北斗三号全球卫星导航系统的广播星历精度评估

为了及时评估北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)广播星历的精度,本文基于2018年3月10—22日和2019年7月2—14日的BDS-2、BDS-3广播星历,以及武汉大学发布的精密星历数据,从北斗卫星的星历误差、轨道误差和空间信号测距精度(SISRE)3个方面进行了全面比较与分析.结果表明:BDS-3的广播星历星历误...     

北斗三号全球卫星导航系统空间信号精度评估

针对北斗三号 (BDS-3)正式开通后的空间信号精度情况,选取2020-08-01—2021-07-31共 1 a的混合广播星历数据,以德国波茨坦地学研究中心(GFZ)和武汉大学国际GNSS服务(IGS)数据中心(WHU)提供的精密星历为参考分别从轨道精度、钟差精度和空间信号测距误差(SISRE)来进行BDS-3的空间信号精度评估. 结果表明:BDS-3的轨道精度在径向(R)、切向(A)、法向(C)三个方向上分别优于0.100 m、0.405 m、0.547 m,钟差精度优于1.926 ns,仅受轨道影响的SISRE (orb)为0.134 m,SISRE为0.612 m. 地球静止轨道(GEO)卫星的SISRE为1.137 m,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和中圆地球轨道(MEO)卫星的SISRE相比GEO卫星分别减少36.3%、51.3%.      

北斗卫星导航系统广播星历精度分析

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析结果表明:BDS的MEO和IGSO卫星轨道精度优于GEO卫星结果,且径向精度优于法向和切向精度;BDS搭载的国产星载铷钟卫星钟差序列相对比较稳定,其均方根误差优于4ns;GEO/IGSO卫星的用户距离误差(URE)在6m以内,MEO的URE优于20m。研究结果对北斗系统的建设、后期的发展和用户市场的拓展,都具有重要的参考价值。     

北斗三号空间信号测距误差评估与对比分析

北斗三号作为我国自主建设的全球卫星导航系统,其本身性能水平以及与其他卫星导航系统的性能对比情况,对后续推广应用具有重要影响。为此,本文以空间信号测距误差（signal-in-space range error,SISRE）作为系统关键性能指标,以GFZ提供的多系统精密轨道钟差作为标准,给出了卫星轨道、卫星钟差、SISRE的比对评估方法,并以2020年1—3月共3个月的实测数据,验证了北斗三号相对北斗二号的精度改进情况,并重点分析了北斗三号与GPS、Galileo、GLONASS之间的性能对比关系。结果表明：无论是卫星轨道还是卫星钟差,北斗三号的精度水平相对北斗二号都有了明显提高;北斗三号卫星轨道在R、T、N方向精度分别达到0.07、0.30、0.26 m,在4个全球系统中处于最优水平;卫星钟差精度达到1.83 ns,基本与GPS系统持平,优于GLONASS,但还略差于Galileo;在空间信号测距误差方面,如果仅考虑轨道误差,北斗三号SISRE（orb）平均达到0.08 m,紧随其后,Galileo达到0.26 m,GPS达到0.57 m,GLONASS达到0.98 m。如果综合考虑轨道和钟差误差,北斗三号SISRE平均达到0.50 m,稍逊于Galileo的0.38 m,略优于GPS的0.58 m,明显好于GLONASS的2.35 m。     

北斗广播星历精度评估

广播星历的误差能够直接影响卫星定位的精度,对北斗的广播星历精度进行分析可以为GPS与北斗组合定位观测值定权提供依据。通过与精密星历进行比较,结果表明: 北斗轨道误差优于5 m,钟差均方根误差优于13 ns,以空间信号测距误差（SISRE）为指标,北斗广播星历整体精度优于4.5 m。通过与GPS进行对比,结果表明北斗广播星历精度略低于GPS。     

北斗三号系统开通前后广播星历精度对比分析

北斗三号卫星导航系统(BDS-3)开通已一年有余,通过研究2019-08—2021-08共2 a的北斗卫星导航系统(BDS)广播星历数据,采用事后精密星历对北斗二号卫星导航系统(BDS-2)和BDS-3卫星的轨道、钟差和空间信号测距误差(SISRE)进行分析.结果表明:BDS-3系统开通后,卫星轨道精度比BDS-2提升明显,径向(R)误差均方根(RMS)值从0.87 m左右提升至优于0.23 m,精度提升约74%, 3D误差RMS值从1.63 m以内提升到优于0.75 m,精度提升约54%;氢原子钟和铷原子钟精度相当,BDS-3钟差误差RMS值精度提升与BDS-2提升基本相同,精度提升约1 ns;SISRE精度比对中,BDS-2 SISRE的RMS值从0.9 m提升到0.7 m,BDS-3从0.8 m提升到0.5 m.综合比较,BDS-3系统性能提升较大.     

北斗三号基本系统空间信号性能分析

北斗三号基本系统于2018-12-27正式开通运行。本文采用北斗三号实测数据对基本系统星座覆盖性、广播轨道以及广播钟差、SISRE等重点空间信号性能指标进行了评估。指出北斗三号采用了星间链路测量体制,有效弥补了地面监测站布设范围受限的不足。空间信号精度显著优于北斗二号,甚至优于GPS系统。北斗三号基本系统将有效提升"一带一路"地区乃至全球的服务性能。     

北斗精密定轨及广播星历轨道精度评估

目前各类用户对基于北斗卫星导航定位服务需求在不断扩大,由于广播星历实时、易获取,北斗广播星历精度是实时导航定位用户关心的问题,也是检验系统是否达成设计指标的关键因素。文中基于国家基准站和MGEX站计算北斗精密轨道,重复弧段精度优于利用国际站计算结果。将计算的北斗精密轨道作为参考,更加准确地评估分析北斗广播星历轨道误差的精度。分析结果显示,北斗广播星历轨道径向精度优于法向和切向精度,且法向误差具有较为明显的周期性。各类卫星中,GEO卫星精度稍差,而IGSO和MEO卫星与GPS在同一量级。随着北斗卫星系统逐步组网完善,地面监测站分布趋于合理,北斗系统整体性能将会不断提高。     

北斗全球卫星导航系统试验卫星测距信号质量分析

目前,北斗全球卫星导航系统有5颗试验卫星发射试验信号。试验卫星数据质量分析是北斗全球系统信号体制验证的重要内容。基于单测站北斗试验卫星观测数据,采用伪距相位差组合和伪距多径组合方法,初步分析了试验卫星民用信号以及Bs频点信号伪距测量噪声和多径误差。结果表明,倾斜同步轨道卫星伪距测量精度优于中轨道卫星;在各导航信号中,B2a+b信号伪距测量精度最高,具有最优的抗多径性能;B1C信号伪距测量精度最低,抗多径性能最差;Bs信号伪距测量精度较差,但优于B1C信号,且其伪距多径存在一个与高度角相关的系统误差,在高度角最大时可达0.5 m。     

北斗一号卫星导航系统定位算法及精度分析

针对我国建立的北斗一号导航定位系统,介绍了该系统的定位原理,给出了基于北斗双星和三星定位算法的模型,进行了实测数据的解算,分析了星历误差、信号传播误差和接收机钟差等误差对定位精度的影响,计算结果表明该算法简单、实用,可满足中高精度的导航定位用户需求,对二代导航系统定位数据处理和精度分析具有参考价值。     

北斗卫星导航系统双差网络RTK方法

针对北斗卫星导航系统常规实时动态差分(RTK)定位中,整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题,该文研究了一种北斗卫星导航系统双频双差网络RTK方法,首先解算参考站网B1、B2载波相位整周模糊度,利用固定的参考站网载波相位整周模糊度计算参考站的观测误差,使用区域误差内插法计算流动站的综合误差影响,改正流动站的观测误差并进行流动站的整周模糊度解算,最后使用实测数据进行算法实验。实验结果表明,该文的方法可以利用北斗卫星导航系统双频观测数据实现网络RTK流动站的厘米级定位。     

北斗卫星导航试验验证系统设计与实现

北斗卫星导航系统是一个构成庞大、星地一体紧密耦合、建设周期长、技术状态不断演进的巨系统。面临着关键技术体制复杂、组网发射密度高、系统稳定运行难度大等多方面挑战,对系统的试验验证工作提出了极高的要求。本文分析了北斗系统在设计试验、星地对接及等效运行等方面试验验证任务,提出了一个与北斗系统全系统、全规模、全要素等效的地面试验验证系统体系架构。该系统具备软硬件平台协同工作、仿真系统与真实系统的等效运行,以及试验平台与卫星地面等系统远程互联等突出特点,解决了多系统仿真建模、系统高动态特性模拟及软硬件协同仿真等难题,实现了对北斗系统设计、建设与运行阶段的全过程验证,以及对北斗系统星间链路、卫星自主完好性及精密定轨等技术体制的试验验证。本文提出的系统是目前卫星导航领域唯一一个实现系统全状态仿真、能与真实系统同步迭代演进并协同运行的试验验证系统,可为其他航天任务的试验验证工作提供参考。     

卫星导航信号体系设计研究

针对卫星导航当前面临导航信号测量性能提高、应用环境更加苛刻、导航频段频谱资源紧张等需求,合理的信号体制和各类标准的相辅相成是卫星导航系统持续稳定运行的重要保障。该文在梳理和分析国内外公开的卫星导航信号体制的基础上,研究了卫星导航信号的载波频率、调制方式、信道编码、导航电文等关键组成要素,简要剖析了各组成要素对系统兼容性、互操作性、码跟踪捕获性能、抗干扰性、抗多径及用户终端成本等方面的影响,开展了卫星导航信号设计的需求分析,设计提出了一种卫星导航信号设计标准体系。     

基于北斗高精度定位的车道级导航系统

随着我国营运车辆越来越多,各类交通事故时有发生,给人民群众生命财产带来了巨大损失。其原因是多方面的,其中营运车辆驾驶人员不遵守道路交通安全法的违法行为（如超速、随意变道、长时间占用超车道、应急车道、随意停车等）,是导致高速公路事故发生的重要因素。基于这种现象和原因,本文研究和实现了基于北斗卫星导航系统的高精度定位车道级导航系统,以加强对营运车辆驾驶行为的管控,解决交通执法难题,提高管理效率。     

卫星导航干扰抑制与信号增强算法研究

针对功率倒置(PI)抗干扰算法只能抑制干扰而不能增强导航信号问题,采用级联空域抗干扰算法．第一级通过并行基于正交子空间投影的PI算法处理消除强干扰,然后第二级利用卫星导航信号循环平稳性对期望信号进行波束形成,增强卫星导航信号,进一步提高信干噪比．最后通过仿真验证该方法的有效性．      

Galileo系统的特点分析

随着“全球定位系统(GPS)”在各个领域应用的不断深入，欧盟也认识到了拥有自身卫星导航系统的重要性，经过长时间的协调和争论，终于在2002年3月26日由欧盟各国交通部长正式签署协议开始建设欧洲自己的卫星无线电导航系统-Galileo系统。我国在Galileo系统谈判阶段就开始与欧盟接触，寻求未来在Galileo系统上与欧洲相关的技术协作和系统共享，目前已经达成初步协议，并于2003年9月18日在北京成立了“中欧卫星导航系统培训与合作中心”。对该系统的总体设计思路、系统特点以及相关技术进行了分析。     

全球导航卫星系统的新进展

本文综合介绍了于 2 0 0 4年 9月 2 1日至 2 4日在美国加州举行的“全球导航卫星系统” 2 0 0 4年年会(GNSS2 0 0 4 )会议的主要议题 ,并对其中我们可能关切的方面进行了重点介绍。①美国的GPS连续运行站网(CORS)。CORS由美国大地测量局 (NGS)主持运行。用户可以通过NGS网络 ,获得用户的GPS待定点相邻的CORS站 (三个以上 )的GPS相应载波相位和码距 ,以支持用户的GPS准实时或后处理定位。NGS也可以为用户通过网络提供GPS定位计算服务 ,这一服务可以在用户提供待定点的观测资料后的几个小时内完成 ,称为NGS的在线GPS定位服务。CORS目前在美国已有 5 0 0余个站。②GPS系统的进展。GPSⅡR型卫星从体形和功能方面都比较优秀 ,使GPS卫星在轨的位置误差显著降低 ,测距精度提高近一倍 ,目前GPSⅡR型卫星截止至 2 0 0 4年 1月 1日时有 9颗在轨。③利用L1 ,L2频道的GPS空基增强系统 (WAAS)。在美国大部分地区WAAS系统的水平精度可达 1～ 2m ,垂直精度可达 2～ 3m。④GPS信号的重构。美国已发展了一种高度逼真的和适应各种情况的虚拟GPS信号系统 ,这种虚拟发射装置可以是陆基的 ,空基的 ,或者星基的。GPS接收机可以利用这一虚拟的GPS信号进行精密定位。⑤Galileo卫星导航系统运行的准备工作。欧洲空间局已经重新和?     

伽利略导航卫星系统的军用价值

欧洲全球导航卫星系统(GNSS-2)，又称伽利略系统，是欧盟和欧洲航天局正在发展的民用全球导航卫星系统。虽然伽利略系统是设计用于民用导航服务，但它同时也可能具有某些潜在的军用价值。本文参考国外文献，讨论了伽利略系统的军事用途，重点从增强可用性、提高导航精度、保障后勤自动化和改善城市地区可用性等4个方面详细分析了伽利略公共安全信号(PRS)的军用价值。最后给出了伽利略军事用途的几点见解。