GLONASS接收机频率合成器的设计与实现

根据GLONASS系统的频率计划和GLONASS接收机的特定结构,提出用变化钟频法实现GLONASS接收机的前端.对相应的前端频率合成器部分提出了具体要求,并给出了基于集成频率锁相环的频率合成器的设计与实现.讨论了固有合成频率偏差的来源和消除办法.分析了频率合成器的性能指标.实验表明,该合成器稳定性好,精度高,能够满足GLONASS实验样机的要求.      

俄罗斯"全球导航卫星系统"一瞥

1系统现状□□1995年12月,俄罗斯“全球导航卫星系统”(GLONASS)的24颗卫星部署完毕,标志着该系统的正式建成。24颗卫星均匀分布在升交点赤经相隔120°的3个近圆形轨道面上,卫星倾角为64.8°,轨道高度为19130km,轨道交点周期为11h15min。满配置的GLONASS星座使地球表面99%的地区能够连续观测到5颗以上卫星。美国林肯实验室的监测结果表明,其民用码导航定位精度略低于无选择可用性(SA)的“全球定位系统”(GPS)。到目前为止,GLONASS卫星已发射了89颗,其中6颗未能成功入轨,2颗为大地测量卫星。但是,GLONASS卫星实际运行状况较差,…     

北斗卫星导航系统X射线脉冲星可见性分析

X射线脉冲星可以为深空乃至近地航天器提供全源、自主、高精度的导航服务.对近地航天器而言,由于中心天体的遮挡,脉冲星信号并非全程可见,所以X射线脉冲星的可见性成为近地导航应用中挑选脉冲星的关键因素,也是脉冲星导航的首要工作.本文对挑选出的30颗X射线脉冲星在北斗系统7个轨道面上的可见性进行了仿真分析,得出了一天内可见脉冲星数量的变化情况以及一年内太阳、地球和月球遮挡的仿真结果,总结了影响脉冲星可见性的天体的遮挡规律,为利用脉冲星对北斗卫星进行自主定轨和守时提供了数据支持.     

一种高精度的卫星星历模型

针对近圆的近地卫星轨道提供了一种高精度的计算卫星星历的数学模型,该模型利用10个固定参数来拟合轨道的长期和长周期变化部分,短周期变化部分利用已有的理论结果。充分利用近圆轨道的特点将田谐项引起的短周期变化部分进行同频合并后,最终的分析表达式相当简单。该模型还有相当大的灵活性,可以根据不同的精度要求进行相应的选择,其最大误差可控制在50m以下。     

基于剩余推进剂估算的卫星寿命预测方法

针对地球静止轨道卫星在轨寿命问题,提出了通过星上液体剩余推进剂计算分析卫星在轨寿命的方法,研究了工程中影响卫星在轨寿命的因素,给出了适用于工程的卫星寿命预测方法,并通过工程进行了验证.     

印度染指导航卫星

经过多次推迟,2013年7月1日,印度空间研究组织用极轨卫星运载火箭-C22(P S LV-C22)成功发射了其印度区域导航卫星系统(IRNSS)的首颗导航卫星——印度区域导航卫星系统-1A,成为继美国、苏联/俄罗斯、中国、欧洲、日本之后,世界第六个拥有自制导航卫星的国家。发展计划多年来,印度一直很重视应用卫星的研制和运营,以期更快提高国防军事     

基于非线性模型预测滤波的微纳卫星定位方法

针对采用星载GPS(Global Position System)定位的LEO(Low Earth Orbiter)微纳卫星获得的位置速度数据不连续,而使用轨道动力学获得的连续的位置速度信息误差快速发散的问题,提出了一种基于非线性MPF(Model Predict Filter)的LEO微纳卫星定位方法,它采用非线性MPF预测的模型误差作为一步状态估计,同时使用GPS信息作为观测量,并与改进的扩展卡尔曼滤波组合,既可获得连续的卫星位置速度信息,又可获得相当于GPS单点定位的精度.仿真结果表明,此种方法可以有效地获得连续的微纳卫星位置速度信息,并且精度优于EKF(Extended Kalman Filter).      

一种近地卫星自主定轨的联合滤波算法

地磁场具有完整的数学模型,而地磁场矢量是卫星的位置矢量函数,利用地磁场测量可以实现近地卫星的自主导航。首先建立近地卫星的高精度轨道动力学模型,提出基于星敏感器与磁强计相结合的自主导航算法,利用星敏感器输出高精度的姿态信息,同时恒星星光矢量与地磁场矢量组成两种观测模式,采用联合滤波算法对系统进行数值仿真,并对滤波算法的收敛性和仿真结果的精度进行了分析。通过对数值仿真结果的分析证实了该方案具有良好的鲁棒性和容错性。     

星载GNSS确定GEO卫星轨道的积分滤波方法

采用星载全球导航卫星系统（GNSS）确定地球静止轨道（GEO）,以解决目前应用星载全球定位系统(GPS)时导航卫星可见性差的问题。以风云卫星为例,分析了未来的GNSS相对于GEO卫星的可见性,针对GEO轨道上导航接收机采样间隔较长的问题,综合轨道积分和卡尔曼滤波方法的优点,提出了确定GEO卫星轨道的积分滤波方法。并利用STK软件仿真产生所需数据,用MATLAB对提出的算法编程并进行仿真验证,结果表明,提出的方法性能优越,定轨精度较高。     

联合北斗导航与星间链路的大椭圆卫星定轨方法

传统的地面测控和GNSS均无法实现HEO卫星全弧段的跟踪观测.在分析北斗导航信号及其星间链路信号对典型HEO的观测几何及覆盖特性的基础上,利用北斗导航及其星间链路对HEO测控支持形成互补的特点,提出了一种卫星导航与星间链路相结合的自主导航方法.对HEO定轨进行分段划分并基于EKF设计了卫星导航与星间链路数据融合定轨的自主导航算法.分析结果表明,本文提出的方法能够从全弧段上改善HEO的观测几何,定轨精度比仅使用卫星导航提高了2个数量级,并且仅需较少的星间链路资源.     

Combining GPS and GLONASS for time and frequency transfer

Geodetic time and frequency transfer (TFT) consists in a comprehensive modeling of code and carrier phase observations from Global Navigation Satellite System (GNSS) in order to determine the synchronization errors between two remote clocks connected to GNSS receivers. Using either common view (CV), or Precise Point Positioning (PPP), current GNSS time transfer uses only GPS measurements. This study combines GPS and GLONASS observations in geodetic TFT in order to determine the added value of the GLONASS data in the results. Using the software Atomium, we demonstrate on one hand that using both constellations improves the solution for both CV and PPP results when analysing short data batches. In that case, there are not enough GPS code data to calibrate the solution, and additional GLONASS code data allows us to retrieve a correct absolute value for the solution. On the other hand, the CV results of frequency transfer are not significantly affected by adding GLONASS data, while in PPP the combination with GLONASS modifies the frequency transfer results, and in particular the daily frequency offset, with maximum differences of 150 ps between the TFT solutions obtained with GPS-only or GPS + GLONASS.     

GPS/GLONASS定位仿真器的设计与实现

GPS(Global Positioning System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)作为两种实时卫星定位导航系统,得到广泛应用.为满足离线试验研究的要求,设计开发了GPS/GLONASS卫星定位仿真器.该仿真器分析GPS和GLONASS星座的运动轨迹,并模拟卫星接收器的解算,以纯软件的方式实现卫星定位.仿真计算表明此仿真器定位精度与实际接收机相当,可以模拟真实的卫星定位,为仿真调试等研究工作带来便利.      

Collocated ionosonde and dense GPS/GLONASS network measurements of midlatitude MSTIDs

To analyze midlatitude medium-scale travelling ionospheric disturbances (MSTIDs) over Kazan (55.5°N, 49°E), Russia, the sufficiently dense network of GNSS receivers (more than 150 ground-based stations) were used. For the first time, daytime MSTIDs in the form of their main signature (band structure) on high-resolution two-dimensional maps of the total electron content perturbation (TEC maps) are compared with ionosonde data with a high temporal resolution. For a pair of events, a relationship between southwestward TEC perturbations and evolution of F2 layer traces was established. So F2 peak frequency varied in antiphase to TEC perturbations. The ionograms show that during the movement of plasma depletion band (overhead ionosonde) the F2 peak frequency is the highest, and vice versa, for the plasma enhancement band, the F2 peak frequency is the lowest. One possible explanation may be a greater inclination of the radio beam from the vertical during the placement of a plasma enhancement band above the ionosonde, as evidenced by the absence of multiple reflections and the increased occurrence rate of additional cusp trace. Another possible explanation may be the redistribution of the electron content in the topside ionosphere with a small decrease in the F peak concentration of the layer with a small increase in TEC along the line-of-sight. Analysis of F2 peak frequency variation shows that observed peak-to-peak values of TEC perturbation equal to 0.4 and 1 TECU correspond to the values of ΔN/N equal to 13% and 28%. The need for further research is evident.     

基于GLONASS星历的预报轨道的误差分析

推导了协议地球坐标系下的卫星运动方程.通过分析由GLONASS(Global Navigation Satellite System)广播星历参数确定的卫星预报轨道的拟合精度,指出了摄动力模型的简化、积分器的选择,以及忽略了极移影响等因素是引起拟合误差的主要因素,其中摄动力模型的简化起最主要的作用.通过对卫星轨道运动方程积分30?min,可知由摄动力模型的简化、积分器和忽略极移影响等因素引起的拟合误差分别为0.827?m,0.224?m和0.025?m.要提高预报轨道拟合的精度,关键是要对摄动力简化特别是地球引力摄动高阶项的截断以及日月引力场简化造成的轨道预报精度损失加以控制.     

基于经验加速度的低轨卫星轨道预报新方法

研究将定轨过程中的经验加速度应用于地球低轨卫星轨道预报的新方法. 利用GPS伪距观测数据和简化动力学最小二乘批处理方法对地球低轨卫星定 轨, 其中卫星位置、速度及大气阻力系数和辐射光压系数可以直接用于轨道预报. 作为简化动力学最重要特征的经验加速度呈现准周期、余弦曲线特点, 可通过 傅里叶级数拟合建模. 确定性动力学模型与补偿大气阻力模型误差的切向经验 加速度级数拟合模型组成增强型动力学模型用于提高轨道预报精度. 应用 GRACE-A星载GPS伪距观测数据和IGS超快星历定轨并进行轨道预报, 结果表明 轨道预报初值位置精度达到0.2m, 速度精度达到1×10^-4m·s^-1, 预报3天位置精度优于60m, 比只利用确定性动力学模型进行预报精度平 均提高2.3倍. 先定轨后预报的模式可用在星上自主精确导航系统中.     

The impact on tsunami detection from space using GNSS-reflectometry when combining GPS with GLONASS and Galileo

The devastating Sumatra tsunami in 2004 demonstrated the need for a tsunami early warning system in the Indian Ocean. Such a system has been installed within the German-Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS) project. Tsunamis are a global phenomenon and for global observations satellites are predestined. Within the GITEWS project a feasibility study on a future tsunami detection system from space has therefore been carried out. The Global Navigation Satellite System Reflectometry (GNSS-R) is an innovative way of using GNSS signals for remote sensing. It uses ocean reflected GNSS signals for sea surface altimetry. With a dedicated Low Earth Orbit (LEO) constellation of satellites equipped with GNSS-R receivers, densely spaced sea surface height measurements could be established to detect tsunamis. Some general considerations on the geometry between LEO and GNSS are made in this simulation study. It exemplary analyzes the detection performance of a GNSS-R constellation at 900 km altitude and 60° inclination angle when applied to the Sumatra tsunami as it occurred in 2004. GPS is assumed as signal source and the combination with GLONASS and Galileo signals is investigated. It can be demonstrated, that the combination of GPS and Galileo is advantageous for constellations with few satellites while the combination with GLONASS is preferable for constellations with many satellites. If all three GNSS are combined, the best detection performance can be expected for all scenarios considered. In this case an 18 satellite constellation will detect the Sumatra tsunami within 17 min with certainty, while it takes 53 min if only GPS is considered.     

导航卫星测距码的优选方法

传统的选择民用测距码可选择组合码的范围较小,难于获得足够多的卫星地址码数和良好互相关性能。文中提出的n级线性移位寄存器的m序列及其优选对的全域搜索算法和导航卫星测距码的生成方案,能够获得所有可能的码序列组合,优选的Gold码族能够产生足够数量的、具有良好互相关性能的测距码序列。通过对比分析优选测距码与GPS C/A码的可分配码数量、自相关及互相关函数特性,初步说明优选测距码的优越性及其优选算法的可行性。     

一种新的GPS星座选择算法

在分析星座高度角和方位角对GPS定位误差影响的基础上,提出了一种新的最佳选星算法。理论分析和仿真结果表明：采用该方法选星作导航定位计算的误差和速度均优于以搜索4颗卫星组合的最小几何误差因子为计算准则的常规选星方法,且具有简单实用、工程易实现等优点,具有较强的适应性。     

基于偏心率和倾角矢量的双星隔离策略

针对中国地球静止轨道双星共位的需要, 研究了双星共位的工程实现问题, 提出了一种使用偏心率矢量和倾角矢量联合隔离实现双星共位的方法. 给出了基于偏心率矢量和倾角矢量联合隔离的基本方法、约束方程和工程实现的控制策略, 并通过模拟计算和工程实际应用情况, 验证了该方法的正确性.