全球导航卫星系统反射测量(GNSS+R)最新进展与应用前景

全球导航卫星系统(GNSS)具有全天候、近实时、高精度的特点,可持续发射L波段信号,广泛应用于定位、导航和授时(PNT)。随着GNSS技术的发展,最近GNSS反射信号可探测地球表面特征,即GNSS反射测量(GNSS+R)。结合GNSS接收机天线位置和介质信息,利用延迟测量值可以确定表面粗糙度和表面特性。GNSS+R作为当前GNSS和遥感领域的研究热点,取得了一些研究进展和成果。本文详细介绍了GNSS+R原理和方法及其最新应用进展,包括各种GNSS+R技术手段和方法,以及海洋、陆地、水文、植被和冰雪等遥感应用,特别是最新BeiDou-R和TDS-1研究进展。最后给出了GNSS+R应用前景和展望,包括多GNSS系统、GNSS+R接收机、GNSS+R卫星计划和新兴应用等。     

GNSS反射信号处理装置中延迟C／A码发生器的设计

针对GNSS—R延迟映射接收机的硬件相关器设计,提出了一种在反射信号处理中延迟C／A码产生的新方案,并对硬件的实现方法进行了详细的叙述。该方案基于相位查询方式可产生不同码相位的延迟C／A码,延迟的码相位可以根据设定值任意产生。仿真验证结果表明了方案设计的正确性和有效性。     

天宝北斗兼容的GNSS系列产品应用广泛

<正>[本刊讯]自2013年天宝公司(Trimble)发布版本为4.80兼容北斗卫星导航系统的GNSS接收机固件以来,天宝北斗兼容的GNSS接收机在国内的测绘行业中已经是不成文的标配,用户可以在测绘、基础设施、建筑施工以及高精度OEM接收机模块等一系列天宝的GNSS解决方案中,使用北斗卫星导航系统中的开放服务卫星信号。北斗系统大大拓宽了天宝GNSS的使用场景,提高了外业作业效率。目前,天宝北斗兼容的GNSS接收机在国内及亚太区的各行各业中已得到了广泛应用。     

一种GNSS码跟踪环路中的多径抑制方法

主要介绍了一种在GNSS信号中抑制多径信号的鉴相方法,接收机接收到的GNSS信号中往往包含多径信号,GNSS信号进行下变频生成中频信号后,进行模数转换;将经过模数转换后的GNSS信号进行载波剥离,得到I路和Q路的信号,在码跟踪环路中,对I路和Q路信号进行码剥离,得到多径信号的互相关功率后,采用基于精密TK采样间隔的TK—EML5鉴相方法,能够起到有效地抑制多径信号的效果。     

基于预平均处理的导航信号捕获技术

针对传统导航信号捕获算法资源消耗大、多普勒分辨率低的问题,提出了一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法. 该方法将经过预平均处理后的导航中频信号和本地信号主码存入相应存储器,然后经变系数匹配滤波器完成相关累加,再经快速傅里叶变换(FFT)频率估计器完成数据的频谱分析,最后利用验证模块对FFT输出结果的最大值进行二次验证,完成捕获检测. 所提方法在达到相同积分时间的同时节省了50%硬件资源,能够提高捕获多普勒分辨率以提高转跟踪成功率,通过软件灵活配置可以实现多系统多频点全球卫星导航系统(GNSS)信号的兼容处理.      

BDS/GPS不同导航系统下GNSS接收机性能研究

通过对大量GNSS接收机检测数据统计对比分析,对BDS、GPS导航系统下多系统兼容定位的GNSS接收机的性能展开讨论,得出GNSS接收机标称精度适用于BDS系统的结论,有利于GNSS接收机检定工作的开展,提高GNSS接收机检定工作效率和可靠性。     

基于GNSS多径信号的反射面参数估计算法

全球卫星导航系统（GNSS）多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中. 多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时,也为接收机提供了周边反射面环境信息. 在码相位延迟幅度联合跟踪算法（CADLL）实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上,设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法. 该算法可以在GNSS多径环境中增强接收机的环境感知能力,相关环境信息可应用于场景感知、避障、路径规划和定位增强等领域. 静态环境下进行GNSS多径信号采集和算法测试,实验结果表明该算法能够有效估计反射面位置参数,反射面方位角均方根误差（RMSE）小于10°,反射面俯仰角RMSE小于5°,反射面距离RMSE小于10 m.      

利用GPS反射信号遥感土地湿度变化趋势

介绍了GPS信号经过较平滑土地反射后信号特性的变化，建立起反射信号功率与土地湿度的对应关系，阐述了GPS—R接收机的构成，完成了在草地和裸地条件下的反射信号实时处理显示并存储。数据处理结果表明，利用所设计的GPS—R接收机处理出的归一化反射信号功率变化能够反映土地湿度变化的趋势。     

天宝公司(Trimble)推出新一代GNSS测绘解决方案

正[本刊讯]2012年10月24日,天宝公司推出新一代GNSS测绘解决方案——Trimble R10 GNSS智能接收机。作为GNSS测绘解决方案中最小最轻的接收机,Trimble R10 GNSS智能接收机集成了Trimble HD-GNSS高精度处理引擎、Trimble SurePointTM精密定点控制技术、Trimble xFillTM断点续测技术和Trimble 360全星座接收技术等突破性技术及强大的性能,能够     

双频GNSS／SBAS接收机

Septentrio卫星导航技术公司推出一款名为Pola Rxze的双频GNSS／SBAS（基于卫星的增强系统）接收机，该接收机内装Sepetntrio卫星导航技术公司研发的GNSS双频芯片。它的特点是可接收多达16颗GPS卫星的L1和L2信号，并可跟踪多达6颗基于卫星增强系统卫星的L1信号，机内装有该公司研发的多径消除技术APME，以便减轻由于多径引起短期延迟的效应。该接收机安装在防水的盒子中，它有4个串行端口，一个标准的256MB的不可拆卸存储卡，可通过接钮来控制存储。     

基于部分输出FFT的CSK信号高效解调算法CSCD

为了实现精密星历数据的高速率播发,码移键控(CSK)调制技术将是下一代卫星导航系统的重要选项.CSK调制信号在解调时需要遍历计算各种码相位偏移的相关值,因此通常使用基于快速傅里叶变换(FFT)的频域解调算法.根据CSK频域解调仅需FFT部分输出结果的特点,提出了基于部分输出FFT的CSK信号频域解调算法.该算法对传统FFT的蝶形解算结构进行优化,通过定义计算节点以消除与输出结果无关的计算,从而降低解调的计算复杂度.以码率为1.023 Mcps的CSK(4,1023)调制信号为例,所提算法可节省约45.6%的计算量,这对下一代卫星导航接收机的设计具有重要的意义.     

一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法

针对卫星导航系统和惯性导航系统(INS)的不同特性,提出了一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法。采用差分自适应检测算法、改进码平均相位算法以及位置联合解算方法实现了GPS/GLONASS数据融合,借助于改进的粒子滤波器、INS误差模型建立系统状态方程和观测方程,完成GPS/GLONASS系统速度值和INS系统速度值数据融合,提高组合导航系统精度和可靠性。使用真实数据对数据融合算法性能进行仿真分析,结果表明所设计算法是有效的,能够处理非线性非高斯条件下的滤波估计,提高滤波精度和系统可靠性。     

Fast direct GPS P-Code acquisition

GPS P-Code has a higher chipping rate, better accuracy, and anti-jamming property than C/A code. Traditionally, GPS P-Code acquisition depends on handover from C/A code. This potentially needs long acquisition time. Moreover, when C/A code is not available, it is no longer possible to acquire GPS P-Code through handover from C/A code. The purpose of this paper is to describe a new overlap average method to facilitate hardware design of fast direct P-Code acquisition. It allows the rapid code phase search to acquire GPS P-Code signals, and also decreases the hardware resource requirement. The small size FFT in the proposed methods is very promising for fast FPGA hardware system design using FFT cores. The simulation results and theoretical analysis are included demonstrating the overall performance of the proposed method.

A comparison of P code and high performance C/A code GPS receivers for on the fly ambiguity resolution

Carrier phase ambiguity resolution on the fly is investigated using two receiver technologies, namely dual-frequency P code and high performance, single frequency, C/A code receivers. Both receiver types were used simultaneously in a series of land kinematic trials. A least-squares search technique is used to find the correct double difference carrier phase ambiguities. Both C/A and single frequency P code technologies are found to be equivalent and capable of resolving the integer ambiguities on the fly using some 30 to 200 seconds of data under benign multipath conditions. Successful ambiguity resolution on the fly results in cm-level accuracy kinematic positioning. The ambiguity resolution time required and success rate are however found to be strongly dependent on the level of carrier phase multipath and, as a consequence, on the error variance assigned to the carrier phase measurements. The use of widelaning with the dual frequency P code results in ambiguity resolution in seconds. The performance of widelaning is also superior in a comparatively high carrier phase multipath environment.     

网络RTK参考站间模糊度动态解算的卡尔曼滤波算法研究

提出一种适用于参考站网络的站间模糊度解算方法,该方法使用CA码与相位的电离层无关组合解算宽巷模糊度,利用多路径效应的周期性削弱CA码多路径效应。在宽巷模糊度得到固定后,利用卡尔曼滤波对L1模糊度进行估计,并使用模糊度失相关搜索算法,动态地确定模糊度。这种方法已经应用在自主开发的网络RTK软件上,并以四川GPS综合服务网络SIGN(Sichuan Integrated GPS Network)作为试验网络,进行了试验和分析。     

测绘生产技术体系发展的回顾与展望

从发展的角度回顾了传统的大地测量、摄影测量、地图制图技术发展到GPS、RS、GIS的过程 ,分析了现今“3S”技术的特点 ,并展望了数字测绘技术生产体系的发展前景     

基于空间信息多级网格的人口普查数据采集系统的设计与实现

设计了人口普查多级网格（SIMGPC）的结构体系,重点探讨了网格划分、编码方法和网格数据库等关键技术,并实现了一个带有空间信息编码的人口普查数据PDA采集系统.     

基于AM/FM/GIS的燃气管线信息系统的设计与实现

针对燃气管线建设和维护的实际需求，综合应用AM／FM／GIS技术建立燃气管线系统，以行政区划和地形等基础数据为背景，实现了燃气管线信息的可视化管理，并对系统的架构、功能以及适用性进行了讨论，为管线的建设和维护提供了高效的技术支持手段。应用结果表明AM／FM／GIS技术对燃气行业信息化建设具有重要的促进作用。     

基于GPS单频软件接收机的捕获与跟踪算法实现

在分析基于软件无线电全球定位系统（GPS）接收机结构的基础上,研究了GPS单频软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于MATLAB平台在PC上仿真了GPS单频软件接收机样机。信号捕获采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜捕算法;信号跟踪联合使用超前滞后非相干延迟锁定环和科斯塔斯环的跟踪环结构。采用实测数据对信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。结果表明：仿真的GPS单频软件接收机具备基本的基带信号处理功能。     

PMF-FFT方法在P码捕获中的改进及参数设计

部分匹配滤波器与FFT相结合的捕获模型使用在高动态环境下导航信号的捕获中,由于它对多普勒频率误差有较高的容忍度,因此可以直接进行频域的并行搜索,大大降低了平均搜索时间,并使整个系统依然具有较高的检测概率. 文中通过建立数学模型,对PMF FFT捕获算法的原理及特性及其在捕获流程中的各部分损耗进行了详细的分析,并针对P码的非周期特性,使用重叠保留法对PMF FFT算法进行了改进,使用基于FFT的并行码相位搜索的方法,在频域内实现了时域相关运算,进一步减少了捕获时间. 最后依据“达到等效判决信噪比时总运算时间最少”原则,对算法中各项参数的设计提出了指导意见,具有一定的参考价值。