GLONASS历书解算与卫星可见性预测

介绍了GLONASS历书解算方法,并基于GLONASS接收机研制项目,提出一种预测GLONASS卫星可见性的方法.根据GLONASS卫星某一已知状态历书信息和卫星运行规律,计算卫星位置、速度及高度角,根据高度角大小判断卫星对地面用户的可见性.利用GLONASS信号源对算法进行测试.经验证,该方法不仅计算简便,准确度高,...     

基于高轨导航接收机的自动化地面测试系统

高轨卫星导航接收机是实现高轨航天器自主定轨的核心设备。为在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分高效的验证，亟需设计基于高轨卫星导航接收机的地面测试系统。设计了一种基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统，主要创新点如下：第一，本系统可对高轨卫星导航接收机实际在轨状态下接收到的导航星座信号进行仿真；第二，具有模拟包含北斗三号等多导航卫星星座信号的功能；第三，本系统充分考虑自动化、通用化与一体化设计。提出的基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统能够在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分验证，并充分考虑测试实施，从自动化、通用化、一体化方面提升测试效率，减少人为操作失误导致的质量问题，解决人工判读带来的误判漏判问题。     

美国的导航星系统简介

美国的导航星全球定位系统（GPS）属新一代导航定位系统，由美国国防部负责出资筹建并全权控制。 GPS由卫星系统、控制站和接收机三部分组成。卫星系统由24颗均匀分布在6个轨道面上的卫星组成，其中21颗工作星，3颗备份星。GPS系统可确保用户在任何地点、任何时刻收到4颗GPS卫星发出的信号，从而实现准确定位、定速和定时。 GPS的控制站分主控制站和监视网两部分。主控站位于科罗拉多的斯勒埃佛空军基地，监视网则由分布在全球的跟踪站构成。控制站主要用于修正卫星的轨道位置、星历等。主控站在接收到卫星发出的星历等数据后进行适当…     

滤波器群时延特性对伪距测量的影响

在全球导航卫星系统中,导航信号波形质量直接影响用户接收机的接收效果和定位精度。对发射机中滤波器的群时延特性对导航信号波形及相关峰的影响进行较为详细的理论分析、建模和仿真分析,重点考察几种不同非线性滤波器模型在不同相关间隔情况下伪距测量的波动情况。分析结果对设计导航卫星发射机具有一定的参考价值。     

基于低轨星的通导融合安全定位技术 体制与性能验证

基于低轨卫星L频段通信信号的通导融合安全定位体制，能有效解决卫星导航在抗欺骗性、信号处理、抗干扰及安全性等方面的不足，是对现有北斗卫星导航系统的补充备份，能有效丰富卫星导航系统的应用场景。本文通过设计安全定位技术体制，采用L频段通导融合信号播发导航电文方式实现导航定位与授时。本文仿真研究了不同载噪比和接收机时钟漂移对安全定位精度的影响，结果表明接收机存在时钟漂移且载噪比为60dB-Hz的条件下，定位精度随可见卫星数量增多而得到改善。当可见卫星数为3时，定位精度可达5m，并通过研制硬件样机对实际性能进行了验证。本文设计的通导融合安全定位技术体制对未来我国卫星互联网建设与发展具有重要参考价值。     

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。     

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。     

Galileo系统在空间飞行器定位中的应用

欧洲的Galileo系统将在2008年建成，届时它将与美国的GPS系统相互补充。在对Galileo系统导航星座轨道和信号结构分析的基础上，结合各种不同轨道高度的空间飞行器用户的动态特点，推导了用户卫星接收天线的可见可用性模型，建立了基于Galileo坐标系统(ITRF-96)的高动态定位算法模型，针对实际航天工程任务的LEO和GEO卫星进行了定位仿真，为Galileo系统在空间领域的实际应用打下了基础。     

印俄开展航天领域的多方面合作

近来,印度与俄罗斯在航天领域的合作日益增多。印俄今年3月17日就印度发射俄全球导航卫星系统(GLONASS)卫星一事签署了正式协议。按照协议规定,印度将使用地球同步轨道卫星运载火箭(GSLV)发射俄GLONASS-M导航卫星。与此同时,印俄还就合作研制GLONASS-K导航卫星的问题达成了一致意见。近日,俄罗斯联邦航天局新闻发言人又对外宣布,印度将与俄罗斯一起使用GLONASS导航卫星系统。这一问题的细节将在今年10月底俄罗斯代表团访问印度期间进行商榷。如果达成协议,印度将能够接收到来自GLONASS-M和GLONASS-K两种卫星的信号。目…     

GNSS服务空域空间信号可用性比较与分析

通过基本参数对全球卫星导航系统（GPS、GLONASS、Galileo和北斗）空间信号可用性影响实验,得出四系统的A knee 值分别为3800km、1100km、3800km和1000km,对应的平均可见卫星数为25、16、22和14/22（亚太地区、MEO星座/混合星座）。分析了三种典型轨道用户的卫星可见性,北斗和GLONASS对MEO和HEO用户的空间信号可用性能较GPS和Galileo稍差,而在LEO用户的应用中,北斗空间信号可用性能却表现最优,平均可见卫星数约为20颗,可用性时间分布比较均匀。最后对GNSS空间有效持续时间段进行统计,随着用户高度的增加,有效持续时间段数增多、总有效持续时间减少;四系统提供全弧段有效服务空间分别为地面至6100km、1600km、6100km和1700km。     

GPS/GLONASS组合接收机

美国和苏联都已研制出了各自的全球定位系统-GPS 和 GLONASS,预计它们在90年代初期将投入工作。本文讨论使用 GPS/GLONASS 组合接收机的优点。报道 GLONASS 系统运行状态的观测结果:对 GPS 和 GKONASS两系统做了比较,给出了两系统的覆盖情况。最后,介绍一台试验接收机,它使用两个系统卫星的信号,完成了导航、测绘及时间传输等实验。     

导航信号模拟器上位机软件设计与实现

卫星导航信号模拟器可以模拟产生各种动态环境下接收机所接收到的导航卫星信号。为接收机的调试和测试提供仿真信号源。完整的导航信号模拟器由上位机软件、中频信号产生、射频前端电路三个单元组成。文中对信号模拟器的上位机软件单元进行详细的分析,给出软件总体流程图,阐述主要模块的功能及其实现方法,包括人机交互界面、导航电文生成模块、载体运动轨迹计算模块、卫星位置计算模块和等效伪距误差计算模块。通过与商用(?)收机联试,验证了软件设计正确可行。     

基于动力学轨道外推的星载辅助GPS快速搜索方法

星载GPS接收机广泛应用于卫星实时导航定位、定时。只要捕获到至少4颗可见GPS卫星,GPS接收机就能完成一次定位。但由于星载GPS接收机处于高动态运动状态,无法接收外界辅助信息,因此大部分星载GPS接收机仍然采用轮询搜索方法对所有GPS卫星进行捕获,导致定位时间长。在此背景下,提出一种星载辅助GPS(AGPS)快速搜索方法,通过减少捕获次数来缩短定位时间。方法以卫星轨道运动规律为辅助信息,基于动力学轨道外推预测星载GPS接收机的概略位置,然后通过计算俯仰角实时判断GPS卫星对星载GPS接收机是否可见。星载GPS接收机可以优先捕获可见的GPS卫星,从而减少捕获次数,缩短定位时间。仿真结果表明,相比于轮询搜索、决策树搜索方法,为搜索到相同颗可见GPS卫星,星载辅助GPS快速搜索方法需要的捕获次数最少;并且,随着轨道高度增加,星载辅助GPS方法需要的捕获次数增加得最慢。     

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。     

一种基于星载GNSS接收机的高轨卫星自主导航滤波算法

星载GNSS接收机在低轨卫星自主导航和精密定轨等应用领域已经显示了高精度、高自主性、不依赖地面支持等技术优势。对于高轨卫星应用，星载GNSS接收机面临一些新的挑战。由于需要接收来自地球另外一侧的GNSS旁瓣信号，使得用户等效测距误差和几何分布因子恶化，引起标准定位性能下降。特别的，对于只能使用GNSS广播星历的实时自主导航应用，GNSS广播星历引入了非白噪声特性的用户测距误差。其难以被经典的EKF滤波方法平滑，限制了自主导航定位精度。文章研究一种基于星载GNSS接收机的高轨卫星自主导航滤波算法，该算法使用增强扩展卡尔曼滤波器（Augmented EKF）融合轨道动力学模型与GNSS观测数据，并对GNSS广播星历引入的系统性误差进行动态估计以削弱其对最终导航定位的影响。最后，通过仿真平台进行了算法验证。仿真结果显示，使用单GPS可在GEO轨道达到优于10米（3D RMS）的导航定位精度。文章提出的方法达到与国际先进产品同等精度，可用于高轨卫星高精度自主导航。     

简讯

独联体用质子号火箭发射三颗全球导航星 2月17日,独联体从拜克努尔发射场用质子号火箭成功地发射了三颗全球导航卫星(Glonass)。这种Glonass卫星有些类似于美国的全球定位系统(GPS)。它将持续广播导航数据,用专用的接收装置可接收到这种数据后,用户就可以计算出所处的位置。将这三颗新发射的卫星算在内,现在Glonass共有15颗卫星在轨道上工作。 (平)乌克兰同马特拉·马可尼公司签订航天合作协议 2月5日,乌克兰航天机构同法/英马特拉·马可尼公司签订航天合作协议,双方将在卫星通信方面进行合作,为前苏联地区提供通信服务。在这项合作中,马特拉·马可尼航天公司将提供有效载荷和地球站技术,乌克兰则提供运载器和部分卫星零部件。马特拉·马可尼航天公司的官员希望欧洲共同体各国能对乌克兰发展卫星通信网络予以财政上的支持。     

苏联公布全球导航卫星资料

苏联最近表示,它的新一代全球导航卫星系统(Glonass)将向国际民航及海运的经营者们提供服务。这是苏联为其Glonass导航卫星取得国际承认而采取的一项重要措施。 苏联的全球导航卫星系统和美国的导航星(Navstar)/全球定位系统(GPS)所发射的信号均可由专用的接收机接收到。有了这两套导航卫星系统,将解除一些国家——特别是第三世界国家——的忧虑,早些时候他们曾担心过份依赖美国国防部控制     

一种应用于地基导航系统的发射分集抗多径技术

与卫星导航相比,地基导航的多径环境更加复杂。接收机接收多路发射分集的地基导航信号,选择其中受多径影响最弱的一路导航信号参与测距定位,从而消弱多径效应的影响。选择一种合理的算法对多径严重程度进行判决便成为发射分集抗多径技术的关键。针对相关峰不对称度在多径信号与直达信号反相叠加时无法有效反映多径误差的问题,提出一种基于不对称度和信噪比的NSU判决法,对发射的多路地基导航信号进行选择接收,达到抗多径目的。仿真结果验证了这种方法的有效性。     

高分多模卫星测控分系统设计与验证

高分多模卫星(GFDM-1)敏捷机动范围达到了单轴45°,机动速度达到了4.5(°)/s,大角度高速机动可能造成接收机失锁与接收星数下降导致非定位问题。文章提出了双天线同时参与解算的双频双模星载导航定位定轨体制,有效解决了姿态机动过程中接收星数减少问题,并实现了星载导航连续高精度定位。同时,采用了异构的测控分系统设计,提高了测控分系统可靠度,实现了卫星全球测控能力以及星地测控抗干扰能力。     

第一颗伽利略卫星信号的分析与解码工作正在进行中

2005年12月28日,欧洲成功发射了第一颗伽利略试验型卫星(GIOVE-A)。2006年1月,该卫星已经开始传输导航信号。Septentrio卫星导航公司研制的一种接收机已捕获并跟踪到GIOVE-A的信号。目前,伽利略信号结构文档尚没有最后确定,因此,只有一些参与测试信号的公司才接收到了伪随机噪声(PRN)码以及跟踪GIOVE-A导航信号所必需的信号结构。其它一些对跟踪GIOVE-A以及后续伽利略卫星信号感兴趣的部门正在等待伽利略联合执行体接口控制文件的公布。康奈尔大学全球导航卫星系统(GNSS)研究集团一直热衷于研究伽利略系统的信号,并研发适用于…