北斗三号观测数据质量分析

2020年年底北斗三号卫星导航系统将全面建设完成,北斗三号沿用了B1I和B3I两个信号,并新增B1C和B2a两个新民用信号。为分析各个信号的观测数据质量,该文选取6个境外iGMAS连续跟踪站15 d的数据对北斗三号的观测数据质量进行分析,从信噪比、伪距多路径、数据完整率、数据饱满度和数据连续性5个方面,综合对比了北斗二号和北斗三号新旧信号的数据质量,并将北斗三号与GPS和Galileo在兼容互操作频点进行对比。结果表明:北斗三号的信噪比优于北斗二号,在兼容互操作频点上也比GPS和Galileo高1～2 dB-Hz;北斗三号B1C的伪距多路径误差比GPS大10 cm左右;北斗三号的数据完整率要比Galileo高,略低于GPS;在数据饱满度和连续性方面,北斗三号优于GPS和Galileo。     

GPS现代化和Galileo运行准备的进展

根据2002～2004年这3年在美国举行的全球导航卫星系统的国际会议(CNSS,ION2002,ION2003,ION2004)将有关GPS现代化和Galileo试验卫生发展前的最新进展的有关内容作一综合介绍.介绍GPS现代化在美国军事方面和在民用方面考虑的主要内容;GPS现代化的计划进程及其进展;美国为了抗扰而发展了多种GPS信号重构的技术,确保在某些特定区域的美军能够正常使用GPS而不受影响,而在同一区域与美军对立的一方既不能使用民用GPS信号,也不能使用GPS的军码,至于在该特定区域以外的民间GPS用户,则依然能够正常使用GPS;此外,还介绍GPS空基和陆基的增强系统,重点介绍由美国大地测量局(NGS)主持运行的GPS陆基增强系统(COPS).第2部分介绍Galileo的运行准备工作,包括Galileo卫星空间构形的调整,卫星信号和电文格式的调整,Galileo时间尺度和钟差的调整,以及Galileo发布运输导航安全性数据的调整等.     

产品信息

GNSS接收机插件Septentrio公司推出一种名为AsteR×1的小型GNSS接收机插件,它是一种高性能的GPS单频接收机,并具有Galileo升级能力。它的体积尺寸就象一信用卡大小,功耗为小于1 W,更新率可达50 Hz。该接收机以全域单星座24个单频通道和组合GPS、Galileo及基于卫星的增强系统(SBAS)跟踪为特征,也可支持G10VE和Galileo调制。Galileo BOC(1.1)信号较长的编码长度和先进的调制技术,使得对多径信号进行较低的噪声跟踪成为可能。该接收机还可以提供强大的指令语言和各种详细的输出信息与格式,它还有三个串行端口(R×232/LVTTL)和…     

Galileo系统特性简析

本文描述了Galileo系统的组成和信号结构，并将其与当前已投入使用的GPS和GLONASS系统进行了比较。文中的各项数据来源均来自Galileo办公室正式发布的文件，翔实可靠，可以作为设计Galileo用户终端的参考。     

北斗卫星导航系统和GPS兼容性评估(英文)

北斗卫星导航系统的信号体制与GPS近似且占用相同的频段,不可避免地带来兼容性问题。从理论上分析兼容性评估的重要参数:频谱分离系数、码跟踪谱灵敏度和等效载噪比衰减,阐述伪随机码码长、导航数据速率和码片速率对兼容性计算的影响,在综合考虑信号兼容评估的运算速度和准确性的基础上,提出改进的GNSS兼容性评估模型。以此兼容性评估模型对北斗卫星导航系统和GPS所有频段进行仿真,仿真分析中考虑北斗卫星导航系统和GPS的具体频率分配、信号体制、发射功率、发射带宽、卫星天线增益、仰角、多普勒偏移、信号在空间传播的衰耗以及接收机参数。通过仿真可以看出,当北斗卫星导航系统满星座运行时,GPS对北斗系统的干扰将大于北斗系统对GPS的干扰。     

GPS与Galileo共用的MBOC信号研究

介绍了GPS与Galileo共用信号的演变过程,通过BOC（1,1）在兼容性、互操作性方面的表现,以及将MBOC（6,1,1／11）与之相比较,描述了MBOC（6,1,1／11）在这两个方面的表现。可供我国卫星导航信号体制设计借鉴学习,为GPS／Galileo接收机设计提供参考。     

GPS/Galileo/BDS系统测距信号精度分析与评价

随着Galileo、BDS的建设和GPS的发展完善,多系统多频融合的趋势促进了多模GNSS接收机产业化应用。利用零基线双差法对GPS/Galileo/BDS双频观测值进行测距信号精度评估,通过24h的观测数据分析,结果表明Galileo IOV卫星双频观测值残差值最小,测距信号精度最优,其次是BDS;Galileo与BDS系统载波相位观测精度均优于2mm,伪距观测精度优于0.2m,GPS系统测距信号精度相对较差。同时,通过对比Trimble NET R9、Septentrio POLARX4及Javad TRE_G3TH_8三种不同类型接收机间观测值残差及基线坐标偏差,得出NET R9和POLARX4接收机内部噪声水平相当,TRE_G3TH_8稍差的结论。     

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。     

不同截止高度角下BDS/GPS/GLONASS/Galileo多模组合SPP性能分析

针对单系统在遮挡环境下可见卫星数较少、历元利用率低、定位稳定性、定位可靠性和定位精度较差的问题,首先,利用间接平差法对BDS/GPS/GLONASS/Galileo组合观测方程进行求解;然后,运用最小二乘法原理求解待估参数,最终解算出测站点坐标。采用MGEX站部分测站的数据对不同截止高度角下(7°、15°、20°、30°、40°、45°)不同模式GPS、GPS+Galileo、GPS+GLONASS、BDS+GLONASS+Galileo、GPS+BDS、GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS+BDS+Galileo的单点定位(single point positioning,SPP)进行解算和数据处理。结果表明,在截止高度角为45°时,点位离散程度变差,但相比其他模式特别是GPS单系统,GPS+GLONASS+BDS+Galileo组合稳定性和可靠性都较好;GPS单系统历元利用率较低,全天不足1/3,然而GPS+BDS、GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS+BDS+Galileo组合历元仍然全天可用,GPS部分历元精度优于GPS+GLONASS+BDS和GPS+GLONASS+BDS+Galileo组合,但整体定位性能较差。GRCE组合在全天历元可用和实现单点定位前提下,整体定位性能优于其他模式。     

GPS多路径效应实验测试与分析研究

作为影响GPS测量信号的干扰源,多路径效应为众多研究者所关注。多路径效应使得GPS测量的精度降低,严重时还将引起信号失锁。针对这一问题,文中从多路径效应产生的原理出发,设计并实施无线电干扰和镜面反射干扰实验,分析多路径效应对GPS单点定位精度、基线长度精度和网精度的影响。在既有的研究成果基础上,提出随着距离的变化多路径效应的影响程度不同、对网精度影响最小、对单点定位精度影响最大等结论,并总结了减弱多路径效应的相关措施。     

Galileo导航系统观测值的质量分析

从信噪比、伪距多路径效应、单差残差和非差观测值精度等方面对进入初始服务初期Galileo导航系统观测值的质量进行了对比分析,最后简要评估了Galileo导航系统的单点定位精度。结果表明:在信噪比方面,Galileo E5最高,E1、E5a和E5b次之且基本相当;在伪距多路径方面,Galileo E1最大,其次分别为E5b和E5a,而E5最小;在单差残差方面,Galileo导航系统单差相位残差基本在±4 mm内,单差伪距残差基本在±0.3 m内;在非差观测值精度方面,Galileo导航系统相位观测值精度E1最高,E5a、E5b和E5次之且基本相当,而伪距观测值精度E5最高,E5b最差;整体上而言,Galileo导航系统观测值的数据质量略优于GPS和BDS;Galileo导航系统单频伪距单点定位的水平精度约为2.2 m,与GPS和BDS的水平定位精度基本相当,而高程精度约为5.2 m,稍差于GPS和BDS,这与可观测卫星数和PDOP有很大的关系。     

发射信号不完善性对卫星导航系统内及系统间干扰的影响分析

研究了3种典型的卫星发射信号不完善性——载波泄漏、互调失真和杂散辐射对于卫星导航信号的接收所带来的干扰,通过信号建模以及谱分离系数、码跟踪谱灵敏度系数和等效载噪比的解析计算对干扰效果进行量化分析;针对GPS和Galileo系统L1/E1频段的信号进行了多层次的仿真计算,给出了综合考虑噪声、信号损耗、外源干扰、GNSS系统内和系统间干扰,以及3种信号不完善性单独作用、两两组合和综合作用下的结果,其中对于GPS L1C/A短码考虑了电文调制对线谱的影响。结果表明,当总的不完善干扰功率水平达到一定程度后,其对接收机信号捕获跟踪和解调的影响大于系统间干扰,不能忽略。     

频谱分离对功率增强条件下GPS信号干扰影响分析

分析了BOC调制频谱分离对GNSS信号互干扰大小的影响。将基于载波跟踪谱分离系数和基于伪码跟踪谱分离系数等效载噪比下降的计算方法,用于分析频谱分离对功率增强条件下GPS军用信号自干扰强度、GPS军用信号对民用信号干扰强度的影响。结果表明,频谱分离对功率增强条件下军用信号自干扰大小的影响较小,但会较大幅度降低军用信号对民用信号的干扰,从而从根本上解决功率增强条件下军用信号对民用信号的干扰问题。     

Galileo/GPS精密单点定位收敛时间与定位精度的比较与分析

研究了Galileo PPP参数估计及其误差处理方法,并采用MGEX 1924和1925周的数据进行了试验分析。结果表明,Galileo系统的平均可见卫星数不到GPS的一半。卫星数为4颗左右时,定位收敛通常需要180个历元,而达到6颗时仅需要66个历元。可见卫星数的增加显著提升了Galileo的收敛速度,随着卫星数的进一步增多将会达到与GPS收敛速度相当的水平。Galileo的3 h静态PPP收敛后的定位偏差约是GPS PPP的2.5倍,达到4.75 cm。随观测时间的增加定位精度提升显著,其6、12、24 h的定位精度分别能达到2.38、1.51和1.26 cm;其中12和24 h的定位精度比GPS略低约0.40 cm,但二者水平方向的精度优于1 cm,高程方向的偏差比1 cm稍大。     

GPS/Galileo/BDS-3试验星短基线紧组合相对定位性能初步评估

北斗全球卫星导航系统(简称北斗三号系统,BDS-3)的试验星播发了与GPS L1/L5、欧洲的伽利略(Galileo)系统E1/E5a/E5b频率重叠的新体制信号B1C/B2a/B2b,这为GPS/Galileo/BDS-3试验星重叠频率的紧组合相对定位提供了条件。首先评估了GPS/Galileo/BDS-3试验星重叠频率差分系统间偏差(differential inter-system bias,DISB)的大小与时域稳定性,结果表明,相同类型接收机的DISB接近于0,在紧组合相对定位中可以忽略其影响。然后初步评估了GPS/Galileo/BDS-3试验星短基线单历元紧组合相对定位性能,结果表明,相较于传统的松组合模型,紧组合模型能够显著提高模糊度固定的成功率与可靠性。尤其是在单系统可观测卫星数较少、仅单频观测值可用的情形下,模糊度固定成功率可提高约25%～45%。     

伽利略导航卫星系统的军用价值

自从欧洲宣布要建立独立自主的伽利略全球导航卫星系统(Galileo)以来，美国政府曾多次在公开和私下的场合表达了他们对Galileo系统的不满，认为该系统不仅与美国全球定位系统(GPS)功能重复，而且将会对GPS的完好性带来不利影响。由30颗卫星组成的伽利略系统建成后，将是迄今为止技术最复杂、耗资最多的具有创新性的欧洲航天系统。从它的导航定位精度、发射信号的强度，以及具有COSPAS-SARSAT全球搜索一救援的能力来看，该系统的某些技术指标可能会超过GPS。     

伽利略卫星导航系统信号质量及定位性能分析

伽利略系统(Galileo)是全球四大卫星导航系统之一,目前已初步具备全球定位能力。研究Galileo的信号质量和双／三频定位性能不仅对Galileo系统应用具有重要价值,对多全球卫星导航系统（GNSS）融合定位也有重要促进作用。在使用基准站网(MGEX)地面跟踪站的基础上,分析了伽利略信号的载噪比、多路径、以及双／三频精密单点定位(PPP)的定位精度。结果表明,Galileo与GPS相比,载噪比E5> E5a≈E5b≈L5>E1≈L1>L2,多路径误差E5      

BDS三频长基线RTK定位性能分析

实时动态定位(real-timekinematic, RTK)技术作为不可替代的精密定位技术之一,在很多领域发挥着重要作用。BDS多频信号的播发将提供多种三频RTK组合定位方式,因此本文进行了多种BDS三频组合长基线RTK解算实验,并与GPS和Galileo系统三频组合进行对比。实验结果表明,BDS卫星可用性优于另外2种系统。BDS B1I/B2b/B3I三频组合长基线RTK定位性能最优,优于GPS和Galileo,模糊度固定率在90%以上,模糊度固定初始时间在60 min以内,定位精度可以达到厘米级;其余3种BDS-3三频组合长基线RTK定位性能低于GPS和Galileo,或者与其相当。     

多系统钟差预报方法研究及对实时精密单点定位与时间传递的影响

IGS建立的RTS实时服务,为实时精密单点定位及其应用带来了可能,而实时服务系统面临一个重要挑战是数据中断。本文对卫星钟稳定度特性进行分析,并对钟差基于历史数据进行预报,预报时长1h时,大部分GPS、GLONASS、BDS卫星精度能达到0.3ns,Galileo系统在0.1ns,满足维持cm级定位以及高精度时间传递需求。基于Galileo卫星钟卓越表现以及Galileo系统卫星数目较少考量,增加Galileo预报钟差联合GPS系统解算方法,对其定位与时间传递效果进行比较分析。实验结果表明:定位收敛后,实时数据中断期间,采用预报钟差产品可维持cm级别定位,同时在数据中断第一个小时,可维持时间传递链路结果量级几乎不变,第二小时仍可维持同一量级结果。实时产品时间传递稳定度与GBM产品相当,非差非组合解算结果与消电离层组合时间传递解算结果相当。与单GPS系统相比,增加Galileo系统预报产品联合解算,北、东、天三个方向定位精度分别提高18.7%、20.6%、25%;时间链路上时间传递稳定度略有提升,十秒稳与百秒稳分别提升11%、17%。     

美欧对伽利略系统谈判的分歧

美国与欧盟关于全球定位系统(GPS)与伽利略全球导航卫星系统(Galileo)相互兼容与合作的谈判已历时3年。双方分歧较大,谈判时断时续。其中伽利略公共安全服务(PRS)信号所用频率与美国GPS未来的军码频率部分重叠是当前欧美谈判陷入僵局的焦点。 美国政府认为有了GPS,就无需再建“伽利略”,欧洲人应当把钱用在美国所期望的军事项目