GPS/BDS下ARAIM的可用性验证和卫星的故障检测

基于实测数据,在GPS/BDS下对高级接收机自主完好性监视(ARAIM)的可用性和卫星的故障检测进行了仿真分析。结果表明:GPS/BDS下亚太范围内仅有极小部分区域的垂直保护级(VPL)略大于垂直告警门限(VAL),绝大部分区域的VPL完全满足LPV-200的完好性性能要求,ARAIM的可用性覆盖率达到90%以上;随着卫星出现故障,用户的定位误差明显变大,利用ARAIM算法对卫星的故障进行检测与排除后,用户的定位误差回归正常。验证了ARAIM的可用性,说明了ARAIM算法故障检测的性能良好。     

北斗地基增强系统国产民机试飞性能评估

由于GPS在国际上的技术和标准优势,目前在民用航空领域使用的星基导航大多为GPS。随着我国民航领域的蓬勃发展和北斗卫星导航系统宣告全球组网成功,亟需开展北斗地基增强系统在民航领域的应用性能评估,以验证其是否可满足民航飞机对卫星导航系统的要求。针对民航飞机的I类精密进近过程,梳理了该航段中国际民航组织对卫星导航系统的性能需求,推导了北斗地基增强系统垂直保护级计算数学模型,制定了搭载试飞试验的加改装方案和飞行科目,在国产某型号民机上开展了北斗地基增强系统搭载试飞试验,并对定位精度和垂直保护级进行了分析评估。结果表明：在搭载试飞试验中,北斗地基增强系统可满足I类精密进近对卫星导航系统垂直精度的需求,同时系统不存在告警和误警。     

北斗星基增强系统增强定位方法和效果研究

北斗星基增强系统BDSBAS通过地球同步轨道卫星实时播发导航卫星星历改正数等增强信息，提高用户全球导航卫星系统定位精度，提升服务水平，是北斗全球卫星导航系统的重要组成部分。根据相关标准协议文件研究了BDSBAS增强定位算法，并在自主研发的北斗星基增强系统监测接收机上设计实现了BDSBAS增强信号的接收，完成了单频和双频实时增强定位解算。实测结果表明：BDSBAS-B1C增强信号能有效提高GPS L1C/A的单频定位精度，相比于标准服务单频定位结果，水平和高程方向精度分别提升了45.18%和70.61%，提升后定位精度在1 m左右；BDSBAS-B2a增强信号能一定程度提高BDS B1C-B2a的双频无电离层组合定位精度，相比较于标准服务双频定位结果，水平和高程方向精度分别提升了6.15%和5.83%，提升后定位精度达到分米级。     

北斗系统格网电离层延迟算法研究

介绍了北斗系统下格网电离层延迟算法原理及建模方法。利用25个参考站的模拟数据,建立了覆盖我国地区的格网电离层延迟模型。通过仿真给出格网点(35°N,115°E)的格网电离层垂直误差及用户穿透点(36.94°N,118.44°E)的用户电离层垂直误差在一天内的变化,结果显示一天内格网电离层垂直误差及用户电离层垂直误差的平均值分别为0.871m和0.877m。     

北斗和CAPS系统中采用高程作为虚拟星座对授时精度的影响分析

在北斗和CAPS导航系统中利用高程作为虚拟星座可显著提高无源定位的精度。在授时应用中无源定位的结果用来计算卫星与用户的距离从而得到信号传输延迟。本文分析了高程误差对授时精度的影响。设定了高程误差,列出了定位方程;采用牛顿迭代法对方程进行了求解。方程的解表明高程误差主要影响定位结果的Z坐标值,而对授时敏感的距离值影响较小。因此高程误差导致的授时误差要小于定位误差。对5个中国城市的仿真结果表明在这些区域100m高程误差引起的授时误差要小于1μs。因此可以采用概略高程取代需要昂贵测试设备的精确高程。概略高程可以满足μs级授时精度的需求,从而满足电力和电信系统大部分场合对时间同步的需求。     

最差用户位置算法研究与仿真分析

在计算Galileo卫星导航系统空间信号误差(SISE)、空间信号精度(SI-SA)和空间信号监测精度(SISMA)时需要用到的一个关键参数——最差用户位置(WUL)。WUL表示空间信号的轨道误差在卫星覆盖域内所导致的伪距误差最大的位置,WUL的确定可以帮助系统向用户提供正确可靠的SISA、SISMA和完好性标志(IF)等完好性信息,对提高系统的可靠性和可用性具有非常重要的意义。WUL的算法主要有两种:临界圆法和网格搜索法。详细介绍两种算法的基本原理与计算流程,比较两种算法的结果,并基于全球和区域完好性监测的概念对二者进行分析评价。     

一种新的BDS-BSAR多星融合目标监测算法

近年来,基于卫星导航信号(GNSS)的双基地合成孔径雷达(GNSS-BSAR)以其低成本、实时的全球覆盖能力在遥感应用中发挥着越来越重要的作用.北斗导航卫星(BDS)作为GNSS系统的重要组成部分,以其更高的信号带宽为特点,理论上能够为SAR系统提供更高的分辨率.一种新的基于北斗GEO卫星导航信号的双基地合成孔径雷达(...     

北斗闪耀中国芯——航天九院772所元器件国产化攻关纪实

<正>7月25日,"远征一号"上面级将两颗新一代北斗导航卫星准确送入预定轨道。卫星和上面级100%使用了航天772所研制生产的国产CPU(微处理器)芯片。除了CPU,北斗双星和上面级上的数据总线电路、转换器、存储器等近40款产品均为航天772所研制和生产。这是中国卫星首次成体系、批量地使用国产芯片,对航天工程的自主可控和创新发展具有里程碑式的意义。     

基于整体级概念的多级固体运载火箭设计与优化

针对多级固体运载火箭小型化需求,采用整体级概念(ISC)进行总体方案改造和优化设计.描述了2种ISC概念的特点,以某三级常规方案固体运载火箭为基准,通过利用级间的剩余空间,完成ISC方案改造.建立了运载火箭的整体级发动机动力计算模型、气动计算模型和弹道计算模型,并结合任务指标要求,提出了运载火箭的总体参数优化模型.在相同的任务条件下,完成了常规方案和2种ISC方案的优化.结果表明,引入ISC概念可将运载火箭体积缩小15%～20%,起飞总重缩小1%～1.5%,满足了总体指标要求,达到了运载火箭小型化设计目的.     

星载“偏振交火”传感器设计及初步在轨应用

针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题，系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型，开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件，装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基础上，系统论述了载荷工程的实现方法和在轨应用方法，初步展示和评估了在轨应用效果。在轨初步应用结果显示:双偏振载荷间能够实现稳定交火工作，视场匹配精度优于0.077 POSP像元;基于L1级数据初步开展了双偏振载荷间的辐射和偏振交叉定标/验证，共有波段拟合优度(R²)分别达到0.999和0.993;基于“偏振交火”载荷观测数据融合反演的近地表PM2.5与地基网络监测结果的相关性为0.684，偏差落在期望误差(EE)范围内的比例为88.36%。初步在轨结果达到了预期应用目标，显示了“偏振交火”方案在气溶胶污染监测方面的应用潜力。     

一种高精度定量方式在上面级加注系统中的应用

简述了发射北斗导航卫星时上面级加注系统的精度要求以及常规航天推进剂加注系统精度实际情况。为了满足上面级加注系统的高精度要求,引入了一种全新的地面定量方式,即电子秤和气体质量流量控制器联合系统定量方式,并对这种全新的定量方式进行了详细分析和理论计算。分析和试验结果表明,该定量方式正确可行,定量精度高,满足上面级对加注系统高精度的要求。     

北斗卫星定位系统运营企业状况分析

我国从2000年开始,陆续发射了4颗北斗试验导航卫星,建成了我国北斗区域卫星导航定位试验系统。2007年4月14日、2009年4月15日、2010年1月17日,相继成功发射了3颗北斗导航卫星,这标志着北斗系统工程建设正在按计划稳步推进。在未来几年里,中国还将陆续发射数颗导航卫星,2012年首先满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,并进行系统组网和试验;2020年扩展为全球卫星导航系统。     

陀螺罗经和计程仪辅助的GNSS/SINS松组合导航系统

针对GNSS/SINS组合导航系统在全球导航卫星系统(GNSS)失效情况下,系统导航误差会因捷联式惯性导航系统(SINS)的误差积累而迅速扩大的问题,提出一种基于卡尔曼滤波(KF)的GNSS/SINS/GC/VL松组合导航系统及算法。该算法利用引入的航向和航速信息建立滤波方程,可以实现在滤波后对SINS进行误差修正。仿真结果表明,有陀螺罗经和计程仪辅助的GNSS/SINS组合导航系统在GNSS失效情况下,其定位误差比传统GNSS/SINS松组合的定位误差小。     

基于CCSDS空间数据链路安全协议的星载遥控认证保护

在国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)规定的空间遥控系统数据传输体制下,对星载遥控认证保护进行了研究。选择了遥控数据认证保护层次,并设计了认证保护数据范围。针对上行遥控的认证保护机制与国际空间数据系统咨询委员会的空间遥控链路命令操作过程(COP-1)之间存在的"闭锁"风险,设计了重传请求保护机制。基于空间数据链路安全(SDLS)协议体制,提出了一种遥控认证帧结构模型。在该模型中,通过插入随机序列码段,使相同指令/数据帧经认证算法计算后,其结果的非线性度扩大;通过插入毫秒级精度的时间序列码段,抵御重放攻击,并极好地适应不同地面控制中心对航天器的并行控制。提出一种针对遥控认证保护的,涉及"常态"和"应急态"的安全关联(SA)周期管理的方法、密钥生存周期管理的方法,有效实现各虚拟信道的独立保护及密钥的科学管理。同时,提出一种开展星载遥控认证保护业务的算法设计方法。     

导航卫星钟完好性监测发展研究

随着全球卫星导航系统研究的深化,完好性已经成为其重要的性能指标。卫星钟作为导航卫星的核心部件,其完好性与用户的安全息息相关。针对导航卫星钟的完好性监测,通常有两种方法,分别是以星基增强系统(SBAS)和地基增强系统(GBAS)为代表的地基监测和卫星自主完好性监测(SAIM)。地基监测发展较早,但其固有缺陷是信号经多次星地传输造成的时延较长,这使卫星钟故障无法及时告警,只有通过与卫星自主完好性监测相结合才能满足目前越来越高的完好性需求。在分析研究目前卫星钟完好性监测的发展现状的基础上得出,卫星自主完好性监测是未来导航完好性发展的一个重要方向。在这之中,将星间链路观测与卫星主备钟差观测结合处理,可以实现卫星钟故障的快速监测并降低告警风险,是未来卫星自主完好性监测的发展趋势之一。     

基于北斗的连续运行卫星定位综合服务平台设计及其应用

面向北斗导航卫星系统的应用,提出建设基于北斗的连续运行卫星定位综合服务平台(BeidouCORS),该平台具有多种工作模式,是北斗导航卫星系统重要的地面应用和有效补充。给出了平台的总体框架结构和通信链路的设计方案,论述了RTK,RTD和PPP等多种服务模式下的系统工作流程,介绍了参考站、控制与数据中心和数据处理算法等关键部分的建设。基于提出的平台建设框架,结合上海区域特点,给出了上海北斗连续运行卫星定位综合服务平台的示范应用,并设想了平台未来的发展和应用前景。     

GNSS在国际民航组织中的标准化工作综述

介绍全球卫星导航系统(GNSS)在国际民航组织(ICAO)中的标准化工作情况,其中包括ICAO公约附件10有关GNSS标准与建议措施制修订情况以及现各大卫星导航系统加入ICAO标准框架情况,同时对目前我国北斗在ICAO中的标准化工作作了介绍。     

一种分布式区域卫星导航系统定位方法

研究了应用于铁路、内河水运等领域的分布式区域卫星导航系统定位方法。定位方法 采用多站差分方式,分析了多站差分的误差特性、单参考站电离层和对流层误差,提出了基 于伪距修正值投影的多站差分区域导航系统的定位方法。该方法解决现有技术中单差分系统 用户与地面站的距离增加定位误差增大的问题,增加定位精度,同时提高系统的健壮性和覆 盖效率。     

惯组误差天地一致性检验方法探讨

以捷联挠性惯性测量组合(简称惯组)为例,探讨了一种在惯性仪表冗余条件下,利用飞行试验遥测数据分离惯组误差系数,检验惯组误差天地一致性的方法.首先介绍了基于遥测数据分离惯组误差参数的方法和判断天地一致性的方法,然后从参数间的相关性、分离精度两方面分析了方法的有效性,实例分离结果证明了方法的有效性.本方法可以有效解决外测精度难以满足惯导系统误差系数分离精度要求、用遥外速度差分离误差系数时参数间强复线性相关的困难,能可靠检验惯组误差的天地一致性.     

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。