北斗系统创新发展与前景预测

随着旺盛的卫星应用社会需求及航天新技术的迅猛发展,天基无线电系统相互交叉融合已成趋势。北斗系统从两颗卫星起步,以快速定位报告(RDSS)与短报文通信(MSS)业务为特色建成中国第一代卫星导航定位系统。随后,用8年时间构建了RNSS连续导航与RDSS定位报告相结合的北斗技术体制,完成了亚太地区覆盖。通过有效的卫星无线电频率兼容设计与国际协调,北斗系统是世界上第一个被国际电信联盟(ITU)规则认可的RNSS、RDSS、MSS三大业务相结合的卫星无线电系统。本文阐述了北斗系统在创新超越理念下的三大业务、四大功能的发展历程、技术体制、主要特点及前景预测。     

北斗系统启用CGCS2000对用户的影响分析

新一代的中国北斗导航系统由RDSS和RNSS两部分组成,其中RDSS业务用于替换之前的北斗一号系统(北斗导航试验卫星系统)为用户提供服务。由于新系统采用CGCS2000而北斗一号系统采用1954北京坐标系,北斗RDSS的开通将对采用1954北京坐标系的北斗一号用户应用产生一定影响。本文阐明北斗RDSS启用CGCS2000对采用1954北京坐标系的北斗用户产生影响的主要原因,提出分析该影响的方法,并通过仿真计算得出影响的规律和概略大小。     

北斗卫星导航系统精密定位报告算法与性能评估EI北大核心CSCD

RDSS短报文是北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)的特色服务,实现了用户报文通信和位置报告。北斗系统早期的位置报告基于双星RDSS观测值,其精度受限于数字高程数据的精度。从BDS-2开始,北斗系统发展了融合RNSS和RDSS体制的位置报告方法,其基于北斗RDSS体制,将用户接收机的观测数据向中心站进行回传,并在中心站实现精密位置的解算和报告,提升了服务覆盖范围和定位精度。本文介绍了北斗精密定位报告系统采用的中心站处理算法,并采用分布于中国不同区域的50个北斗观测站数据对系统性能进行评估。分析了RDSS入站频度、用户站与监测站的基线长度等因素对用户定位的影响。结果表明,基于北斗分区综合改正数的精密单点定位的精度最优,其在2 min响应时间内的平面和高程精度(RMS)分别为0.51 m和0.94 m。北斗精密定位报告精度与基线长度相关性较小,在仅采用BDS-2数据的情况下,定位精度下降可达1倍以上,而在相同时长情况下,提高RDSS入站申请频度对定位性能不产生影响。     

北斗RDSS机制下的导航地图更新设想及实践

导航电子地图更新是北斗应用要解决的一个关键性问题。利用我国北斗卫星导航系统具备RDSS与RNSS兼容的特性,提出一个RDSS机制下的导航地图更新设想。设想充分利用北斗具备导航及信息服务一体化的功能,实现了导航地图更新数据的安全传输、实时更新。最后通过应用实践充分验证该设想的可行性。     

北斗RDSS授时服务性能评估

针对现有卫星导航系统RDSS授时服务研究较少的问题,该文结合北斗实测数据,提出采用时间序列分析法评估北斗RDSS单向和双向授时服务性能,系统地研究了单向授时原理和双向授时原理,并介绍了北斗RDSS实测数据和精度评估方法。通过分析钟差总体情况、零值分段情况、噪声情况及授时精度等,得出结论:RDSS单向授时精度小于30ns,RMS平均值为6.81ns;RDSS双向授时精度小于20ns,RMS平均值为3.60ns;各波束的单向授时和双向授时数据均存在周期切换现象,且单向授时数据存在分层现象。该结论可用于RDSS系统差补偿,为北斗系统差一致性提供参考,进而提高系统服务精度。     

北斗卫星超短弧运动学定轨方法优化与试验分析

针对北斗卫星姿轨控后的轨道快速确定难题,系统地研究了基于多项式拟合和基于星历拟合两种运动学定轨方法,推导建立了相应的运动学定轨模型。同时针对接收机系统差和顽固多径问题,利用基于并置比对的接收机系统差解算方法和CNMC的多径削弱方法,实现了超短弧跟踪条件下接收机数据质量的有效控制。利用北斗GEO/IGSO/MEO卫星的实测伪距数据进行了试验验证,结果表明在10min超短弧跟踪条件下,GEO、IGSO和MEO卫星的运动学定轨位置精度分别为3.27m、8.19m和5.90m,实现了超短弧跟踪条件下的北斗卫星快速定轨,满足了卫星机动期间的北斗RDSS服务对轨道精度的需求,为北斗RDSS服务走向全球提供了技术支撑。     

基于核估计的北斗RDSS传输延时随机数生成法

北斗卫星导航系统（BDS）采用卫星无线电导航业务(RNSS)和卫星无线电测定业务(RDSS)双模结构体制,不但具有全球定位系统(GPS)等系统的导航、定位和授时功能,同时还提供双向短报文信息服务,在多个民用领域有着非常广阔的潜在应用前景. 传输成功率和传输延时是北斗短报文的两个重要性能参数,北斗短报文技术在各行业的推广应用以及相关系统的建设都急需这两个性能参数作为参考. 本文测试了北斗短报文的通信性能,提出基于核密度估计建立北斗短报文传输时延概率模型并生成时延伪随机数的方法. 通过MATLAB对北斗RDSS实测时延数据进行核密度估计并绘制概率密度估计值曲线;利用权重系数组合多个高斯函数对概率密度估计值曲线进行拟合,获得时延的概率密度分布函数,并采用舍选法实现北斗RDSS传输延时伪随机数的生成.      

北斗RDSS用户机测试系统指标监测校准方案设计

北斗卫星无线电测定业务(RDSS)用户机是我国北斗卫星导航试验系统的应用终端,测试系统可为用户机研制和使用提供可靠保障。鉴于RDSS体制的特殊性,测试系统的重要性能指标包括:用户机入站信号测量指标、用户机时延测量指标、以及用户机测试系统出站信号。为确保测试系统测试标准的统一,需要对测试系统的这些指标进行监测和校准。通过对普通用户机提出技术改进设计,为测试系统校准提供可行性方案,实现测试系统指标向标准测试仪器的溯源。     

应用北斗光彩中国

2000年10月,我国第一颗北斗导航试验卫星升空,中国开启了建设自主全球导航卫星系统一北斗导航卫星系统的宏伟工程。经过10多年的努力拼搏,2012年底,北斗导航卫星系统正式向亚太大部分地区提供连续无源定位、导航、授时等服务,并对外公布北斗系统空间信号接口控制文件,掀起了北斗应用的热潮。2013年成为北斗规模化和产业化应用的元年,以北斗系统为核心应用引领的中国卫星导航与位置服务产业逐步形成,“北斗特色”为卫星导航与位置服务产业注入了强大的创新和发展动力。     

北斗卫星导航区域系统发展应用综述

简要介绍了北斗卫星导航系统（北斗系统,BDS）的发展思路和发展规划,综述了北斗卫星导航区域系统（北斗二号系统）的发展简况、应用特性和应用现状。