北斗导航卫星的技术发展及展望

一、前言我国于2012年完成了北斗卫星导航区域系统的建设,可为我国及周边地区提供服务,定位精度水平方向优于10m,测速精度优于0.2m/s,授时精度优于50纳秒,同时可为特定用户提供短报文通信业务服务,北斗卫星导航系统的应用越来越广。卫星导航系统作为高精度的空间位置和时间基准,能够直接为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务,是当今国民经济、社会发展和国防建设的重要空间信息基础设施。卫星导航系统一般由空间段卫星星座、地面     

“北斗”卫星导航系统基本形成

据新华网2011年12月27日报道,中国已经发射了10颗“北斗”卫星,建成“北斗”卫星导航基本系统。这一系统于当日开始试运行,并向中国及周边地区提供连续无源定位、导航、授时等免费服务,目前有用户十万量级。“北斗”卫星导航系统是中国自主建设、独立运行,并与其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,并兼有短文通信能力。前期系统测试和试验评估表明,“北斗”卫星导航系统已经具备25m左右的定位服务精度。     

观测值质量定权的北斗多模导航RNP性能评估方法

依据伪距测量误差与载噪比随机模型描述的卫星导航观测值质量,确定加权最小二乘法权矩阵。基于加权思想对北斗多模导航系统的精度、可用性及RAIM预测等RNP基础性能进行评估,准确反映北斗多模导航系统民航应用所需导航性能。仿真实验表明,观测值质量定权的方法可以改善卫星导航系统的加权解算模型,提高BD2/GPS双模导航系统的导航精度。在"北斗二代"导航系统公开服务区域测试及"北京-上海"航路测试中,BD2/GPS双系统加权RNP性能评估结果满足国际民航组织对卫星导航系统民航应用的要求,且优于单一系统。     

科技成果

<正>中国北斗导航反干扰"电磁盾牌"研制成功据中国航天商务网2013年2月20日消息,目前中国北斗卫星导航系统(BDS)建设第二步战略目标已经全部实现,系统完全具备了稳定连续的覆盖亚太地区的服务能力。BDS系统的定位精度10m,测速精度0.2m/s,授时精度10ns。当今,全球已被各种频率、强度的电磁信号所覆盖,使导航卫星和     

北斗卫得导航系统发展之路

世界卫星导航发展中的北斗 卫星导航系统能够提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务,是重要的空间信息基础设施。世界各主要航天国家都十分重视卫星导航系统的建设、应用和发展。     

加快卫星导航立法 强化法治北斗建设

<正>北斗卫星导航应用产业是发展航天事业、建设航天强国的重要组成部分。我国的北斗卫星导航系统已经具备向亚太地区提供区域服务的能力,其全球化布局和应用进程不断加快。鉴于北斗卫星导航系统的特殊战略地位,加快推进我国北斗卫星导航系统建设运营及其应用领域的立法,加快推动在卫星定位导航授时(PNT)应用领域从政策之治走向法律之治,将"法治北斗"建设有效融入产业发展全过程,对于打造中国航天事业升级版、推动中国航天事业在更高水平     

“北斗”终端产品及其在导航、通信、授时领域的应用

一、引言 “北斗”一代导航系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域性导航系统,是首个集定位导航、短信息通信、高精度授时为一体的实用卫星导航系统。与美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统相比,导航和授时功能基本相当,并且增加了短信息通信功能,方便位置报告及导航信息的交换。     

北斗区域卫星导航系统基本系统建设完成的影响与展望

当下,一提到卫星导航系统,人们就会不由地联想到美国的GPS,它几乎成为导航的代名词。GPS以其高精度的定位服务、精准的授时服务和发达的应用开发,大大拉近了太空与普通人的距离。如今的全球卫星导航市场虽然仍是GPS一家独大,但考虑到国家安全和利益,俄罗斯在加速恢复、欧洲在积极部署自己的全球卫星导航系统——＂格洛纳斯＂和＂伽利略＂,我国的北斗卫星导航系统也是基于这一背景开始组网建设的。从2000年开始组建北斗卫星导航试验系统,到日前第八颗北斗导航卫星的成功入轨,我国北斗卫星导航系统的建设和组网情况进展如何？在导航应用过程中可以发挥怎样的作用？＂北斗＂距离GPS还有多远？如何推动北斗导航事业的发展？记者就此专访了北斗卫星导航系统总设计师孙家栋、中国卫星导航系统专项管理办公室主任冉承其和技术部副主任郭树人。     

全球卫星导航系统的市场应用前景

卫星导航系统是一种以卫星为基础的无线电导航系统,可全天候发送高精度的导航、定位和授时信息,是一种可供海陆空领域的军民用户共享的信息资源。目前世界上正式投入运行的卫星导航系统有美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统和我国北斗卫星导航定位系统。     

推进军民融合 加快北斗产业发展

全球导航卫星系统(GNSS)是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。作为一种战略性资源,发展GNSS系统已成为各国的共识。同时,GNSS产业已经成为国际上八大无线产业之一。本文站在GNSS产业推进和发展的角度,论证了北斗卫星导航系统建设和应用情况,分析了北斗产业发展瓶颈,研究了国外主要卫星导航系统在军民融合发展中的主要策略,最后给出了促进北斗发展的相关建议。     

我国卫星导航系统相关技术发展分析

卫星导航系统应用广泛,有利于促进国民经济的快速发展。本文在介绍国内卫星导航系统及其国内市场状况基础上,结合北斗卫星导航相关产业发展趋势,从组合导航、增强系统、时钟同步和定向解算等方面分析了北斗卫星导航系统的技术成果,并讨论了有助于提高北斗卫星导航系统精度的相关辅助技术的发展情况。最后结合我国国情和国内卫星导航系统相关技术特点,给出我国第二代卫星导航定位系统发展的若干建议。     

中国北斗布好基本阵

在地震时立过大功的中国北斗导航系统，从2011年12月27日开始正式提供试运行服务，向东经84度到160度，南纬55度到北纬55度之间的中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。试运行服务期间，位置精度为平面25米和高度30米。到今年年底，北斗卫星导航系统提供正式运行服务，服务精度会达到10米左右。     

应用GNSS定位数据的微小卫星自主导航方案设计

为了提高微小卫星的自主能力,设计应用全球卫星导航系统(GNSS)定位数据的微小卫星自主导航方案,可进行自主轨道确定和轨道预报。GNSS接收机生成的定位数据发送给自主导航模块,利用扩展卡尔曼(Kalman)滤波进行导航运算。同时,定位数据发送给星历模型生成器,后者基于解析轨道模型来估计平均轨道参数。当GNSS接收机出现故障后,估计得到的轨道参数可作为备份,确保卫星在轨飞行时能获得轨道信息。利用MATLAB软件进行数学仿真,结果表明:对于700km的近地圆轨道,滤波精度在25m以内,5天内的预报精度在15km以内,证明导航方案具有很好的实用性。     

北斗卫星导航系统在亚太地区的服务性能评估

北斗卫星导航系统是我国自主研发的导航系统,本文采用精度衰减因子评估了北斗在亚太及周边区域的覆盖性能,导航用户利用该指标可以宏观地了解定位精度,收集了MGEX(Multi-GNSS Experiment)实测的数据进行了伪距单点定位精度评估,从而对北斗卫星导航系统在亚太地区的定位性能进行了整体评估,研究方法和思路可以用于北斗全球系统建设,给出服务性能的相关指标。     

北斗二号卫星系统创新成果及展望

北斗二号卫星导航系统是我国首个面向大众服务的空间基础设施,卫星系统是其中的关键组成部分,研究和总结其关键技术成果对于我国后续卫星导航系统建设具有重要意义。文章概述了我国卫星导航系统建设历程和主要贡献,论述了北斗二号工程特点和卫星系统的创新成果,重点介绍了以混合卫星星座、卫星平台技术、多频段多业务载荷兼容、星载核心产品设计为代表的一批技术成果,总结了北斗二号卫星开展的可靠性专项工作,简要说明了组批生产和高密度测试的经验。最后展望了下一代北斗卫星导航系统的技术发展,将全面提升系统的服务性能和自主运行能力,积极拓展特色服务,以成为国家综合定位、导航与授时(PNT)系统的核心组成部分。     

基于改进粒子群优化LS-SVM的卫星钟差预报研究

针对导航卫星短期钟差预报精度和稳定度不高的问题,提出了一种基于改进粒子群优化（PSO）最小二乘支持向量机（LS-SVM）的卫星钟差预报方法。通过引进自适应改变的惯性权重和学习因子来提高粒子群算法的寻优能力,并将其应用到LS-SVM的参数优化中,避免人为选择参数的盲目性,提高了LS-SVM的泛化能力和预报精度。选取国际GPS服务组织（IGS）产品中四颗典型卫星的钟差数据,分别采用LS-SVM模型、神经网络模型和灰色系统模型进行短期钟差预报,计算结果表明：LS-SVM模型的预报精度优于其它两种模型,为导航卫星短期高精度钟差预报提供了新的思路。     

美国《弹性定位导航授时参考架构》报告解读

<正>卫星导航系统作为当代人类社会使用最广泛、最便捷、最有效的高精度、高实时、高可靠定位、导航和授时手段,自问世以来深刻改变了人类社会的生产生活方式,颠覆了军事领域的战争形态和作战样式。目前,全球有四大全球导航卫星系统(GNSS),即美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲“伽利略”和中国“北斗”,为全球用户提供定位、导航与授时(PNT)服务,广泛应用于现代社会的诸多领域,对于保障电网、通信基础设施、交通、精准农业、金融服务和应急服务等关键基础设施的可靠运行至关重要。     

全球卫星导航系统发展方向研究

系统地解读了GPS、Galileo和GLONASS卫星导航系统主管部门在第11届中国卫星导航年会所做的大会报告,包括各大系统的星座部署、系统状态、定位精度、信号精度、星基增强以及系统发展等内容。分析并提出配置激光星间链路、提供安全可信导航服务、细分民用导航信号、导航与通信业务融合以及建设弹性系统是下一代卫星导航系统的5项发展趋势。结合当前卫星导航系统的热点,文章还给出了保证北斗三号卫星导航系统稳定可靠运行以及保持北斗卫星导航系统先进性的5点建议。     

MIMU/CSAC/BDS组合导航微系统的硬件设计

由于传统的卫星导航系统容易受到干扰和遮挡,惯性导航存在误差积累的缺陷。为了提高定位导航授时服务质量,提出一种基于微惯性测量单元(MIMU)、芯片原子钟(CSAC)和北斗卫星导航(BDS)模块的组合导航微系统硬件设计方案,介绍了它们的硬件特征与配置设计,完成了组合导航微系统底层驱动设计。实验表明:组合导航微系统在真实路段跑车试验可以得到准确的位置和速度等信息。此外,组合导航微系统在最大速度为8km/s,最大加速度为50g的高动态仿真环境中,仍能保持较高的导航精度和跟踪性能。     

北斗导航接收机的硬件设计与实现

北斗卫星导航系统的逐步完善加快了北斗导航接收机产业的发展。在研究北斗导航系统原理的基础上,提出了一种基于北斗卫星导航系统的导航接收机的硬件设计方案。该方案以北斗卫星导航性能需求为基础,以射频模块、FPGA和DSP为核心器件,集成各部分完成了接收机系统的硬件设计。在硬件设计基础上,设计了DSP的驱动程序。最后与接收机软件配合进行测试,测试结果表明该设计能够正确捕获跟踪北斗卫星信号,为用户提供准确的位置和速度等参数输出,可实现实时高精度定位。