大数据时代“北斗”卫星导航系统发展研究

正卫星导航技术实现了为人类提供空间位置、时间参量的一体化信息服务,已成为人类活动获取时空信息数据的基本和主要途径。作为国家综合导航定位和授时(PNT)体系的核心,全球卫星导航系统(GNSS)可为用户提供全天时、全天候、高精度连续的定位、导航、授时服务,已成为国家重大的空间和信息化基础设施。     

INS/GNSS/CSAC/高度计组合导航微系统硬件设计

为了提高单一导航系统的定位导航与授时(PNT)服务性能,提出了一种基于惯性导航系统(INS)、全球卫星导航系统(GNSS)、芯片原子钟(CSAC)和高度计模块的组合导航系统硬件设计方案。阐述了各模块的工作流程及工作原理。为了验证设计可行性,进行了跑车实验,结果显示本设计具有较好的定位精度和导航性能。     

美国国家PNT体系与PNT新技术发展

一、引言随着GPS系统与应用的发展,GPS系统与其提供的全天时、全天候的高精度定位、导航和授时(PNT)服务能力已经成为美国重要的空间信息基础设施与最重要的使能能力,由卫星导航应用催生的卫星导航应用产业也与互联网、移动通信共同成为21世纪信息技术领域发展的三大支柱产业。随着GPS应用的不断普及与深入,美国的国家安全、经济发展、国家基础设施高效稳定地运行与民众的日常生活越来越多地依赖GPS系统提供的高精度定位导航与授时服务。然而,固有的脆弱     

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。     

“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。     

基于可观测性分析的深空自主导航方法研究

基于可观测性分析,研究了不同观测模型下的深空自主导航算法。从非线性系统的可观测性分析出发,利用微分几何理论求解出系统的可观测矩阵,并给出了系统的可观测度定义和状态变量的可观测度分析方法;将其应用于深空自主导航系统,分析了不同观测模型下导航系统以及轨道参数的可观测度,并将其作为观测模型的选取准则;根据可观测性分析结果,结合非线性扩展卡尔曼滤波,建立了不同观测模型对应的自主导航算法。最后,以深度撞击任务的实际飞行数据对文中的自主导航算法进行数值仿真,验证了导航系统可观测度与系统状态估计精度之间的关系,结果表明本文提出的可观测性分析方法是可行的。     

国际GNSS发展回顾与启示

天基定位、导航、授时(PNT)系统是国家基础设施的重要组成部分,是未来PNT体系结构的核心,能为海、陆、空、天的军、民、商和科研用户提供精确的位置、速度和授时服务,带来巨大的军事、经济和社会效益。     

互相关景象匹配系统的正确匹配概率研究

首先阐述了景象可导航性分析的定义，指出正确匹配概率是评价景象可导航性的重要指标；接着假定预处理后的基准图和附加噪声是零均值随机场。然后从图像的内容性质和其统计特性两个方面出发进行了，给出了基于景象灰度相关匹配的自主导航系统的正确匹配概率的一个估计模型。通过遥感图像的大量试验结果表明：该匹配概率的估计模型优于一般的仿真模型，从而为景象匹配自主导航系统的设计提供理论和应用基础。     

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。     

无人机GPS／SINS／双星组合导航浅析

分析了GPS、SINS导航系统的各自优缺点，提出了将我国自主研制的双星导航系统运用于GPS／SINS组合导航系统中，形成新的GPS／SINS／双星导航定位系统，并利用卡尔曼滤波建立了系统误差模型，该组合导航系统安全可靠，满足在DPS或双星信号短期无效情况下定位导航的精度要求。     

深空自主导航系统的可观性分析

研究了深空自主导航系统的可观性分析。建立了自主导航系统的观测模型，并提出了一种基于位置确定分析和可观性秩条件的导航系统可观性分析方法；该方法克服了直接利用多个导航目标的视线方向、视线角、夹角和图像信息等非线性观测量进行导航系统可观性分析的困难。针对观测矩阵的秩无法通过表达式直接确定的问题。给出了基于观测矩阵奇异值分解的导航系统可观性分析方法，并用来分析了几种观测模式对应的导航系统的可观性和轨道参数可观度。可以为在不同轨道段组合不同的敏感器提高轨道的估计精度提供参考。     

双星定位系统增强方案分析

双星导航系统由于卫星数目有限，不能实现实时三维无源定位。为解决我国目前对自主无源三维导航资源的急需，近年来提出了铷钟法、伪卫星法及Loran—C增强法等多种增强方案。通过分析这些方法的工作原理、性能特点、必要性和可行性，将双星系统增强技术的内涵、思路和作用予以展现，并指出各方法的现存问题、解决方案和最具可实现性的发展方向。同时强调了这些增强技术不仅能提供三维无源连续导航资源，而且对未来的第二代导航系统也具有重要的应用价值。     

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。     

美国新的天基定位、导航和授时政策分析

2004年12月8日,美国总统批准了《美国天基定位、导航和授时政策》,用以替代1996年3月28日发布的全球定位系统政策。时隔近10年,美国对其天基定位导航政策进行更新,旨在为其国家与国土的安全,以及民用、科学和商业应用制订天基定位、导航与授时计划,增强系统,并为其相关活动提供     

深空导航系统状态描述形式的选取问题研究

深空导航系统的状态描述采用轨道六根数还是位置速度是一个重要问题。首先根据两种描述下的非线性特性和空间结构特性,研究了导航算法中涉及的状态方程、观测方程和导航系统适用的非线性Kalman滤波器。然后引入非线性强度理论,分析了两种描述形式对导航系统可观测性的影响,解释了描述形式不同时可观测性不一致现象。最后以深空巡航段导航为例对上述理论进行了仿真验证,结果显示基于适当的滤波器,采用轨道根数描述状态时的导航系统具有较高的导航精度和计算效率。因此深空导航特别是巡航段导航应优先使用轨道根数描述状态,但是在判断系统可观测性时要首先判断非线性强度问题。     

基于地月信息的奔月探测器自主光学导航

基于地月信息提出了一种奔月转移轨道的自主光学导航算法。该算法首先利用导航相机得到的地球和月球边缘图像与地、月几何形状模型，运用扩展源的空间获取算法导出地心和月心对应的像素，然后利用地心和月心像素、探测器的惯性姿态和该观测历元的地、月星历信息，通过基于UD分解的递推加权最小二乘算法确定了探测器轨道。还引入导航系统的可观度定义来分析了导航系统的可观性，数学仿真结果表明导航的位置误差小于30km，速度误差小于0．3m／s，证明该自主光学导航算法是有效的。     

近地轨道航天器编队仅测距相对导航方法

针对地球中高轨道卫星导航信号不可用或不可信赖情况下的航天器编队自主相对导航问题,提出一种基于星载数据链仅测距的航天器相对导航新方法。首先,在地球非球形J2引力摄动条件下建立适用于椭圆轨道的线性化相对运动动力学模型,并建立基于星载数据链的飞行时间测距模型。然后,通过理论推导与数值仿真结合的方式对建立的仅测距相对导航系统进行可观测性分析,得出至少存在三种镜像模糊轨道的结论。接着,建立可用于提升系统可观测性的几何拓扑一致性约束模型,设计基于一致性无味卡尔曼滤波的分布式估计策略,并研究对应的相对导航误差传播规律。最后,通过标准蒙特卡洛打靶对所提算法进行仿真校验。仿真结果表明,相比于Tschauner Hempel(TH)动力学模型,利用建立的J2摄动相对运动动力学模型设计的仅测距相对导航系统能达到更高的相对导航精度,一致性无味卡尔曼滤波算法也能够有效提高编队导航的可观测性。     

一种可重复使用助推飞行器导航方案研究

介绍了重复使用助推飞行器（RBV）技术发展概况和三种典型回收方案,并对火箭动力自主返场RBV的导航系统方案进行了研究。根据高精度自主导航需求,确定了惯性＋卫星＋无线电的导航系统方案。基于动态贝叶斯理论和联邦滤波基本原理,提出了一种新的多传感器信息动态融合方案和算法。针对某飞行轨迹,对导航方案和算法的仿真验证结果表明：在整个返场飞行过程中,方案能实现RBV的高精度自主导航。