浅谈北斗卫星导航系统在测量中的应用

北斗卫星导航系统在测量中发挥着重要作用,本文对其系统特点和技术优势进行了分析,阐述了北斗卫星导航系统在保证测量的准确性、降低外业测量工作人员劳动强度方面的优势和应用前景。     

北斗新一代试验系统时间及卫星钟精度初步分析

北斗卫星导航系统新一代试验卫星星座由2颗高轨倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）和3颗中轨地球轨道卫星(MEO)组成,2016年2月全部发射入轨,其任务是验证北斗系统从目前区域导航定位授时服务走向全球服务的新技术体制设计及指标性能。导航卫星星载原子钟是最重要载荷之一,负责星上时间频率基准信号维持和产生。本文利用星地双向时频传递设备观测的星地钟差数据,评估了试验星配置的新型高精度铷钟和被动型氢钟的实际性能,定量比较了相对于北斗区域系统卫星钟的性能提升。结果表明,新一代试验星与北斗区域系统卫星钟差预报精度相比较有较大提高,IGSO卫星短期预报误差从0.65 ns减小到0.30 ns,MEO卫星短期预报误差从0.78 ns减小到0.32 ns,IGSO／MEO卫星中期预报误差均从2.50 ns减小到约1.50 ns.时频系统是新一代试验系统地面运控的重要组成部分,负责北斗新一代试验系统时间频率信号产生和维持。本文利用试验系统与UTC(BSNC)之间的比对数据,评估了新一代试验系统时间的实际性能,定量比较了相对于北斗区域系统时间的性能提升。结果表明,新一代试验系统时间相对于北斗区域系统时间性能有较大提高,万秒稳和天稳较北斗区域系统提高约半个数量级。时频体制是新一代试验系统的重要技术体制设计之一。本文利用中心节点与末节点的双向时间测量数据,评估了新一代试验系统末节点时频信号的实际性能。结果表明,中心节点与末节点之间具有很好的一致性,时差最大为0.23 ns.      

北斗二代卫星厘米级相对定位北大核心CSCD

我国的北斗二代卫星导航定位系统目前已经发射16颗北斗卫星,北斗区域卫星导航系统已建设完成,已经具备我国范围内的初步三维导航定位能力。GPS的相对定位精度在区域范围内可达厘米级,已经广泛应用于测绘、交通等行业,但是北斗系统在相对定位方面的研究还比较少。本文研究北斗高精度相对定位的数据处理方法,通过2012年5月29日的实测数据和处理结果,对10 km左右的基线实现了厘米级精度的北斗卫星高精度相对定位,为北斗二代系统的测试提供了相关试验与结果,同时厘米级的相对定位能力也使得北斗系统能够应用于测绘、交通等行业。     

北斗二代卫星厘米级相对定位

我国的北斗二代卫星导航定位系统目前已经发射16颗北斗卫星,北斗区域卫星导航系统已建设完成,已经具备我国范围内的初步三维导航定位能力。GPS的相对定位精度在区域范围内可达厘米级,已经广泛应用于测绘、交通等行业,但是北斗系统在相对定位方面的研究还比较少。本文研究北斗高精度相对定位的数据处理方法,通过2012年5月29日的实测数据和处理结果,对10 km左右的基线实现了厘米级精度的北斗卫星高精度相对定位,为北斗二代系统的测试提供了相关试验与结果,同时厘米级的相对定位能力也使得北斗系统能够应用于测绘、交通等行业。     

全球卫星导航系统卫星编号分析与启示

美国全球定位系统经过多年发展,建立了完整的卫星编号识别体系,确保了不同代卫星混合组网的成功以及卫星在发射、更替、故障和退役等情况下的有序管理和维护。未来北斗卫星导航系统将经历区域系统、试验星以及全球系统卫星混合组网的过程,同时由于存在星间链路、卫星在轨重构等需求,同样需要设计合理的卫星编号体系,美国全球定位系统的设计思路值得借鉴。研究分析了全球定位系统包括空间飞行器编号、伪随机码编号、卫星号、导航星编号以及卫星代号在内的五类卫星编号,并提出了未来北斗系统编号设计若干启示和建议,研究结果可为北斗系统的卫星编号设计提供重要参考。     

基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位

我国的北斗卫星导航定位系统目前已经发射9颗“北斗”卫星,北斗区域卫星导航系统的基本系统已建设完成,正开展星地联调和测试评估工作,已经具备我国范围内的初步三维定位导航能力。本文研究了Beidou和GPS的时间系统/坐标系统的统一、卫星广播星历与卫星位置计算,以及二者的高精度定位算法,并实现了Beidou和GPS载波相位的数据融合和高精度联合定位,最后通过2011年9月29日的实测数据和处理结果证明了本文方法的正确性,同时为北斗二号系统的调试提供相关试验与结果。     

GDCORS多星系统定位平台测试与分析

广东省连续运行卫星定位服务系统(G DCORS)建成了兼容多星系统的北斗地基增强平台,组织开展了新平台与原平台的外业测试.并从内符合精度评定、重复性精度评定、外符合精度、初始化时长等方面对网络实时动态(RTK)定位结果进行了统计和比对分析.测试结果表明,新平台能够提供高可靠性、高精度的网络RTK服务.文中研究结果可为GDCORS用户使用新/原平台提供实际应用参考.     

双卫星导航系统相位平滑伪距在车载定位中的应用

多卫星导航系统组合伪距差分定位可有效提升低成本车载单频设备精度。首先对伪距差分定位原理和数学模型进行阐述和推导,提出了一种适用于单频的窗口化相位平滑伪距定位技术。针对单卫星导航系统在遮挡等环境下观测卫星少,卫星结构不稳定的情况,在统一多系统的时空基准基础上,选取一颗共同参考星,进行伪距差分定位。使用一组实测的多卫星导航系统单频卫星数据进行实验论证,结果表明:车载多卫星导航系统相位平滑伪距平面精度优于0.2m,高程优于0.7m,对亚米级北斗系统高精度应用具有实际工程应用意义。     

星蚀期北斗卫星轨道性能分析——SLR检核结果

星蚀期北斗卫星的轨道性能是北斗卫星导航系统性能分析的重要部分。了解北斗卫星导航系统星历中星蚀期轨道的精度,不仅可为系统服务性能评估提供支持,还有助于了解星蚀期精密定轨中相关模型可能存在的问题,进而为精密定轨函数模型改进提供参考。本文基于2014年1月至2015年7月的卫星激光测距资料,重点分析了星蚀期对北斗不同类型卫星轨道的影响,同时也对北斗广播星历和精密星历中整体轨道径向精度进行检核。结果表明:星蚀期内(尤其是偏航机动期间),IGSO/MEO卫星的广播星历和精密星历轨道均存在明显的精度下降;广播星历轨道径向误差达1.5~2.0m,精密星历轨道径向误差超过10.0cm。但仅从轨道径向残差序列中难以发现星蚀期对GEO卫星轨道是否有显著影响。非星蚀期间,IGSO/MEO卫星和GEO卫星的广播星历轨道径向精度分别优于0.5 m和0.9 m。IGSO/MEO卫星的精密星历轨道径向精度优于10.0cm,GEO卫星的轨道径向精度约50.0cm,且存在40.0cm左右的系统性偏差。     

基于北斗卫星导航系统的远距离海洋工程高精度定位技术

随着远距离海洋工程项目的不断展开,对北斗高精度的定位需求越来越迫切,而远海地区常规地基增强建设及差分传输方式无法实施。为解决远海北斗高精度定位的难题,本文采用北斗卫星导航系统（BDS）的短报文功能进行精密单点定位误差改正数的播发,向观测用北斗卫星终端发送精度较高的卫星钟误差、星历误差改正值,实现了北斗卫星改正信息的远程传输,传输距离被大大拓展,不再受地域的限制,并大大提高了北斗系统定位精度,为北斗技术在海洋工程中的应用拓展了空间。