机载GPS天线相位和多径误差的特征

在机载GPS应用中，机载天线的厘米级相位误差可能会影响结果，而且飞机结构本身甚至会产生更大的多径误差。本介绍了用以表征机械天线误差的方法，其方法就是对短基线进行几天的测量，从而制作一张误差图，它是卫星相对于飞机机身方向的一个函数。校正模型是根据一组载波相位余数来开发的。该模型的效能使用独立的一组测试数据来验证。这种天线的校正应当会改善飞机垂直加速度的估计性能。     

抑制多径干扰的GPS天线

由于存在多径干扰，所以差分全球定位系统（DGPS）的定位速度和定位精度都受到了限制。例如，测地测量员需要抑制大约36＋20log10SinεdB的多径干扰，这里，ε为正在观察的卫星仰角。利用GPS接收机进行信号处理不能满足这一技术指标要求，因此，需要采用一种接收天线，足以能够抑制从水平方向以下到达的信号。但现有的天线都不能足够地抑制这些信号，而且采用提高天线性能的有效方法，即通过扩大其接地平面来改善天线性能这一种方法也不切合实际。为此，本设计了一种提高多径干扰抑制性能的小型化无接地平面的双波段GPS天线，并进行了野外测试。这种天线象垂直接线柱，而不象水平母板。在0.1m直径、0.4m高的天线罩内有一个由绕杆式（turnstile)单元组成的垂直阵列。在野外测试中，三单元阵列天线抑制多径干扰平均比0.5m直径的接地平面天线好5dB。五元阵天线似乎要优于0.9m直径的接地平面天线。     

一种宽频带圆极化微带贴片天线设计

利用双馈点法设计了一个覆盖GPS和GLONASS频段（1570MHz～1620MHz）的宽频带圆极化微带贴片天线。与传统单馈点圆极化贴片天线相比较,这类天线将辐射贴片与馈电网络集成在一起,可获得令人满意的阻抗及轴比带宽。在1．575GHz和1．610GHz时的实测天顶方向轴比均小于1．5dB,增益均大于4dB。该天线性能较好,加工调试简便,在卫星导航等领域具有广阔的应用前景。     

机载GPS自适应天线阵的测量结果

共形安装的机载GPS自适应天线阵的性能会受到阵列单元和飞机机身之间相互作用的影响。本文将介绍安装在比例为1：8的F－16飞机模型机身上的7单元微带贴片天线自适应阵列的设计和测量结果，以便评估这种天线阵与飞机间的相互作用及其在将多部宽带干扰机调零时对阵列性能的影响。自适应天线阵工作在12.6GHz的频率上，带宽为160MHz，分别是GPS L1频率和带宽的8倍。所有7个单元的远场天线方向图均在近场天线范围内的成比例频段上作了测量。为了更好地了解机体对天线方向图的影响，我们还将对隔离微带贴片单元测出的方向图与根据OSU－NEWAIR程序（code)计算出的天线方向图作了比较，OSU－NEWAIR程序使用均匀衍射理论来分析天线与机身间的相互作用。比较的结果表明，测量得的方向图和计算出的方向图之间具有良好的一致性。从这些缩比模型测量中收集的数据正在用来测试MITRE（麻省理工学院研究小组）开发的时空自适应调零算法在多部宽带干扰机相对飞机不同取向时的有效性。为了证明这种阵列在有两部窄带干扰机时使用简化直接矩阵求逆算法的调零能力，我们还进行了一些测量。测出的自适应阵列方向性图与理论上的预测十分吻合。文章还阐明了缩比模型测试的优点，以验证机载自适应阵列的调零性能。     

小型化低成本抗干扰GPS天线的开发

美国陆军CECOM正在开发一种低成本GPS抗干扰天线，这种天线也称为小型化低成本抗干扰GPS天线（SAAGA），用于地面车辆和直升机等平台。SAAGA产品将在有大量宽带和窄带干扰信号的条件下提供30dB的附加抗干扰保护能力。SAAGA的计划目标就是抑制多达10个干扰信号（其中宽带3个，窄带7个），而且可以批量生产，单位生产成本只有4000美元。SAAGA的性能价格比目标可以通过采用一种新的全数字天线时空处理技术和一种可行的低成本天线生产技术来实现。结果较简单的低成本SAAGA可以减轻窄带干扰的威胁，它将使用常规固定辐射方向图天线（FRPA），而且可以批量生产，生产成本为1000美元。两种SAAGA产品将进行野外测试，而且将由陆军对安装在UH－60A直升机平台上的情况进行评估。本介绍了SAAGA天线阵设计和抗干扰处理技术的一些新特点，并给出了实验测试结果、分析和模拟性能数据，进而提出了陆军野外测试和评估计划。SAAGA研究和开发计划的重要性在于它克服了用于减轻干扰的自适应天线成本高的特点，从而使得GPS抗干扰技术无论对军用GPS用户还是对民用GPS用户都能买得起。     

GPS与GLONASS最新发展

主要讨论GPS和GLONASS的最新发展动态，简要介绍了GPS与GLONASS的应用特点，对多星系统的组合定位进行了，重点论述了卫星定位技术的现代化计划和精度提高情况。     

一种新颖的高性能GPS天线

本介绍了一种新的双波段圆极化（CP）GPS天线的新颖设计方法。该设计在较低频率，即1.227GHz上采用了一个开口矩形腔式结构，而在较高频率，即1.575GHz上采用了一个贴片谐振器。腔式谐振器采用同轴线来馈电，而贴片谐振器则采用同轴线与半环、微带或后接有探针的共面线的组合方式来馈电。目前已制作了几种不同类型的天线，并对它们进行了试验性测试，结果已证明这些天线具有非常好的圆极化方向图、阻抗和带宽特性。     

GPS／GLONASS的带内干扰的抑制

带内存在自然/人为干扰时,GPS接收机的工作受到严重影响,甚至完全中断。带内干扰的威胁与日俱增,因为新的通信系统不断启动,无线电频谱变得越来越拥挤。这些威胁不仅来自干扰本身,而且还来自它们落在GPS带内的谐波。 本文介绍的技术已集成到数字信号集成片内,以期能抑制GPSL1/L2、GLONASS L1/L2 以及902—928MHz频段的直接扩频无线电MODEM的带内干扰。抑制干扰技术基于两个全数字补偿型抑制器,利用的方法是将输入的干扰信号和对于扰估算的合适的复制品间的差值进行正交处理实现补偿。补偿信号可以用以抑制连续波(CW)、窄带(NB)以及脉冲干扰,干扰的功率可与接收带内(16MHz)噪声功率相近或明显超过。 每个抑制器具备8bit ADC,它将中频信号变换为数字样本,量化频率为40MHz,有三个抗干扰模块跟踪着干扰频率。—40dB电平的抑制带在5kHz—80kHz内调整。干扰抑制度可以达到60dB。两个具有可调整分辨力的全数字扫描频率分析仪用来分析干扰信号。抑制工作是由软件控制的,响应时间为0.82ms。 两个抑制器集成在Javad接收机的模范芯片中(芯片有40个GPS/GLONASS信道和扩频无线电MODEM)。抑制器可同时抑制6个带内自然/为人干扰。     

顾及频率间偏差的GPS/GLONASS卫星钟差实时估计

GPS/GLONASS卫星钟差联合估计过程中,由于GLONASS系统采用频分多址技术区分卫星信号,因而会产生频率间偏差（IFB）^[1]。本文在GPS/GLONASS卫星定轨过程中的IFB参数特性分析的基础上,引入IFB参数,实现顾及频率间偏差的GPS/GLONASS卫星钟差实时估计。同时,为解决实时估计中待估参数过多导致的实时性较弱等问题,基于非差伪距观测值和历元间差分相位观测值改进实时估计数学模型,实现多系统卫星钟差的联合快速估计。结果表明：GPS/GLONASS联合估计时需引入IFB参数并优化其估计策略,采用MGEX和iGMAS跟踪站的实测数据进行实时钟差解算,快速估计方法可实现1.6 s逐历元快速、高精度估计,与GBM提供的最终精密卫星钟差相比,GPS卫星钟差实时精度约为0.210 ns,GLONASS卫星约为0.298 ns。     

基于GPS/GLONASS组合系统的单点定位研究

介绍了GPS/GLONASS定位系统发展状况,在分析GPS单点定位数学模型的基础上,研究了GPS/GLONASS组合系统伪距单点定位的数学模型,编程实现了GPS/GLONASS组合系统伪距单点定位程序。分别比较GPS单系统、GLONASS单系统与GPS/GLONASS组合系统单天6 h伪距单点定位精度,结果表明,组合系统单点定位精度优于GPS单系统与GLONASS单系统结果。     

小型化GPS天线阵技术及其抗干扰性能的预测

NAVSYS公司已开发了一种小型GPS天线阵技术，用以减小天线单元和阵列尺寸。采用该技术可以使具有抗干扰能力的GPS控制的接收方向图天线阵（CRPA）安装在车辆上使用。以前因该阵列尺寸大而被禁止在车辆上使用。同样，因为尺寸和重量的限制，飞机只能使用固定接收方向图的天线（FRPA），而不能使用GPS控制的接收方向图天线阵（CRPA），还有弹头，其空间和面积更是小得可怜。波音公司已开发了另一种GPS抗干扰能力强的模拟工具AGHAST^TM，从而可以预测受控GPS接收方向图天线阵及其校零位电路的抗干扰性能。使用详细的天线方向图和在波音公司暗室中采集的耦合数据，该模拟工具AGHAST^TM可以精确对预测抗干扰硬件在干扰环境下的预期安装性能。本文介绍了一种小型化天线阵技术及其测试结果，并使用AGHAST^TM工具对其抗干扰性能进行了评估。     

GPS/GLONASS组合系统的PDOP计算和分析

在组合GPS/GLONASS绝对定位中,由于系统时间的差异需要估计一个额外的未知参数,使得位置精度因子（PDOP）的计算随之产生变化。给出针对GPS/GLONASS双系统组合的PDOP计算方法,利用实测数据,比较GPS单系统和GPS/GLONASS组合系统的PDOP。结果表明,在当前星座条件下增加GLONASS系统后,PDOP得到了显著改善。     

GPS/BDS/GLONASS/Galileo多系统融合在中国区域的仿真分析

通过STK软件对GPS、BDS、GLONASS、Galileo四个系统的星座结构进行仿真,并选择单系统与多系统组合定位的方式对中国区域内的可见卫星数、GDOP值和定位精度进行覆盖分析。结果表明,GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合定位在我国的GDOP值可达0.7~0.8,定位精度可达3~4m,优于其他方式的组合定位;同时四系统组合定位下的GDOP值降低,定位精度更好,GDOP值与定位精度的波动异常得到了抑制,导航定位的性能与稳定性也得到了相应的提升。     

GNSS全球卫星导航系统发展概况及最新进展

随着卫星导航技术的不断进步,GNSS全球卫星导航系统得到了快速发展和广泛应用。概述了GNSS系统的发展历程及研究现状,介绍了目前全球四大卫星导航系统GPS、GLONASS、Galileo和COMPASS的概况与最新进展,讨论了GNSS系统未来的发展方向。     

QZSS L6E增强服务改正数支持的PPP性能评估

准天顶卫星系统目前利用QZS-2~QZS-43颗卫星播发L6E信号,为东亚和大洋洲地区用户提供实时的增强服务。该文分析了L6E信号结构及轨道和钟差的计算模型,研究了目前L6E信号的覆盖范围和可用性,评估了L6E改正数恢复的卫星轨道和钟差及其用于动态PPP的精度水平。结果表明:我国用户在使用15°截止高度角时L6E信号仍有100%的可用性;L6E改正数恢复的GPS和GLONASS卫星轨道的3D RMS平均值分别为5.3和13.9 cm,卫星钟差的STD平均值分别为0.14和0.22 ns,利用GPS卫星的轨道和钟差进行的动态PPP可以获得水平优于10 cm、高程优于15 cm的精度,在加入GLONASS卫星后,东方向和高程方向定位误差和收敛时间均有明显改善。     

抗干扰GPS天线

EDO公司推出一种七单元抗干扰GPS天线，这种天线可供军用航空和船用平台使用。据报道，这种称作N79—3系列无源天线可对L1和L2扩展频段提供相当好的增益和辐射方向图覆盖，该天线有六个辅助天线振子。在出现干扰或人为干扰时，它可连续接收GPS信号。     

旋转载体多天线对GPS卫星可见性分析

利用GPS测量高动态旋转载体飞行轨迹时,一般采用多个天线实现对GPS卫星的连续覆盖。如何选取合理的天线数,在增强天线覆盖特性和降低接收机设计的复杂性等方面达到最优,需要进行分析计算。在综合分析卫星仰角、GPS天线增益以及空间载体旋转对GPS卫星可见性影响的基础上,采用一种新的卫星可见性判断方法,仿真验证了不同天线数在载体旋转条件下对GPS卫星的连续覆盖特性,给出了适用于旋转载体弹道测量的合理的天线数目,具有一定的工程实用意义。     

GLONASS广播历书轨道计算方法研究

GLONASS与GPS观测数据联合处理引起了许多GPS用户的广泛关注,本文在简单介绍GLONASS系统的基础上,阐述了常用的广播历书轨道积分模型。并担子同一种积分方法,该方法具有编程简单,运算速度快等优点。     

GLONASS导航电文介绍

主要介绍GLONASS导航电文的结构、内容、参数、定义及意义，GLONASS与GPS导航电文的异同。     

GPS自适应调零天线

本介绍了有关GPS自适应调零天线的各种研究结果，这些研究是1997年根据MITRE公司倡导的研究计划开展的。根据该计划，MITRE公司已经证明了采用微带片辐射体实现基模和高次模已切实可行，从而能在地平线附近形成一个零点的简单而廉价的自适应天线就应运而生。我们知道，由于在地平线附近的干扰威胁最大，所以对这种天线的研究有很大的实用价值。为了减小GPS微带天线大的后瓣，构建了电阻渐变的若干个接地板，并对其进行了测试。天线就安装在接地板上，而接地板外缘的散射恰恰是使微带天线后瓣变大的原因。采用电阻渐变的接地板的自适应天线后，后瓣可降低10－20dB，因此，这类天线有较好的抗干扰能力。通过按比例缩小模型进行测量和分析所作的种种研究，确定了机载平台对GPS自适应天线抑制干扰性能的限制。我们以典型的1：8比例模型对右旋圆极化GPS天线的方向图进行了测量。为了研究装在巡航导弹上的GPS微带天线对平台的影响，我们也作了大量的电磁分析。通过与测量值的比较，仿真的精度得到了验证。这些研究有助于通过电磁效应定量分析对机载天线阵调零性能的影响。所述的电磁效应涉及平台的有限尺寸及曲率、高路径、蠕缓波以及自适应阵中主阵元与辅助阵元之间的互耦。