北斗卫星伪距偏差标定及对用户定位精度影响

伪距偏差是指卫星导航信号非理想特征导致的不同技术状态接收机产生的伪距测量常数偏差。本文将伪距偏差作为一种用户段误差,提出基于并置接收机的伪距偏差计算方法和基于DCB参数的伪距偏差计算方法,以实现伪距偏差与其他误差的分离。然后利用实测数据测量了北斗卫星伪距偏差,结果表明伪距偏差标定序列波动STD约为0.1 m,不随时间明显变化,不同地点接收机测量的伪距偏差具有较好的一致性。在1.5 G频段,北斗卫星B1I频点伪距偏差最大。北斗卫星新体制信号B1C伪距偏差最小,较北斗卫星B1I频点伪距偏差明显改善,也明显好于GPS卫星L1C/A频点伪距偏差。在其他频段,GPS卫星L2C伪距偏差略大于北斗卫星B3I伪距偏差,L5C频点伪距偏差次之,B2a频点伪距偏差最小。最后,利用实测数据分析了伪距偏差对定位精度的影响。结果表明伪距偏差与卫星群延迟参数高度相关。若用户接收机与群延迟参数计算采用的接收机技术状态差异较大,用户接收机定位精度将明显恶化。     

Compass系统与GPS系统L1频段信号干扰仿真分析

全球导航卫星系统间的频率兼容性研究已经成为一个热点问题.首先介绍了国际电联建议的卫星导航系统间干扰分析方法;然后根据该方法对Compass系统和GPS系统在L1频段的信号进行了干扰仿真分析,并比较了系统间互干扰和系统自干扰的影响.仿真计算结果表明,除了互用信号L1C和B1C外,其余信号间的自干扰在总干扰中占主导,互干扰的影响相对较小.     

GPS民用广播星历中ISC参数精度分析及其对导航定位的影响

2005年起发射的GPS Block IIR-M卫星在L2频率上新增了L2C民用信号,2010年起发射的Block IIF卫星新增了L5频率及L5I、L5Q两种民用信号。为此,GPS民用广播星历在原有时间群延迟(TGD)参数的基础上,新增了ISC_(C/A)、ISC_(L2C)、ISC_(L5I)及ISC_(L5Q)4种ISC(inter-signal correction)参数,以服务GPS实时导航定位用户。本文给出了ISC参数在GPS单/双频定位中的改正方法、利用不同机构提供的后处理差分码偏差(DCB)产品评估了ISC参数的实际精度、研究了ISC参数对GPS民用导航定位精度的影响。在明确TGD、ISC和DCB 3类参数之间区别与联系的基础上,本文研究表明:GPS广播的ISC_(C/A)参数精度可达0.2ns,TGD、ISCL2C及ISCL5Q参数精度可达0.5ns;以2014年连续11d全球12个MGEX(multi-GNSS experiment)站为例,经由ISC参数改正后,GPS L2C单频标准单点定位(SPP)的位置解精度提高了30.6%,L1C/A+L2C双频SPP的位置解精度提高了12.2%,该精度与L1P(Y)+L2P(Y)消电离层组合SPP的位置解精度相当。     

GPS卫星信号Doppler频移的计算与分析

在GPS导航定位系统中,多普勒频率偏移直接影响接收机性能。为了克服多普勒频率偏移的影响,提高接收机的GPS信号捕获速度,对多普勒频移估计算法进行研究。通过分析可视卫星的判定、Doppler频移计算方法,基于NewStar150GPS原理实验平台,使用C＋＋语言编程,开发Doppler频移计算程序。实验结果表明,Doppler频移的大小与a有关。当a〈90°时,多普勒频移为正,用户接收机收到的频率比卫星发射的频率要低。当a〉90°时,多普勒频移为负;当a=90°时,多普勒频移为0。     

Compass系统与GPS系统L1频段信号干扰仿真分析

全球导航卫星系统间的频率兼容性研究已经成为一个热点问题。首先介绍了国际电联建议的卫星导航系统间干扰分析方法;然后根据该方法对Compass系统和GPS系统在L1频段的信号进行了干扰仿真分析,并比较了系统间互干扰和系统自干扰的影响。仿真计算结果表明,除了互用信号L1C和B1C外,其余信号间的自干扰在总干扰中占主导,互干扰的影响相对较小。     

导航卫星星地/星间链路联合定轨中设备时延的方法

导航卫星系统播发的卫星钟差改正数包含了卫星的导航信号设备群时延。从保持与用户算法一致性的角度考虑,指出利用星间测距数据求解的卫星钟差也应该包含导航信号设备群时延。由此发现星间链路设备时延以组合时延的形式出现在观测方程中：接收设备时延与导航信号群时延之和构成组合接收时延,发射设备时延与导航信号群时延之差构成组合发射时延。探讨了处理星间链路设备时延的方法,提出两种在定轨和钟差解算数据处理的同时估计设备时延参数的方法：一是估计每颗卫星的组合接收时延和组合发射时延;二是估计每条(有向)链路的时延偏差参数(组合接收时延与组合发射时延之和)。通过仿真实验,证明了所提方法正确性和有效性。结果表明,利用提出的方法可以显著地降低设备时延对轨道和钟差解算精度的影响,效果几乎接近设备时延被准确标定的理想情况。     

估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法

针对北斗频间卫星钟差偏差现有估计方法的不足,提出一种估计方法。该方法不仅顾及频间卫星钟差偏差的变化部分也顾及了其常数部分。采用10个观测站数据,验证了本文提出的算法,分析了北斗频间卫星钟差偏差的特性。在短期内,北斗频间卫星钟差偏差常数部分具有稳定性。对采用新算法计算得到的北斗频间卫星钟差偏差进行了模型化,结果表明,每颗卫星对应的频间钟差偏差可以利用10个参数予以高精度表示,对应精度可以达到厘米级。当采用第1天的模型参数进行第2天频间卫星钟差偏差值计算时,可实现厘米级结果。基于北斗频间卫星钟差偏差的稳定性与可模型化性,提出了高精度北斗卫星钟差服务策略,为我国高精度北斗卫星钟差服务提供参考。     

Swarm低轨卫星星座的GPS接收机差分码偏差估计

差分码偏差(differential code bias,DCB)是指由全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信号接收和发射硬件导致的频率相关的偏差项,对电离层估计有显著的影响,在利用GNSS观测数据提取电离层总电子含量时需要被精确修正,研究利用低轨卫星的星载GNSS观测数据估计DCB尤为重要。使用Swarm星座3颗卫星GPS接收机2016年1月的双频观测值,设计了独立估计和联合估计两种估计方案,采用附加限制条件的间接平差方法对GPS卫星以及星载接收机的DCB进行估计。以中国科学院和德国宇航中心的DCB产品作为参考,分析了两种估计方案的精度和稳定性,相较于独立估计方案,联合估计方案得到的GPS卫星DCB的稳定性较独立估计方案提高了16.6%,且与参考DCB具有更好的一致性。     

卫星导航信号高精度模拟产生与控制技术

卫星导航信号模拟器是卫星导航用户机检测和开展系统应用研究的关键设备.这里主要研究了信号模拟中的高精度时廷控制和多普勒处理技术,设计并提出了采用高精度数字时廷滤波器实现码相位时延精确控制的方案.通过多普勒调制和数字基带合成技术实现对卫星导航信号多普勒频移的模拟.仿真结果表明,该方法模拟仿真精度高,合理可行.     

国外卫星导航系统星间链路发展研究

利用星间链路提升卫星导航系统性能已成为全球卫星导航系统的重要发展趋势之一。以GPS为代表的国外卫星导航系统都在积极发展星间链路。我国北斗卫星导航系统也将在新一代全球导航卫星上搭载星间链路,目前已开展在轨试验。通过国内外文献查阅和跟踪研究,系统梳理比较了GPS,GLONASS和Galileo三大全球系统已投入使用和正在论证的星间链路技术方案。在此基础上归纳了星间链路的发展特点与趋势:1)星间链路的设计不再局限于实现自主导航,更倾向于通过星地联合实现增强提升导航性能;2)星间链路的发展当前以高频段射频星间链路为主,激光星间链路是未来的发展方向;3)星间链路测距通信将主要采用时分多址体制。相关研究成果对我国北斗卫星导航系统星间链路的发展具有借鉴意义。