基于卫星服务中断的GPS在中国服务区可用性分析

由于导航卫星硬件失效和轨道维持等原因,会引起卫星服务的暂时中断。卫星服务中断又会导致导航星座可用性下降。以GPS卫星4类中断的平均间隔时间、平均恢复时间为参数,建立了导航卫星的平均可用性及导航星座平均可用性数学模型。仿真分析了卫星服务中断的情况下GPS在我国服务区的可用性。仿真结果对于我国目前进行的区域卫星导航系统建设(北斗卫星导航系统建设的第2步)以及参与GPS市场竞争均具有重要作用。     

导航星座的覆盖特性和定位精度因子分析

卫星导航系统对覆盖区域的服务性能与导航星座设计密切相关,重点分析了导航星座性能指标中的连续覆盖特性和定位精度因子（PDOP）。在此基础上,对所设计的全球导航星座进行了性能仿真,并与国外导航星座进行了对比分析。最后,分析了降级情况下的星座性能,给出了增强系统可用性的改进方法。     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响。通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°~66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV值作为指标确定了初选卫星星座。结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案。探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局。     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响.通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°～66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV作为指标确定了初选卫星星座.结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案.探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局.     

区域卫星导航系统覆盖性能分析

北斗卫星导航系统已完成区域系统的建设任务。相比GPS而言,由于其星座结构的特殊性,目前仅对部分地区提供可用服务。本文以STK软件为基础,仿真计算了当前北斗导航星座对中国地区单一测站的卫星可视情况和GDOP变化情况,并计算了全球范围内7天观测周期内的平均GDOP分布情况。结果表明,当前星座的北斗卫星导航系统能够完成对中国及周边大部分地区的覆盖。     

COMPASS与GPS兼容定位算法及性能分析

多卫星导航系统间实现互用是提高导航定位性能的重要途径,目前已成为全球卫星导航领域关注的热点和发展方向。我国正在建设新一代卫星导航系统,为保护国家利益,获得世界认同与支持,COMPASS必须走与其他导航系统的兼容之路。本文分析了我国新一代卫星导航系统与GPS系统兼容定位算法和性能,并利用实测数据计算得到了COMPASS-M1与GPS兼容定位结果,验证了COMPASS与GPS兼容定位的可能性。     

伪卫星技术及其在导航定位中的应用分析

卫星导航系统可以在任何时间、任何地点为用户提供导航服务,即只要用户能够接收到良好的卫星导航信号,就能确定自身的准确位置。但是当卫星工作异常或因受到建筑物或地形遮挡而信号不佳时,用户定位将受到很大影响。作为一种新型的导航定位技术,伪卫星技术应用于现有的卫星导航系统中,可以大大提高导航系统的定位精度、完备性和有效性。在论述伪卫星技术及其应用的同时,重点对伪卫星技术在已有导航系统星座几何布局改善、差分定位解算等方面进行了分析与验证,为我国卫星导航系统的后续建设及其应用拓展提出了建设性意见。     

GPS导航星座及低轨卫星的精密定轨理论和软件研究

全球卫星导航定位系统是20世纪80年代出现的最具划时代意义的航天技术和信息技术，其开发和应用研究已经成为世界各大国发展战略中高技术竞争的一个主要焦点。在卫星导航系统的研究中，导航星座轨道的精密确定和预报技术是保证卫星导航系统正常运行最核心的关键技术。导航星座的轨道精度是衡量卫星导航系统性能的一个重要指标，而利用导航星座进行低轨卫星精密定轨是导航卫星应用领域的最前沿、最具战略性的方向，高精度的低轨卫星轨道是提高卫星应用水平的基础。基于星载GPS数据的低轨卫星精密定轨一直是国际上的一个研究热点，也是我国提高低轨卫星精密定轨精度的最为有效的手段，但我国还鲜有高精度成果报道。因此，加大该领域的研究力度，建立自主产权的卫星导航数据综合处理软件势在必行。     

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。     

伪卫星增强GNSS系统的可靠性研究

为了解决GNSS系统高程精度差和卫星几何分布差导致的无法正确导航问题,首先介绍衡量卫星星座定位的精度因子指标,分析导航解的内外可靠性度量模型,并以西露天矿的实际情况为例,模拟GPS/Gallieo/PL导航星座及露天矿坑底接收机实际运行轨迹,分析伪卫星的不同位置对精度因子的影响情况。然后以整个运行轨迹为例,研究GPS,GPS/PL与GPS/Gallieo/PL集成星座导航情况下,伪卫星对GNSS系统的精度因子及内、外可靠性的度量增强作用。研究表明,伪卫星集成系统能明显提高GNSS导航系统的整体性能,保证露天矿深坑情况下的导航精度、可用性与稳定性。     

混合星座的精度因子与定位性能分析

通过对静地同步卫星(GEO)、倾斜轨道同步卫星(IGSO)/GEO结合和MEO/GEO结合等星座的精度因子(DOP)计算和分析,初步探索了利用混合星座解决无高程辅助的纯GEO星座不能垂向定位和水平定位精度欠佳的问题。同时,结合我国卫星导航系统的发展,提出利用IGSO/GEO混合星座作为区域定位星座向全球定位星座过渡的观点。     

混合星座星间链路的建立以及连通性和稳健性分析

首先,分析了混合星座的特点,并分别讨论了GEO卫星、IGSO卫星和Walker-δ星座的服务性能和星间链路的建立特点;然后,运用邻接矩阵给出混合星座连通性的判断标准,运用任意两颗卫星间相连途径的数目、割点、割边、k-连通度和k-边连通度给出星间链路稳健性的判断标准,并给出了星座达到k-连通所需要的最少星间链路的数目及其构建方式;最后,对模拟的3GEO+3IGSO+24MEO星座构型中各卫星之间的星间链路建立准则、连通性和稳健性进行了分析。     

天文导航在导航星座自主完好性检测中的应用

本文介绍了导航系统完好性的定义．论述了天文导航的技术方案。提出把天文导航应用于星间链路定位的解算和导航星座自主完好性检测的技术方案中，讨论了合理的完好性检测门限。研究了反馈模型中卡尔曼滤波的使用，得出了结论。     

持续性全球多重覆盖的圆轨道导航星座的设计

首先描述卫星覆盖的理论以及卫星星下点在地面上的轨迹规律,然后根据导航星座的特点,通过对星座基本参数特点的讨论,并在参考GPS和GLONASS星座的基础上,确定了导航星座的构成。最后,在理论上证明了最小覆盖性的条件,随着模拟实际数据进行了验证。     

联合GNSS/LEO卫星观测数据的区域电离层建模与精度评估

高精度的电离层模型对于提高导航卫星系统的定位精度具有重要意义。低轨卫星的快速发展为建立高精度的电离层模型提供了新的契机。基于仿真数据模拟获得2017年1月1日—30日LEO(low earth orbit)和GNSS(global navigation satellite system)卫星观测数据,星座类型包括60、96、192和288颗卫星,以非洲区域为例,利用该数据研究GNSS和LEO卫星穿刺点的覆盖情况和联合建模精度。结果表明:加入LEO卫星后,穿刺点分布改善明显,能够大幅度提高穿刺点密度;单颗低轨卫星穿刺点的范围比GNSS卫星大,LEO卫星的高度角和方位角变化明显;随着低轨卫星数量的增加,融合建模的精度也随之提高;在12:00时东经30°不同纬度范围内,单GNSS建模和GNSS+288 LEO建模差值最大为-1.6 TECU(total electron content unit);随着建模时长的增加,融合建模结果和单GNSS结果差值逐渐变小。     

北斗卫星定位系统的技术特征分析与应用

给出了双星导航系统的发展历程，指出了北斗卫星导航系统的建立和组成；分析了北斗卫星导航系统的功能和定位原理，并在此基础上，通过与GPS系统的对比，分析了北斗卫星导航系统的技术特征，特别指出了北斗卫星导航系统在民用领域带来的经济效益；最后，展望了未来卫星导航系统的发展前景。     

多类用户的混合星座导航系统定位性能分析

本文针对地面用户与空间用户在测量环境与观测几何动态性等方面的不同,基于导航卫星可见性与加权精度因子(WDOP)对混合星座导航系统的定位性能进行了分析.给出了不同用户的星座天空视图与可视时长;从理论上讨论了权值选取对WDOP的影响.仿真表明,地面静态用户对不同类型导航卫星的可见性差异很大;而低轨卫星用户的可视时长更短,观...     

导航星座抗毁组网结构研究

为提高整个二代导航卫星网络的抗毁性能,对其抗毁组网结构进行了研究。基于分群管理、链路冗余与修补方法,提出并设计分析了一种基于GEO星层、MEO星层以及地面节点联合组网的二代导航卫星网络组网结构,根据快照周期内位置固定的方法对星座中MEO星层进行分群管理,设计其群首的备份选择机制,以及群首MEO替代失效群管理者GEO机制,提高了星座网络的通信链路的抗毁性。通过分析二代导航卫星网络中数据传输过程与类型,设计网络结构中群内、星层以及整个二代导航星座的通信链路,特别是对星座中MEO星层的通信链路进行充分的冗余设计,启用视距范围内间隔失效卫星间次相邻卫星节点链路连接的链路设计,并同时提高了整个二代导航卫星网络的通信性能和通信容量,可以满足各种不同业务需求的数据包传输。     

利用卫星星座对GNSS-R海洋遥感时空特性进行研究

利用仿真方法研究了GNSS-R接收天线俯仰角、卫星轨道长半轴和轨道倾角对镜像反射点数量的影响,对4颗和6颗卫星组成的星座时空分辨率进行了仿真计算,分别获取了星座的时间分辨率。认为由6颗卫星组成的星座,8 h可完成全球5°×5°海洋格点的探测任务。     

“伽利略”卫星导航系统概述

给出了“伽利略”卫星导航系统的组成、特点、提供的服务和时间计划,分析了系统的关键技术、星座建设规划和目前的进展情况,介绍了“伽利略”卫星导航系统建设过程中与中国的合作情况。通过对“伽利略”卫星导航系统的认识,对中国的COMASS系统建设及应用开发有一定的现实推动意义。