GPS/GLONASS组合定位系统应用研究

ＧＰＳ和ＧＬＯＮＡＳＳ数据联合处理所提供的４８星座组合定位系统,可以使用户获得更精确,更具可靠性和连续性的定位服务。本文在介绍ＧＬＯＮＡＳＳ系统的组成及其运行状况,并与ＧＰＳ系统进行简单比较的基础上,主要讨论ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ组合定位系统在城市测量及山谷地区中的应用问题。     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响.通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°～66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV作为指标确定了初选卫星星座.结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案.探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局.     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响。通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°~66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV值作为指标确定了初选卫星星座。结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案。探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局。     

分布式导航星座自主导航算法研究

针对卫星导航系统本身提供的服务中存在可用性、可靠性和地面测站布设不足的缺陷,一些国家和地区相继采用自主导航技术来提升导航星座性能。概要分析介绍了导航星座自主导航技术发展,讨论了EKF和UKF算法的发展情况,对新近发展的多模型自适应卡尔曼滤波、基于神经网络调节的自适应卡尔曼滤波、基于自适应因子的卡尔曼滤波和自适应抗差卡尔曼滤波算法等改进滤波算法进行了综合分析与比较,并对分布式自主导航方法的发展方向进行了展望。     

顾及星座稳定性及综合成本的低轨导航星座优化设计方法

利用低轨道地球卫星(LEO)进行导航增强首先需要设计低轨星座,在进行星座构型设计时,星座的稳定性及综合成本是需要考虑的两个重要因素,本文提出了顾及星座稳定性及综合成本进行低轨导航星座优化设计的方法.首先,利用遗传算法对铱星星座进行了优化,优化后的铱星星座与未优化前星座相比较,全球可见卫星数均值由2.3颗增至2.9颗,可见卫星数标准差由2.3降至0.7,综合成本因子由5.3降至4.5,证明了本方法的有效性.然后以Walker星座作为基本构型,在保证低轨混合星座稳定性的基础上,顾及导航性能和综合成本,利用遗传算法进行了混合星座的优化.将优化后的低轨混合星座与北斗星座进行了组合,组合后的星座与北斗星座相比较,全球可见卫星数均值由6.9颗增至9.3颗,可见卫星数标准差由1.1降至0.4.     

GPS和GLONASS卫星星座现状及其发展

本文介绍了GPS和GLONASS系统空间卫星星座的现状及发展,对比性地分析了两种卫星导航定位系统的备用卫星发射政策,并给出了卫星在轨道面上的空间分布及可使用情况,供卫星导航定位领域中的用户在实际工作中参考。     

导航星座的覆盖特性和定位精度因子分析

卫星导航系统对覆盖区域的服务性能与导航星座设计密切相关,重点分析了导航星座性能指标中的连续覆盖特性和定位精度因子（PDOP）。在此基础上,对所设计的全球导航星座进行了性能仿真,并与国外导航星座进行了对比分析。最后,分析了降级情况下的星座性能,给出了增强系统可用性的改进方法。     

星座异构基准站网虚拟参考站数据生成方法

针对各地现有卫星导航定位基准站可用星座存在差异性的问题,提出了按星座分别生成虚拟参考站数据的方法。该方法通过修正接收机钟差影响,实现了多个参考站作为主参考站生成同一个站点的虚拟观测值,有效避免了单个主参考站星座兼容性的影响,可为流动站提供更多的可用卫星。试验针对部分基准站不兼容北斗卫星的情况,分别在开阔区域和房角区域测试了按星座组网前后流动站的定位性能。结果显示：更多基准站参与服务能够改善虚拟参考站数据质量;按星座组网后流动站的定位质量更优,尤其可以显著改善流动站在房角等有遮挡区域的可用性和定位质量。研究成果对于有效整合当前各类基准站数据资源、提升服务对星座的兼容性具有实用价值。     

低轨卫星导航增强星座地基观测仿真系统设计

现阶段整星座低轨卫星观测数据的缺失制约了LEO卫星导航增强研究,针对该问题,本文设计了LEO导航增强星座地基观测仿真系统,构建生成了LEO星座伪距和载波相位观测值的仿真模型;介绍了仿真系统设计流程和架构、仿真地基LEO观测数据;使用RTKLIB进行了标准单点定位（SPP）和精密单点定位（PPP）解算,验证了仿真系统搭建的正确性,以及伪距和载波观测值仿真的正确性。结果表明,相较于只考虑几何距离的地基观测数据,该系统考虑各误差模型后观测数据置信度高,可用于支撑LEO导航增强星座定位研究。     

用户视角的当前GNSS星座性能比较分析

导航星座性能直接决定着系统性能指标的实现,不同的星座构型和轨道参数决定了不同的星座性能.为系统评估北斗三号全球卫星导航系统(BDS3)建成开通后四大全球系统星座、BDS3与其他系统组合星座的当前实际性能,利用2020-08-01—2020-08-10的星历数据计算了各星座的全球可见卫星数、星座PDOP(位置精度因子)可...     

天文导航在导航星座自主完好性检测中的应用

本文介绍了导航系统完好性的定义．论述了天文导航的技术方案。提出把天文导航应用于星间链路定位的解算和导航星座自主完好性检测的技术方案中，讨论了合理的完好性检测门限。研究了反馈模型中卡尔曼滤波的使用，得出了结论。     

分布式导航星座自主定轨性能评估

针对星座自主导航定轨任务需求问题,该文分析了卫星自主定轨的原理,提出了一种基于分布式Kalman滤波的星座自主定轨性能评估方法,着重从星间链路有效数、星座布局、定轨精度等方面给出了评估结论。评估结果表明:合理的星间链路有效数和星座布局是实现分布式导航星座自主定轨的前提条件;仅依靠星间链路是无法提供足够的信息以区分星座中是否存在旋转,存在自主定轨星座旋转的不可观测性问题;对于全网交联且星间测距残差满足自主滤波条件的分布式导航星座,所有卫星的自主定轨精度基本相当。     

混合星座的精度因子与定位性能分析

通过对静地同步卫星(GEO)、倾斜轨道同步卫星(IGSO)/GEO结合和MEO/GEO结合等星座的精度因子(DOP)计算和分析,初步探索了利用混合星座解决无高程辅助的纯GEO星座不能垂向定位和水平定位精度欠佳的问题。同时,结合我国卫星导航系统的发展,提出利用IGSO/GEO混合星座作为区域定位星座向全球定位星座过渡的观点。     

利用遗传算法实现导航星座局部优化设计

以异构区域导航星座(5GEO+5IGSO+4MEO)轨道参数为基础,以部分轨道参数为控制变量,建立以服务区域的网格采样点的加权PDOP值为目标函数,利用遗传算法对星座中对星座轨道参数进行了优化。利用优化结果计算了服务区域星座周期(7个恒星日)内的覆盖重数、PDOP值、覆盖连续性。为优先保证重点服务区域的星座性能,对目标函数进行了改进。改进的优化结果表明,原始星座在重点区域的高精度定位仍有一定的提高空间。     

低轨卫星通信系统星座设计与性能仿真

低轨卫星通信系统在通信领域发挥着越来越重要的作用。针对不同类型星座覆盖能力和星际链路建立条件存在的差异,设计了极轨道和倾斜圆轨道低轨卫星星座,利用STK验证了两种星座的覆盖能力和星际链路AER特性,利用NS2对两种星座卫星网络的时延、吞吐量和丢包率等性能指标进行了仿真,并对所得数据进行了对比分析,结果表明：在由32颗卫星（轨道高度1450 km ）构成的低轨星座中,极轨星座的全球覆盖能力、星际链路建立条件和卫星网络性能优于倾斜圆轨道星座,更适合于构建全球低轨卫星通信系统。     

全球覆盖的卫星通信星座构型简述

基于全球覆盖通信的考量,分析和仿真了低轨道卫星通信星座和中轨道卫星通信星座.结果表明在30°最低通信仰角和地面用户至少同时可见2颗卫星的约束条件下,低轨道卫星通信星座的卫星总量需要达到182颗(对应卫星轨道高度为1500km) ,中轨道卫星通信星座所需要的卫星总量为32颗(对应卫星轨道高度为10000km)或20颗(对应卫星轨道高度为20000km).     

LEO导航增强星座设计与链路性能分析

现有卫星导航系统的PNT服务无法提供全空域服务,LEO卫星星座、星间链路是未来多源导航信息源的重要组成部分。本文根据极轨道星座设计理论,在LEO卫星个数较少的条件下,设计了一个LEO导航增强星座,并分析了该星座的全球覆盖性。然后,根据卫星间的几何特性,在星座中建立了星间链路拓扑结构,并采用图论知识讨论了该星间链路拓扑结构的连通性和稳健性。最后,分析增加5颗GEO卫星后的星座星间链路性能。     

导航星座异构扩展对系统服务性能的影响

本文分析“北斗”区域卫星导航系统目前所采用的三种卫星混合组网的星座现状,通过设计扩展不同类型、不同数量的卫星,利用STK仿真软件,对所选重点区域和扩展区域的重要服务性能,如几何精度因子(GDOP)和可见卫星数量进行仿真,进而综合得出不同导航星座异构扩展对系统服务性能的影响情况。分析结果表明, IGSO卫星对增强系统对区域服务性能的提高具备更好的条件。根据“一带一路”非洲沿线国家重点城市的分布特点,进一步对星座异构扩展数量和在轨位置进行优化和改进,为有限条件下星座扩展实现服务性能最大化改善提供参考。      

中国测绘科学研究院科技活动要闻

中国测绘科学研究院科技活动要闻３月中旬，该院组织了遥感和ＧＩＳ学术报告会。会上，杨明辉研究员介绍了法国、德国和芬兰的数据采集和软件系统的开发应用情况，蒋景瞳研究员介绍了美国ＵＳＧＳ的ＧＩＳ研究和应用现状。由该院承担的１：１００万国际版ＡＲＣ／Ｃｈｉｎ...     

北斗区域星座对相对定位精度的影响分析

首先介绍了北斗系统的区域星座特点,然后从相对定位几何精度因子(relative dilution of precision,RDOP)和定位误差两方面进行精度分析,初步得出了北斗相对定位精度与区域星座的关系。理论分析和实验结果都表明,在我国范围内采用北斗卫星导航系统进行短基线相对定位时,其东西方向定位精度优于南北、高程方向;南北方向与高程方向的定位误差呈负相关;北斗相对定位精度随纬度增加而降低;与GPS相比,北斗相对定位在南北方向精度略差;载波相位相对定位精度受北斗区域星座的影响略大于单频伪距差分。