以北斗系统为核心的国家安全PNT体系发展趋势

卫星导航系统具有脆弱性,为了确保核心基础设施定位、导航和定时(PNT)的安全,必须构建多物理原理混合的安全PNT体系.本文首先分析了现有北斗卫星导航系统自身能力增强途径,包括北斗星间链路的能力增强,北斗静止轨道(GEO)、倾斜同步轨道(IGSO)卫星的能力增强和低轨卫星配合的北斗系统PNT服务能力增强;其次,以北斗卫星导航系统为核心,描述了无缝覆盖深空、深海的综合PNT基础设施建设的主要内容,包括深空PNT星座、深海PNT声呐信标网络和地基低频/甚低频长波台网PNT体系.在此基础上,论述了与综合PNT和各类自主感知PNT信息配套的弹性PNT应用关键技术,包括弹性PNT传感器集成、弹性PNT函数模型和弹性随机模型.作为未来PNT应用的发展方向,文章最后论述了PNT应用的环境智能感知、PNT函数模型和随机模型智能优化以及多源PNT信息智能融合等智能PNT核心要素.     

利用SLR及伪距数据进行卫星预报钟差精度验证

论述了综合利用SLR和伪距观测数据进行导航卫星预报钟差精度评估的原理及计算步骤。分析了该方法所能达到的精度,并进行了可行性验证。采用2005年的观测数据对广播星历预报钟差精度进行了评估,给出了有益的结论。     

X射线脉冲星航天器姿态确定方法研究

本文阐述了利用X射线脉冲星实现航天器姿态确定的成像仪定姿、探测器扫描定姿和垂直双矢量相对定位姿态的3种方法,介绍了其基本原理;分析了3类方法与现有姿态确定方法相比存在的优势;并利用仿真数据分析了垂直双矢量相对定位姿态确定方法;研究了时延测定误差、可观测脉冲星数、脉冲星历表误差等对姿态确定精度的影响,得出了有益的结论.     

利用SLR数据进行广播星历精度评估

论述了利用SLR观测数据进行广播星历精度评估的原理、方法及计算模型。通过理论分析及对比试算,得出该方法所能达到的精度为0.03 m,与微波观测数据计算结果存在近50 mm的系统差,验证了方法的可行性。该方法为广播星历精度评估提供了独立的外部检核条件,克服了利用精密星历评估必须事后进行的缺点,达到了实时处理的效果。采用2005年SLR观测数据对GPS 35卫星广播星历精度进行了实测数据评估,给出了有益的结论。     

顾及星历数据龄期的北斗IGSO、MEO卫星空间信号精度分析

利用2013~2015年广播星历数据分析北斗系统3类卫星广播星历中星历数据龄期的特性,并针对北斗系统IGSO卫星和MEO卫星数据龄期分布特性,分析不同数据龄期条件下的两类卫星空间信号精度。结果表明,卫星数据龄期具有周期性,并和卫星所处轨道面具有一致性。对于IGSO卫星,平均数据龄期在1.7 h左右,最大数据龄期可以达到7 h。仅考虑轨道情况下,不同数据龄期条件下空间信号精度差异最大可以达到0.5 m。对于MEO卫星,平均数据龄期在11 h左右,最大数据龄期可以达到2 d甚至以上。仅考虑轨道情况下,不同数据龄期条件下空间信号精度差异IGSO卫星最大达到0.9 m。IGSO卫星2013~2015年平均URE分别为0.81 m、0.84 m、1.11 m;MEO卫星2013~2015年平均URE分别为0.84 m、0.82 m、1.04 m。     

GPS新民用导航电文简约历书的算法和性能分析

GPS用户利用导航电文中的历书数据进行卫星可见性的计算和预报。美国2004年12月公布新的GPS接口文件中,规定一种新的民用导航电文格式,提出一种简约的历书数据构成。文中针对简约历书简化了卫星位置算法,在此基础上对使用简约历书计算卫星位置的精度以及对卫星上升、下降时间预报精度进行分析,分析了引起误差的主要原因。     

星载原子钟稳定性影响分析

以最大限度保持星载原子钟稳定性计算结果的准确、可靠性为目标,分析了原始数据采样间隔、非连续间断时间序列、无数据段、频率漂移等因素对原子钟稳定性计算结果的影响。利用GPS卫星精密钟差数据针对阿仑和哈达玛方差进行了影响量级分析,得出了有益的结论。     

基于X射线脉冲星的航天器动力学定轨

系统研究了利用X射线脉冲星观测量进行动力学定轨的全过程,给出了观测数据仿真的基本流程,并利用仿真数据对各项因素对定轨精度的影响进行了量化分析。     

北斗卫星导航系统空间信号误差统计分析

目的 针对我国北斗卫星导航系统的在轨卫星,通过一定的事后定轨策略得到精密轨道数据,用以对广播星历空间信号误差进行分析。不仅对用户测距误差进行估计,还进行了相关分析和正态性检验。通过分析2012年10月份的观测数据发现,所有卫星SISURE的平均值为1.45m;其径向-钟差和切向-法向为低度相关,其他分量之间为微相关;在正态性分析中发现,所有的空间信号误差分量都不符合正态分布,且峰度异常值可以检测偏离较大的误差,偏度异常值可以检测系统偏差。     

风云3C增强北斗定轨试验结果与分析

首次搭载GPS/BDS双模接收机全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)的风云三号C星于2013年9月23日的成功发射,为研究低轨卫星对BDS定轨增强提供了便利。本文首先对低轨卫星GNOS搭载的GPS/BDS双模接收机的观测数据进行统计,并分析了伪距测量精度。然后在全球测站、区域测站两种布局情况下,对无GNOS的BDS单系统定轨、无GNOS的GPS/BDS双系统定轨、有GNOS的BDS单系统定轨增强、有GNOS的GPS/BDS双系统定轨增强4种方案进行北斗轨道及钟差比较分析。结果表明,GNOS对北斗卫星轨道增强在全球测站下,GEO卫星切向精度提升最为显著,提升程度达60%,其次是法向和其他类型卫星切向,部分弧段个别GEO卫星径向精度稍有下降。双系统定轨增强中可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.1ns量级改善。7个国内测站区域监测网的定轨试验中对轨道进行了预报,结果表明GNOS对北斗GEO卫星轨道预报精度切向提升达85%,其余方向及卫星有较大改善,平均21.7%。可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.5ns量级改善。