观测量的周跳可减少39%。从观测值残差的角度评价,扼流圈天线观测的相位观测数据残差比高增益天线观测的相位数据残差小0.04~0.10 cm,伪距观测值的残差减小0.020~0.085 m。与验潮站数据进行对比,相比高增益天线,扼流圈天线观测海面高与验潮站观测海面高差值的标准差小1.6 m。因此,在海洋环境中扼流圈天线比高增益天线有着较大的性能优势。

卫星导航定位仪无线安装位置的探讨

运用实测和计算的方法对卫星导航定位仪天线的安装位置进行探讨所得到的结论，对卫星导航和其它超短波设备天线的安装位置的确定有很实用的指导意义。

阵列天线在高精度RTK测量中的应用

多年来,苍穹数码在北斗卫星应用新技术方面,做了大量的创新性研究和实践。本文重点就"北斗RTK+测绘网平差"技术融合及其在高精度定位定向测量和实时动态形变测量方面的应用,以及"北斗定位+GIS应用"技术融合及其在少星定位方面的应用进行了阐述。

弹载卫星导航设备电磁干扰治理技术

随着弹载电子设备集成化发展趋势,弹上计算机、卫星导航等设备在狭小空间内功能紧密耦合,多源多频段信号传输发生干扰造成导航设备无法准确定位的现象时常发生,针对这一问题,系统研究了卫星导航设备电磁干扰治理方法;研究了微机模块中开关电源与隔离器件的电磁辐射以及谐波干扰特性;基于电磁波金属介质传播原理,通过仿真软件建立了设备电磁屏蔽有限元模型,深度剖析了屏蔽体电导率、厚度、开孔等关键因素对屏蔽效能的影响规律,提出关键元器件设计、终端天线屏蔽等综合治理方法;以弹载卫星导航产品进行试验,干扰信号强度得到了抑制,设备定位测速成功率提高了85%。

基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线GNSS差分定位系统

提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号(GNSS)差分定位系统。该系统基于光载无线(RoF)分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集,并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现远端采集GNSS信号的本地端集中式接收。在本地端处,利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的高速硅基光开关芯片实现不同监测节点光载GNSS信号的定时切换与差分解算,构建基于片上光路由的时分复用型一体化接收机多天线GNSS定位系统。在实验中,利用自主研制的1×8马赫-曾德尔干涉型热光硅基光开关芯片构建了具有5个远端监测节点的多天线GNSS定位实验系统,GNSS信号的RoF传输距离为10 km。实验结果表明,该光开关芯片模块的实时响应时间小于200μs,可在无需额外光放大的条件下稳定支撑10 km外5个远端监测节点的高精度定位,其在东(E)、北(N)、高(U)方向的定位精度均达到毫米量级。

GIS技术在车辆动态监测设备安全运用管控系统中的应用

针对车辆运行安全监测设备(5T设备)安全运用管理需求,研发了车辆动态监测设备安全运用管控系统。在开发过程中,通过引入GIS技术,将地图独特的视觉化效果和地理分析功能与数据库操作集成在一起,解决了传统信息化系统不能处理设备和人员地理位置信息的问题,提高了管控系统数据保障能力,增强了数据页面可视化展示能力,最终实现高效、智能的车辆动态监测设备安全运用管控系统运维管理。