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。     

对两种卫星导航系统性能进行的几点比较

首先介绍了我国自主研发的北斗卫星导航系统与欧洲的伽利略卫星导航系统的组成及发展现状,然后从系统参数、定位精度、衰减因子值和可见星数等方面对比分析了两个系统的性能,得出了一些有益结论。作为欧盟建立伽利略卫星导航系统的主要合作伙伴,在加快建设我国的北斗卫星导航系统的同时,积极参与、开发伽利略卫星导航系统在我国的应用具有重要的意义。     

北斗卫星导航系统在地理国情监测中的应用

介绍了北斗卫星导航系统的发展和地理国情监测中的基本情况。通过北斗卫星导航系统单点定位解算验证系统精度。分析了卫星数量、PDOP值、多路径效应、位置精度和速度精度,表明北斗卫星导航系统和GPS系统的定位精度相当。     

利用多模卫星系统仿真数据建立区域电离层模型

目前已有的全球卫星导航系统包括美国的全球定位系统系统,俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统,欧盟的伽利略卫星导航系统以及我国的北斗卫星导航系统。对于导航用户而言,采用多模全球卫星导航系统可以显著增加测站可视卫星、观测值的数量,并能改善卫星分布,更加有利于区域电离层模型的建立。因为目前全球导航卫星系统尚未全面建成,无法获得多模系统实测数据,本文使用卫星工具软件包仿真全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统、北斗卫星导航系统的双频观测值,采取多种策略构建中国区电离层球谐函数模型,并对区域模型结果进行分析。仿真结果表明:对于中国区域,利用全球卫星导航多系统观测值建立中国区域电离层球谐函数模型的平均精度要优于单一系统,我国北斗卫星导航系统单系统观测值的建模精度与全球卫星导航多系统建模精度相近,模型误差最大时仅有实际延迟量的14%,二者均优于全球定位系统单系统观测值的建模精度,其模型误差最大可达20%,而格洛纳斯卫星导航系统单系统观测值建模精度最差,模型误差最大时达实际延迟量的35%。     

基于STK软件的北斗导航卫星轨道模拟

北斗卫星导航系统应用日趋广泛,文中以北斗卫星导航系统为主要研究对象,利用STK模拟完整的北斗卫星导航系统空间星座,实现基于STK的北斗系统的星座仿真、卫星轨道仿真,同时完成卫星的可见性分析与卫星覆盖分析,实现北斗卫星导航系统的仿真应用。目前,北斗卫星导航系统正处于建设阶段,文中结论对北斗卫星导航系统的建设与应用有一定的参考意义。     

基本星座下北斗卫星导航系统服务性能分析

系统服务性能是卫星导航系统的关键技术指标。在分析可见性、几何精度因子等系统服务性能指标的基础上,采用图形显示技术和计算机仿真技术,设计实现了导航系统服务性能分析软件。重点针对现阶段基本星座下3颗地球同步轨道卫星（GEO）,3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）的北斗卫星导航系统服务性能进行了仿真分析,对比了北斗卫星导航系统（COMPASS）与GPS兼容后在中国地区测量精度的变化。     

卫星导航运营管理系统的研究与实现

在卫星导航系统稳定运行的基础上,提出了运营管理系统的设计理念,介绍了该系统的功能组成、工作原理,以及各功能模块之间的工作流程关系,以实现卫星导航系统值班与维护工作的规范化、智能化,提高值班人员的综合业务素质和快速解决系统突发问题的能力,确保卫星导航系统的正常稳定运行,该运营管理系统对所有卫星导航系统的运营管理具有重要的应用价值和借鉴意义。     

北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析

通过实际采集的北斗卫星导航系统广播星历数据,计算北斗卫星导航系统卫星的位置,分析我国北斗卫星导航系统星座在不同纬度条件下的可视情况。采用两台BDS/GPS接收机同时接收北斗卫星导航系统与全球定位系统数据,单独利用北斗卫星导航系统与全球定位系统系统进行静态基线解算,结果表明,目前我国北斗卫星导航系统的定位精度和全球定位系统相当。利用单历元算法对基线进行"实时"解算,在X轴和Y轴方向北斗卫星导航系统精度稍差,在Z轴方向二者精度相当。     

《卫星导航系统概论》内容简介

正由边少锋等编著的《卫星导航系统概论》一书2016年8月由测绘出版社出版。该书介绍了卫星导航常用的坐标系统、时间系统和卫星轨道确定的基础知识,在此基础上较全面地介绍了当前国际上主要的卫星导航系统——GPS、GLONASS和北斗卫星导航系统的系统组成、信号格式、导航定位的工作原理等,同时介绍了各类增强系统和卫星导航领域的新技术,并对卫星导航定位技术在国民经济与军事领域的应用进行了展望。     

动态信息

北斗系统正式提供区域服务2012年12月27日,北斗卫星导航系统新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其宣布:自今日起,北斗系在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位     

陆地导航中GNSS/陀螺仪组合实时测姿方法

在陆地导航系统中使用GNSS/INS组合导航会增加系统成本,多天线GNSS测姿精度受基线长度影响,且存在的模糊度固定问题。本文提出仅利用一个陀螺仪和单天线GNSS组合来进行实时测姿。先由单天线GNSS计算姿态角3参数,航向角为陆地导航的关键参数,为此将陀螺信息与GNSS导出的航向角进行融合。分析了单天线测姿在载体静止或低速运动时精度很差的原因,提出了在组合滤波中进行解决的方案。推导了GNSS和陀螺信息融合的滤波模型,将陀螺仪信息作为状态模型的控制输入,以GNSS航向为滤波观测值。实验结果表明,GNSS/陀螺仪组合计算的航向角精度和可靠性相对GNSS测姿结果均有很大提升。     

GNSS信号土壤衰减模型的试验验证方法

GNSS（global navigation satellite system）信号在土壤中的衰减情况对于研究GNSS反射信号的有效遥感深度具有重要意义。本文通过试验研究了北斗信号与GPS（global positioning system）信号在土壤中的衰减情况。在试验设计上将GNSS天线置入土壤中并不断改变天线上方的土壤厚度与湿度以采集GNSS信号的功率衰减数据,最后利用这些数据反演土壤湿度以对GNSS信号土壤衰减模型进行验证。试验结果表明,土壤能够使GNSS信号发生明显的衰减。土壤的湿度值与厚度值越大,GNSS信号功率衰减越严重。在黏土土质,土壤湿度为0.15~0.30 cm³/cm³的情况下,当土壤厚度达到21 cm时,GNSS信号功率已衰减至无法被GNSS接收机测出。进一步根据GNSS信号衰减模型反演土壤湿度,结果显示,模型在土壤厚度大于等于10 cm、卫星仰角高于50°的情况下较为精确,此时利用北斗B1信号与GPS L1信号反演土壤湿度的均方根误差分别小于0.04 cm³/cm³与0.09 cm³/cm³。     

附加约束条件对GNSS/INS组合导航结果的影响分析

针对车载全球导航卫星系统/惯性导航系统（global navigation satellite system/inertial navigation system,GNSS/INS）组合导航中卫星信号中断,惯性导航系统单独导航误差积累较大的问题,提出了附加载体运动条件约束的卡尔曼（Kalman）滤波解算方法。通过利用载体固有的运动约束,包括近似高程约束、近似速度约束和近似姿态约束,减少载体自由度和模型参数;通过引入新的观测类型,增加观测冗余,可以加强Kalman滤波解,提高在GNSS信号中断时组合导航系统的定位精度,实现无缝导航。     

基于抗差EKF的GNSS/INS紧组合算法研究

提出了GNSS/INS紧组合导航的抗差EKF算法,采用21状态GNSS/INS紧组合状态方程,根据多余观测分量及预测残差统计构造抗差等价增益矩阵,建立抗差EKF算法,通过迭代给出GNSS/INS组合导航的抗差解,并开发GNSS/INS紧组合导航模拟平台,通过对观测值加入单粗差、多粗差及缓慢增长三类误差,测试本文算法对不同粗差的抑制能力。分析表明,抗差EKF可以将三类粗差抑制在相应观测值的残差中,达到削弱其对状态参数估计的影响。本文算例证明,抗差EKF算法可将导航解的误差精度从dm级提高为cm级甚至mm级,导航精度及可靠性得到明显提高。     

INS/GNSS/ODO嵌入式系统的容错技术研究

车载低成本嵌入式组合导航系统的可靠性容易受到多种传感器故障和环境的影响,基于全球卫星导航系统(GNSS)状态的惯性导航系统(INS)/GNSS/里程计(ODO)抗差组合导航算法,提出了一种两级故障检测处理方法.其中,第一级检测使用了基于解析冗余的残差卡方检验法,第二级检测使用了改进的双状态传播卡方检验算法.利用自主研制...     

基于预积分的IMU/ODO外参估计

里程计通常被用于辅助车载GNSS/INS组合导航系统,以解决当遇到高楼、密林、隧道等信号干扰和遮蔽严重情景时导致精度下降的问题,而里程计辅助需要获取准确的里程计杆臂和安装角。鉴于此,本文提出了一种基于预积分的IMU/ODO外参估计算法,使用由里程计观测和GNSS/INS组合导航解算得到的一段时间内的里程增量差异构建代价函数,通过非线性优化器进行标定参数求解。仿真与实际测试均表明了本文标定方法的有效性,里程计观测在经过标定外参补偿后,可为车载GNSS/INS组合导航系统提供厘米级的精度辅助。     

InSAR与北斗/GNSS综合方法监测地表形变研究现状与展望

作为蓬勃发展的空间大地测量技术,InSAR和北斗/GNSS在地表形变监测中具有独特优势。应用两种手段开展综合测量,可充分利用其互补性,实现北斗/GNSS高时间分辨率与InSAR高空间分辨率的有机统一。本文首先介绍了InSAR与北斗/GNSS监测地表形变的基本原理,重点探讨了InSAR研究在20余年内的理论发展;其次综述了InSAR与北斗/GNSS技术集成及数据融合研究的最新进展;然后总结分析了当前地表形变监测应用所面临的关键问题及挑战;最后对InSAR与北斗/GNSS综合测量方法的发展趋势进行了展望。     

基于SDR的GNSS接收机原理可视化教学平台

针对GNSS原理教学中,GNSS接收机原理部分缺乏直观的教学演示,提出了一种基于SDR的GNSS接收机原理可视化教学平台。通过这个平台,将封闭在硬件中的GNSS接收机实现方法直观地展现给学生,使学生加深了对GNSS接收机原理的认识。     

利用MSMPCA去噪的CEEMD方法监测高频GNSS同震形变

考虑到全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)地震信号的非线性和非平稳性,利用一种多尺度多方向主成分分析(multiscale multiway principal component analysis,MSMPCA)去噪的完备总体经验模态分解(complete...     

基于小波变换的GNSS ZTD与土壤水含量相关性初探

利用2018年11月—2019年1月,大陆环境检测网络的NMEL站全球卫星导航系统天顶对流层延迟（GNSS ZTD）数据和中科院遥感与数字地球研究所闪电河流域土壤水分监测试验区的土壤水含量数据,借助小波变换的方法进行了月时间尺度的GNSS ZTD与土壤水含量的相关性分析研究．实验表明:在月时间尺度上,GNSS ZTD与土壤水含量存在相关性,GNSS ZTD经小波分解后的低频趋势项与土壤水含量相关性明显高于GNSS ZTD与土壤水含量的相关性,[JP2]分析认为,降水发生时GNSS ZTD升高因素会造成与土壤水含量相关性异常