卫星导航系统差分增强技术发展研究

随着用户对卫星导航系统需求的日趋膨胀,高精度差分技术已呈现出新的特征与发展趋势。本文从差分原理、技术、系统几个层面综合分析了现有差分系统的优缺点及发展趋势,在此基础上,探讨了我国卫星导航系统后续差分增强系统发展应关注的重点问题,并给出了几点建议。     

北斗卫星导航系统完好性性能测试方法与分析

导航系统的完好性是指系统在不能使用时,及时向用户发出告警的能力。北斗卫星导航系统完好性研究处于刚起步阶段,实施办法、实验监测和衡量标准急需建立和完善。本文对北斗卫星导航系统完好性性能测试方法进行了深入研究,提出了适用于北斗二代导航系统完好性性能的监测方法。     

基于星间链路支持的导航卫星自主完好性监测设计仿真

针对导航卫星在区域完好性监测网可视弧段之外难以实现基于地面监测站的系统级完好性监测问题,提出一种基于星间链路辅助支持的导航卫星自主完好性监测方法。该方法通过利用星间组合观测值,分离星钟误差和星历误差,采用基于平稳时间序列的非稳态异常检测算法对导航卫星星载原子钟相位抖动及频率的异常漂移进行监测;采用基于轨道先验信息的非中心化开方分布异常检测算法对轨道异常机动进行监测,并利用星间链路组合观测量对卫星自主完好性监测及其对全球用户完好性性能的提升作用开展仿真分析与研究。仿真计算结果表明:该方法可以在地面监测网不可视弧度内有效减小空间段卫星部分的故障漏检概率以及系统完好性风险,缩短完好性告警时间,提高全球卫星导航系统的完好性服务水平。     

一种区域卫星导航系统导航策略

根据区域卫星导航系统星座结构的特点,针对GEO星、IGSO星存在的轨道机动问题,以及星座建设阶段存在可用导航卫星少于4颗的情况,给出了一种综合利用接收机自主完好性故障检测排除算法、三星定位方法、病态数据处理方法的解决策略,可以提高区域卫星导航系统在一般导航应用中的有效性和连续性。实际算例结果表明了所提方法的可行性。     

低轨卫星导航增强系统半物理仿真平台设计与验证CSCD

低轨道地球卫星(LEO)具有相对地面几何构型变化快、播发信号链路损耗小等优点.随着低轨卫星载荷研制与发射成本的逐渐降低,低轨卫星导航增强技术成为当前卫星导航领域的研究热点.目前国内外的低轨导航增强技术研究均处于起步阶段,没有成熟的低轨卫星导航星座,缺乏有效的低轨导航增强系统的服务性能验证手段.文中开展对低轨导航卫星轨道外推方法、低轨卫星信号捕获跟踪技术的研究,设计构建低轨导航增强系统半物理仿真平台.在仿真平台的基础上对北斗/低轨增强系统组合应用的高精度快速精密定位方法进行验证,实现了精密单点定位(PPP)的快速收敛且具有较高的内符合精度,对于低轨卫星导航增强系统的建设与应用具有一定的科学与工程价值.     

LiDAR虚拟仿真实践教学平台设计与建设

为适应测绘工作从三维空间测量向多维空间、从静态测量向动态实时测量、从地面向全域空间拓展的高新技术发展趋势,更好地应对信息化教育背景下的知识获取和传授方式、教与学关系等教改创新要求。本实验教学项目在现有实训课程基础上,以建构筑物三维空间信息快速采集与建模的真实测绘项目为基础,将三维激光测量技术、虚拟仿真技术与LiDAR技术进行深度融合;设计并建设了LiDAR虚拟仿真实践教学平台,运用C#开发程序界面和Pr视频编辑软件制作仿真动画,结合VLCPlayer视频播放插件,实现了对LiDAR仪器认知,测量模拟,数据处理和实践展示等功能,帮助学生理解并掌握LiDAR的相关知识和操作技能,取得了良好的教学效果。     

电离层闪烁对卫星导航系统性能影响的仿真分析

电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一。通过仿真方法对中国区域用户定位性能受电离层闪烁影响的情况进行分析研究。结合电离层闪烁模型、卫星导航接收机模型和用户定位算法,仿真了中国区域内卫星导航系统用户在电离层闪烁存在情况下的定位精度性能。仿真结果表明：电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,在受电离层闪烁影响严重的中国低纬地区,用户定位误差将有明显增大,严重时可能出现定位异常。     

低轨卫星增强北斗系统完好性性能分析

针对完好性是北斗建设的重要内容,但增强北斗系统完好性性能未有完整评估的问题,对低轨卫星增强北斗系统完好性性能进行探究.本文通过仿真北斗导航卫星(BDS)和低轨卫星(LEO),利用最小可探测偏差(MDB)、空间信号精度(SISA)和故障检测率3个指标来衡量整个增强系统下的完好性性能.结果表明,MDB平均增强了 16.5％,故障检测率提高了 8％,BDS单颗卫星也满足SISA要求.因此,低轨卫星的加入可以有效提高北斗系统完好性性能.     

伪卫星增强区域卫星导航系统组网仿真

卫星定位导航系统的精度等性能,很大程度上依赖于卫星数目和几何布局,而DOP值正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个量度.从DOP值的角度研究了不同伪卫星位置布局及数目对增强区域卫星导航系统定位精度的影响,为合理布设伪卫星以进一步提高其导航性能提供了有力的参考依据.     

伪卫星增强区域卫星导航系统组网仿真

卫星定位导航系统的精度等性能,很大程度上依赖于卫星数目和几何布局,而DOP值正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个量度。从DOP值的角度研究了不同伪卫星位置布局及数目对增强区域卫星导航系统定位精度的影响,为合理布设伪卫星以进一步提高其导航性能提供了有力的参考依据。     

卫星导航系统基本完好性算法及性能分析

卫星导航系统基本完好性监测对象是基本导航电文,其算法模型有两种:一是用户伪距精度(URA)和实时用户距离精度(RURA);二是空间信号精度(SISA)和空间信号监测精度/完好性标示(SISMA/IF).通过对卫星导航系统基本完好性监测技术进行分析定义,研究了系统基本完好性的两种主流算法.分别在正常情况下、卫星钟差和轨道...     

北斗卫星导航系统RTCM电文类型预定义研究

在差分GNSS数据传输协议RTCM2.3的基础上,针对COMPASS逐渐建设发展的现状,分析了已有GPS和GLONASS的RTCM电文格式,根据COMPASS特有的信号结构、坐标基准、时间基准等特性,尝试提出了8种支持COMPASS系统的RTCM电文,并给出部分电文类型的具体格式。以便于COMPASS用户使用此数据传输协议进行差分定位。     

卫星导航系统导航电文设计

导航电文是卫星导航系统卫星与用户之间接口规定文件（或接口控制文件）必要的组成部分,对卫星导航系统导航定位功能的实现起着非常重要的作用,影响到卫星导航系统的工作体制和系统服务性能等多个方面。导航电文的设计是接口规定文件设计的必要环节,也是卫星导航系统设计中非常重要的一个环节。在深入分析卫星导航系统对导航电文的需求以及对国外卫星导航系统导航电文内容、数据表示模型、用户算法、电文结构和性能等进行详细剖析的基础上,本文对涉及导航电文设计的理论、     

航空平台综合导航系统研究

随着航空平台对导航系统性能要求的不断提高,目前对导航系统独立的、或简单组合的使用方式则体现出明显的不足。为此,本文以提升导航系统性能为目的,研究了信息化、自动化、智能化的综合导航系统。首先从需求出发,分析了各种导航系统的优缺点和国外导航技术的发展趋势,研究并构建了机载平台综合导航系统的体系结构,对所涉及的关键技术进行了重点分析。最后,构建了综合导航仿真验证系统的总体架构,为进一步验证系统的功能和性能提供支撑。     

卫星导航增强中的电离层扰动影响研究——基于系统可靠性工程的视角

电离层扰动对全球卫星导航系统(GNSS)增强系统影响严重且复杂.现有GNSS增强系统电离层扰动分析方法主要基于中纬电离层环境设计,缺乏针对低纬地区扰动环境影响的针对性,为此提出利用可靠性工程方法开展增强系统电离层扰动影响研究.利用系统可靠性工程中的故障模式分析方法对GNSS增强系统中的电离层扰动影响进行分析,明确了不同扰动现象及其相应的影响机制.分析了GNSS增强系统中的电离层扰动检测方法,指出现有技术难以满足中低纬区域电离层扰动对增强系统复杂影响的分析、识别和检测需求,中国区域增强系统应开展针对性研究工作.     

Galileo卫星导航系统电离层全球建模及其性能分析

为全面分析和评估Galileo电离层全球建模和卫星差分码偏差的精度,该文选取全球364个GNSS观测站,利用15阶球谐函数构造高精度的电离层格网模型,并以CODE发布的电离层产品为基准,将其与该文建立的电离层网格模型按照不同纬度进行验证和分析。此外,该文将计算的差分码偏差与现有偏差产品进行对比分析。实验结果表明,Galileo建立的电离层模型在平静日状态下与CODE的平均偏差在2 TECU以内、均方根误差在3 TECU以内;在活跃日状态下的结果与CODE的平均偏差在3 TECU以内、RMSE在4 TECU以内。解算的卫星差分码偏差与现有偏差产品进行对比分析的结果表明,平静日的偏差在0.1 ns以内,活跃日的偏差在0.2 ns以内,两种状态下的STD均在0.1 ns以内。所以,采用Galileo进行电离层建模可以精确表现电离层。     

虚拟环境建模平台的设计与实现

分析了以往软件开发中存在的各种问题，指出以往针对小比例尺地形数据创建的建模平台已不能很好地满足现在的应用要求。为此，利用面向对象软件工程技术，采用Rational公司的Rose建模软件，按照“需要分析—总体设计—详细设计”步骤对平台功能进行了重新设计，并对部分功能进行了实现。     

SBAS星历改正数及UDRE参数生成算法分析

星基增强系统(satellite based augmentation system,SBAS)通过地球同步轨道卫星实时播发导航卫星星历改正数和完好性参数,以提升用户定位精度和完好性.采用最小方差法解算GPS星历改正数,利用卡方统计进行改正数完好性检核,并依据星历改正数方差-协方差信息计算SBAS用户差分距离误差(us...     

虚拟环境建模平台的设计与实现

分析了以往软件开发中存在的各种问题,指出以往针对小比例尺地形数据创建的建模平台已不能很好地满足现在的应用要求.为此,利用面向对象软件工程技术,采用Rational公司的Rose建模软件,按照"需要分析总体设计详细设计"步骤对平台功能进行了重新设计,并对部分功能进行了实现.