北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析

通过实际采集的北斗卫星导航系统广播星历数据,计算北斗卫星导航系统卫星的位置,分析我国北斗卫星导航系统星座在不同纬度条件下的可视情况。采用两台BDS/GPS接收机同时接收北斗卫星导航系统与全球定位系统数据,单独利用北斗卫星导航系统与全球定位系统系统进行静态基线解算,结果表明,目前我国北斗卫星导航系统的定位精度和全球定位系统相当。利用单历元算法对基线进行"实时"解算,在X轴和Y轴方向北斗卫星导航系统精度稍差,在Z轴方向二者精度相当。     

基于STK软件的北斗导航卫星轨道模拟

北斗卫星导航系统应用日趋广泛,文中以北斗卫星导航系统为主要研究对象,利用STK模拟完整的北斗卫星导航系统空间星座,实现基于STK的北斗系统的星座仿真、卫星轨道仿真,同时完成卫星的可见性分析与卫星覆盖分析,实现北斗卫星导航系统的仿真应用。目前,北斗卫星导航系统正处于建设阶段,文中结论对北斗卫星导航系统的建设与应用有一定的参考意义。     

北斗在极区导航定位性能分析

北极蕴藏着丰富的资源,冰川融化使得夏季北极地区的航行成为可能,北极地区战略地位凸显。为了保障北极地区活动的安全性,精确导航定位是重要基础保障,本文分析了我国北斗卫星导航系统当前星座及未来全球星座在极区的可用性。详细分析了利用北斗卫星导航系统在极区进行导航、定位服务的基本性能,分析其优缺点,并提出了可能的应对方法。     

导航星座异构扩展对系统服务性能的影响

本文分析“北斗”区域卫星导航系统目前所采用的三种卫星混合组网的星座现状,通过设计扩展不同类型、不同数量的卫星,利用STK仿真软件,对所选重点区域和扩展区域的重要服务性能,如几何精度因子(GDOP)和可见卫星数量进行仿真,进而综合得出不同导航星座异构扩展对系统服务性能的影响情况。分析结果表明, IGSO卫星对增强系统对区域服务性能的提高具备更好的条件。根据“一带一路”非洲沿线国家重点城市的分布特点,进一步对星座异构扩展数量和在轨位置进行优化和改进,为有限条件下星座扩展实现服务性能最大化改善提供参考。      

基于多观测量组合的北斗系统伪距方差自适应估计方法

北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统,具有地球静止轨道、倾斜地球同步轨道及中圆轨道三种卫星的混合星座,同时播发B1、B2和B3三个频点观测值,传统确定观测值向量权矩阵的方法已无法满足北斗卫星导航系统定位的需求,需要探索研究确定北斗卫星导航系统观测值向量方差-协方差矩阵的新方法,以合理使用北斗卫星导航系统观测量,提高系统服务性能。为此,提出了一种基于伪距和相位线性组合的北斗卫星导航系统伪距方差实时自适应估计方法:首先,基于北斗卫星导航系统载波相位和伪距观测值,利用观测值线性组合,构造伪距方差统计量模型;其次,充分考虑北斗卫星导航系统卫星星座特点和多路径影响,引入渐消因子,分别统计伪距均值和方差;最后,基于伪距方差统计值,构造观测值向量权矩阵。新方法克服了传统确定方差-协方差矩阵方法的局限性,能够较真实地反映北斗卫星导航系统伪距观测值向量的随机特性,可有效提高伪距单点定位精度和载波相位模糊度固定效率。北斗卫星导航系统用户机实测数据计算结果表明,基于伪距方差自适应估计的北斗卫星导航系统单点定位精度可提高约3m,模糊度成功固定时间缩短至18个历元。     

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。     

一种多系统组合导航快速选星方法

采用多卫星导航系统组合导航,定位精度和系统可靠性会大幅提升,但导航定位运算量也会成倍增长。为解决多系统组合导航定位精度与实时性之间的矛盾,提出一种新的选星方法。新方法不追求最小GDOP值,而是以满足导航定位精度的GDOP值为前提,结合模糊理论中隶属函数的思想,按卫星在星座中均匀分布为原则进行选星。推导伪距测量的误差模型,分析了GDOP与测量误差之间的关系。北斗、GPS和GLONASS三系统组合导航选星实验结果表明,在不超过3次求解GDOP值的情况下,新方法能以不小于98%的概率得到GDOP≤4。     

多星座实时导航中一种快速次优的选星方法

随着各国卫星导航系统的建设与完善,同一历元的可见卫星数目逐渐增加,如何对众多卫星进行选择以优化利用现有资源便显得迫切而重要。本文以获得满足设计要求的GDOP为前提,根据各时刻可见卫星数量的大小,选择适合的遮蔽仰角,以卫星空间构型的体积与GDOP关系为依据,引入计算几何学中解决三维点集的凸壳问题的增量算法,并结合导航卫星星座的自身特点,提出了对卫星位置坐标直接进行选择的一种快速次优的选星算法。实验结果表明,在GDOP满足要求且选星数较少的情况下,相对传统GDOP选星法大大减小了计算量,该方法简洁快速,能有效满足选星求解的实时性和精度要求。     

北斗卫星导航系统和GPS兼容性评估(英文)

北斗卫星导航系统的信号体制与GPS近似且占用相同的频段,不可避免地带来兼容性问题。从理论上分析兼容性评估的重要参数:频谱分离系数、码跟踪谱灵敏度和等效载噪比衰减,阐述伪随机码码长、导航数据速率和码片速率对兼容性计算的影响,在综合考虑信号兼容评估的运算速度和准确性的基础上,提出改进的GNSS兼容性评估模型。以此兼容性评估模型对北斗卫星导航系统和GPS所有频段进行仿真,仿真分析中考虑北斗卫星导航系统和GPS的具体频率分配、信号体制、发射功率、发射带宽、卫星天线增益、仰角、多普勒偏移、信号在空间传播的衰耗以及接收机参数。通过仿真可以看出,当北斗卫星导航系统满星座运行时,GPS对北斗系统的干扰将大于北斗系统对GPS的干扰。     

北斗卫星导航系统的星座性能分析

本文分析了星座结构为5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和27颗MEO卫星的北斗卫星导航系统所能够提供的星座性能指标。初步分析表明北斗卫星导航系统能向全球用户提供理想的卫星可见数、PDOP值和定位精度,这些指标与GPS系统相一致。对于中国大陆区域内的用户来讲,由于有5颗GEO卫星和3颗IGSO卫星的增强作用,COMPASS系统所提供的性能指标明显优于GPS系统。     

北斗系统B1频点定位性能评估

目前,北斗二号卫星导航系统已经完成5颗GEO,5颗IGSO和4颗MEO卫星组网,初步具备了向区域用户提供定位、导航、授时、短报文通信等服务的能力。为了科学分析北斗二号卫星导航系统覆盖区域内民用B1I单频伪距的定位性能,本文仿真分析了当前星座条件下的DOP值分布情况。在此基础上,选取北京、乌鲁木齐、哈尔滨、三亚和成都5个试验地区,完成了北斗二号卫星导航系统大范围定位性能实测试验评估。统计结果表明,北斗二号卫星导航系统能够提供连续服务,性能稳定。在国内的大部分区域,按照95%进行统计,可见卫星数大于6颗,PDOP值小于4,单频水平定位精度优于8 m,高程定位精度优于10 m,三维定位精度优于15 m。在"水平定位精度≤20 m和高程定位精度≤20 m"的指标要求下,单频定位精度的可用性达到99%以上,连续性达到90%以上。     

简讯

<正>北斗三号组成全球卫星系统2018发射第26—43颗卫星,当前在轨工作卫星共有33颗,全球组网基本系统空间星座部署任务圆满完成。2017 11月,以"一箭双星"方式成功发射第24、25颗北斗导航卫星(正常运行),开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。     

北斗卫星导航系统的星座性能分析

本文分析了星座结构为5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和27颗MEO卫星的北斗卫星导航系统所能够提供的星座性能指标。初步分析表明北斗卫星导航系统能向全球用户提供理想的卫星可见数、PDOP值和定位精度,这些指标与GPS系统相一致。对于中国大陆区域内的用户来讲,由于有5颗GEO卫星和3颗IGSO卫星的增强作用,COMPASS系统所提供的性能指标明显优于GPS系统。     

关于北斗卫星导航系统技术标准化的几点建议

自2012年12月27日我国正式宣告北斗卫星导航系统建成之后,北斗卫星导航系统已成为国际同行们的研讨热点,实现北斗卫星导航系统技术标准化,势在必行,刻不容缓;为此,笔者提出下列建议:规范系统之名,需要用"中央文件式"的方法促使国内同行采用之;确切表述系统基本参数,需要普及卫星导航技术多学科的基本概念;发挥因特网的准快作用,及时公告北斗卫星星座的基本技术参数。     

低轨增强北斗的星地一体化系统仿真及综合性能评估研究

北斗卫星导航系统将考虑纳入低轨星座,通过高中低轨星座融合,构建全球覆盖时空网络。然而,低轨星座正处于建设阶段,对低轨增强北斗系统的研究尚缺少仿真和多方位的性能评估。围绕低轨增强北斗系统高逼真仿真和增强性能多方位评估开展研究,构建了融合实际测量数据和空间物理理论模型的高逼真低轨星座仿真模型,提出了低轨增强系统综合性能评估方法,设计建立了低轨增强北斗的星地一体化系统仿真及综合性能评估平台,揭示了低轨星座对已有导航系统性能增强效果。结果显示,在系统侧方面,低轨增强在提升北斗精密产品精度的同时可减少地面测站数量及分布限制;在用户侧方面,低轨卫星的加入有望使北斗精密单点定位收敛时间缩短至10 min以内。研究成果可为低轨增强导航系统建设提供理论和应用支撑。     

北斗系统在海风海浪探测中的应用研究

利用导航卫星的反射信号进行对地观测是一个新型的应用方向,北斗卫星导航系统的同步轨道、中轨道和倾斜轨道所构成的混合星座构成,使其在对地观测领域具有独特的优势,海风海浪观测是其重要应用之一。首先分析了国内外利用全球卫星导航系统反射信号进行海风海浪探测的情况,然后介绍北斗卫星反射信号接收机的设计及北斗应用软件系统设计。使用所设计的北斗反射信号海风海浪探测系统,在广东省深圳市进行了近3个月的台风探测实验,验证了北斗反射信号进行海风海浪探测的可行性。     

北斗卫星导航系统用于东北地区高精度变形监测性能分析

截至2015年1月,我国北斗区域卫星导航系统已正式运行满2年。目前北斗卫星导航系统的星座组网尚未完成,只可为亚太地区特别是低纬度地区提供较好的服务,即服务拓展到南北纬55°,东经55°至180°。由于我国东北地区所处纬度较高,可能会受到北斗星座不完善的影响。为了分析我国北斗卫星导航系统在东北地区高精度变形监测中的监测性能,本文在哈尔滨地区搭建了北斗变形监测数据采集平台并研制了北斗高精度变形监测软件。通过对连续10d的实测数据进行处理,测试评估了北斗在变形监测中的数据质量与精度。试验结果表明,东北地区短基线变形监测条件下,北斗变形监测多个测段对应基线N、E分量重复性优于7mm,U分量重复性优于1cm。     

动态信息

欧洲卫星导航终端设备制造商高度评价北斗卫星性能据"GNSS内参"网站2013年1月8日报道,全球导航卫星系统接收器制造商Septentrio公司于2013年1月8日已成功跟踪到北斗卫星导航系统的信号,并通过"GPS+GLONASS+北斗"三星座算法成功进行了位置、速度、时间(PVT)计算。我国于2012年12月27日发布北斗ICD文件几天之后,该公司就     

典型低轨卫星星座导航增强性能对比性评估研究

选取国外的Iridium NEXT系统、国内的“鸿雁”星座和“微厘空间”共三个典型低轨星座对北斗卫星导航系统(BDS)从信号落地功率、可见卫星数和精度衰减因子(DOP)等方面进行导航增强分析.结果表明:由于星座结构和卫星数目的不同,低轨星座对导航系统的增强能力存在差异.Iridium NEXT系统和“鸿雁”星座等极轨星...     

基于STK的典型机场BDS性能分析

为分析北斗卫星导航系统(BDS)在我国机场的导航性能,通过卫星仿真工具包(STK)建立了BDS星座,仿真并分析了11个典型机场的卫星可见星数和几何精度衰减因子(GDOP)的值．仿真结果表明,BDS在多数典型机场拥有较多的可见星数目与较低的GDOP值,通过对比GDOP值对应的定位精度分级表,得出BDS在国内大部分典型机场能够提供优级的导航服务,为利用BDS实施进近提供了良好的技术支撑.