北斗卫星导航系统开始新的征程——专访五院北斗导航卫星总指挥迟军

<正>2015年我国先后发射了北斗全球卫星导航系统的4颗试验卫星,根据全球系统组网建设规划,2018年将初步具备全球导航服务能力,在2020年左右完成全球系统组网,发射的试验卫星将开展全球系统导航信号、星间链路等关键技术在轨试验验证工作。这标志着北斗卫星导航系统向全球覆盖的建设目标迈出了坚实的一步。4颗试验卫星中的3颗(2颗MEO试验星和1颗IGSO试     

GEO卫星GNSS导航在轨长期性能验证与分析

为对地球静止轨道(GEO)全球卫星导航系统(GNSS)自主导航性能进行验证,用通信技术试验卫星二号实际在轨工作数据,在我国首次对GNSS导航的长期在轨性能进行实测和试验,并对导航精度进行评估。介绍了GEO上GNSS导航原理和通信技术试验卫星二号的GNSS导航系统。设计了转移段(GNSS天线未展开)和定点后GNSS天线展开前后的导航性能试验。给出了转移段GPS/GLONASS的可用星数、GNSS的位速解算结果,以及定点后GNSS天线展开前后GNSS捕获的星数与可用星数、位置精度因子和位速精度,并说明了性能试验的有效性。结果表明:在转移段,在GNSS接收机在部分弧段可捕获到导航星4颗以上,位速解算结果正确,且位速一致性好,GNSS导航系统可用;定点后GEO上观测到的GNSS星数量满足自主导航使用要求,获得的位速精度符合仿真预期,GNSS天线展开后位置精度因子和位速精度明显优于展开前。连续48h数据获得的实测位置精度优于30m,速度精度优于0.05m/s。本次在轨试验证明了GNSS用于GEO轨道卫星是可行的,为我国高轨卫星自主导航和在轨自主管理提供了重要支撑。     

导航星全球定位系统

导航星全球定位系统是一种以空间为基地的无线电导航网。目前,空军武器系统司令部的空间和导弹系统局正在加利福尼亚州的洛杉矶研制和试验这种系统。到1980年后期,它将给全球用户提供精确的导航服务。整个系统由24颗卫星组成,每12小时绕地球一圈,并将连续向地球发送导航信号。用户利用适当的设备处理这些信号,可以达到优于几十英尺的测位精度,优于每小时零点几英里     

导航星全球定位系统改进了巡航导弹的中制导能力

美国空军武器装备部正投资研制一种先进的接收机,利用导航星发出的信号制导战术武器。工业界的专家们认为,很容易将这项技术转用于远程巡航导弹。但目前仍有人怀疑导航星抗干扰能力及在核战争情况下的生存能力究竟有多大。     

构造折射星场方法用于星光折射导航仿真的研究

针对星光折射导航算法研究时星图模拟与匹配复杂的问题,提出一种构造折射星场的方法用于导航算法研究和评估。通过对星光折射几何关系的研究,得到一颗满足几何关系的折射星,再将它绕地心矢量方向旋转得到其他满足条件的折射星,构造折射高度均为25km的折射星场,解决了仿真研究时对星图的需求问题。建立带摄动的航天器运动方程,利用扩展卡尔曼滤波算法和构造出的星场进行导航仿真。仿真结果表明,观测到的折射星之间的角距接近于或小于星敏感器的精度时,无法进行星光折射导航;当观测到3颗星的持续时间大于等于0.8s时,该导航系统的三轴位置误差均小于139m,证实了构造折射星场方法的有效性。     

北斗与Globalstar融合系统的性能分析

近年来随着全球导航卫星系统的发展,多种导航卫星系统的组合使用成为卫星导航领域的一个研究热点。文章提出由导航系统与通信系统相融合的设计思想,以北斗(简称BD)导航定位系统与全球星系统融合为例,分析融合系统的定位性能。着重从可见星数目和GDOP的角度对定位精度进行仿真分析,与单纯的BD导航定位系统的定位精度对比,得出融合系统定位精度更高、性能更好的结论。     

一种基于多层SOFM网络的星图识别方法

提出了一种基于自组织特征映射(SOFM)神经网络的星图识别算法。用基于支持向量机(SVM)的动态阈值选取算法选取导航星构建导航星库,将一多层多个并联SOFM子网的识别系统用于星图识别。给出了方法的流程。仿真结果表明,SOFM网络可提取星图中的复杂特征识别导航星。与传统三角形算法相比,该识别算法的识别准确率、鲁棒性和实时性更优,有一定的实用价值。     

基于交叠视场亮度优选算法的导航星库构建方法

星敏感器导航星库直接影响星图识别效率和姿态解算精度。分析了参与姿态解算的星颗数和亮度对姿态精度影响,在此基础上,提出了一种基于交叠视场亮度优选算法的星敏感器导航星库构建方法。将精度较高的Hipparcos星表作为基础星表,分析了星等、双星、自行、变星等对姿态精度的影响,将星库筛选成一个备选星库,生成覆盖全天球的交叠视场。每个拥有较多星的视场,都按照亮度优先原则从视场内的扇形区域中选择导航星,从而得到分布均匀的导航星库。结果表明:该方法能有效减小星敏感器导航星库规模,实现导航星在全天球和局部天区的均匀分布。     

国际海事卫星组织提出民用导航星系统

国际海事卫星组织提出民用导航星系统着眼于对国际性全球导航卫星系统日益增长的需求，国际海事卫星组织最近提出了逐步建立一个国际性的民用全球导航卫星系统的计划。将分几步建立的这一系统将在２０１０～２０１５年全部建成。计划的第一步是在４颗国际海事卫星３卫星上...     

导航星全球定位系统及其应用

较详细地介绍了导航星全球定位系统（ＧＰＳ）的组成、功能和发展过程。对该系统的导航定位原理、方法、精度度量方法，以及影响导航定位精度的误差进行了分析。全球定位系统是一个具有巨大的发展潜力和深透能力的系统，它的应用范围已超出了其原来的设计要求。最后还介绍了导航星全球定位系统的应用情况。     

导航星全球定位系统—世界未来的导航系统

民航界普遍认为,导航星全球定位系统(GPS)将是未来世界范围内天基空中交通管制系统的基础。GPS目前正在组建中,可能要到明年才能全面投入使用,现在已有18颗GPS卫星在轨运行,其余的按计划在1993年年底以前发射。但目前的GPS主要用于军事导航,并不能很好满足航空和航海的要求。因而美国的民用导航官员迫切希望在今后10年内建立一种能够满足他们的所有需要的导航新系统。美国的空运界和海运界已经开始规划下个世纪使用的后继型导航系统。     

北斗导航全球组网卫星多星分布式智能综合测试系统设计与实现

北斗导航组网卫星采取一箭双星发射方式。为满足组网星研制周期短、测试类型多、测试任务重和并行测试的需求,在现有地面综合测试系统的基础上,优化改进了一套导航组网卫星多星分布式智能综合测试系统。在统一供配电条件下,可同时对多颗导航卫星的功能和性能作全面检测,支持卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试,解决了卫星型号研制人员紧缺、多星并行测试的现实情况。     

天文制导的基本原理及其最新应用

近十几年来天文制导系统有了较大的发展,与地图匹配制导系统、全球导航星定位系统并称为提高弹道导弹命中精度的三大系统.美国和苏联的潜地、地地导弹的某些重要型号正在或将要采用天文制导系统或天文-惯性制导系统. 天文制导系统在行星际导航和深宇宙导航中则有着愈来愈重要的意义.阿波罗飞船就是成功的运用了天文制导来进行中途修正,使飞船以很高的精度登上月球和返回.根据天文导航原理研制的空间六分仪,1982年在航天飞机上进行了空间飞行试验,不久将成为航天器导航的专用仪器.     

科技成果

国内首款多系统多频率卫星导航SoC芯片研制成功 和芯星通科技（北京）有限公司于2010年9月25日正式发布,国际首款、国内首创的拥有完全自主知识产权的多系统多频率卫星导航高性能SoC芯片——和芯星通Nebulas芯片研制成功。     

基于导航星域和K矢量的快速星图识别算法

星图识别算法是星敏感器的关键技术,快速性和可靠性一直是对其评价的重要指标。提出了基于K矢量查找表和导航星域联合进行超快速星图识别的方法。首先根据星敏感器视场和所能敏感的星等建立全天球导航星表;再依据K矢量的原则对全天的导航星按照星对角距进行分类,建立星对角距所对应导航星的K矢量和K矢量查找表。利用星敏感器视场中的4颗星构成6组星对角距,将其中的5组星对角距所对应K矢量查找表域的星对组进行导航星表域（简称导航星域）的变换,根据另外一组星对角距所对应的K矢量查找表域的值对前面5组导航星域的值同时进行索引比较,直接找到了满足条件的4颗导航星,即完成全天的星图识别。最后,通过计算机仿真,实验室模拟和真实星空实验三个层次验证了此方法的可靠性和快速性。     

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…     

面向在轨服务的自主对接控制方法与试验研究

针对在轨服务地面演示试验系统,进行了对服务星自主对接控制方法的研究,利用光学测量对服务星进行相对导航,通过一类基于BP神经网络的鲁棒自适应PD联合控制算法使6个推力器对服务星的二维平动与一维转动进行联合控制。完成了在目标星静止的情况下,服务星自主接近与对接试验。结果表明了所用控制方法的可行性。     

COMPASS/GPS双系统四星定位算法研究

针对COMPASS系统处于组网期,有效卫星缺失引起双系统卫星导航接收机暂时性无法定位的问题,提出一种双系统四星定位算法。利用完备条件下的定位信息,采用最小二乘拟合法或α-β滤波法,将完备条件下解算得到的COMPASS与GPS的系统钟差线性化,得到该钟差在非完备条件下的值,再结合可视卫星,在双系统四星条件下短时间内保持定位。算法无需引入其他设备,不依赖电子地图。经仿真验证,算法有效可行,在双系统四星条件下定位精度较高,且卫星信号恢复到完备条件后,定位精度能迅速恢复到完备条件下的水平。     

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     

大视场星光修正惯性导航半实物仿真系统设计

针对飞行实验成本高、难度大的问题,设计并实现了一种大视场星光修正惯性导航系统的半实物仿真试验系统。该系统采用轨迹发生器模拟生成飞行过程中导航传感器数据,利用真实星敏感器与IMU的静态输出获得器件误差,结合时间软同步完成信息采集,通过组合导航模块实现模拟飞行过程的组合导航解算。实验结果表明,该系统具有较强的灵活性和通用性,可在地面验证星光修正惯性导航算法性能,具有一定的工程应用价值。