基于先验动力学轨道的星载双频GPS数据预处理

针对星载双频GPS数据预处理中的野值剔除和周跳检测问题,提出了基于先验动力学轨道的星载双频GPS数据预处理方法。与传统GPS数据预处理方法在数据利用上局限于GPS原始观测数据本身不同,该方法还利用了动力学定轨产生的先验轨道信息以及GPS卫星精密轨道、钟差数据,并构造接收机钟差估计量和接收机钟差差分值估计量来剔除野值和探测周跳,提高了野值剔除和小周跳探测能力。对CHAMP卫星在轨实测数据的处理分析表明,该方法可以探测出1周甚至0.5周的周跳,可为高精度定轨提供更“干净”的数据源。     

星载GPS数据质量控制方法研究

针对星载全球定位系统（GPS）数据的特点,分别从阈值设置和周跳检验量的角度对TurboEdit方法进行改进,并在传统抗差估计方法的基础上,提出一种改进的抗差估计策略。利用GRACE卫星的星载GPS观测数据对本文的质量控制方法进行分析验证,结果表明：改进的质量控制方法能明显增强周跳探测性能,有效抑制小周跳和粗差的影响,提高几何法定轨的精度和可靠性。     

时间序列分析在周跳探测与修复中的应用

周跳是GPS载波相位测量数据处理中必须解决的关键问题,为了获得高精度的导航定位结果,必须对其进行快速准确地探测与修复。分析了周跳产生的原因及其特点,结合时间序列分析理论,提出了一种新的周跳探测与修复方法。首先对载波相位测量数据进行四次差分处理;然后建立了载波相位测量数据的加权预测模型,并给出了权值计算方法;最后通过对比载波相位预测值与实际测量值的大小来探测与修复周跳。利用实际数据验证表明：新方法适用于单频接收机,可以对3周以上的周跳进行准确探测与修复。     

北斗系统整周模糊度及周跳的确定算法

在进行卫星导航定位时,利用载波相位比利用码相位进行定位拥有更好的定位精度和安全性,并可以提升用户的满意度,然而得到测相伪距的前提是明确载波相位的整周模糊度和周跳数。首先根据三频模糊度分解模型将整周模糊度解算出来;然后利用三频码伪距/载波相位组合法进行周跳数的求解;最后仿真验证了整周模糊度解算方法的正确性,并分析比较多频接收机型号的不同对卫星信号周跳值的影响。     

多重闪烁干扰下高精度卫星导航算法研究

传统卫星导航抗干扰高精度算法只适用于处理平稳的干扰信号,难以适应无序脉冲组成的多重闪烁干扰环境。本文基于干扰协方差矩阵重建思想,提出一种新的适用于多重闪烁干扰环境下的卫星导航高精度抗干扰算法并进行仿真对比分析。通过压缩感知完成单采样点干扰测向,使用干扰噪声矩阵重建理论构造协方差矩阵,使用自适应波束约束算法实现单采样点天线阵列波束赋形,最终实现在干扰方向形成固定零陷,在卫星方向形成波束指向。与传统波束约束高精度抗干扰算法相比,该算法可以实现单采样点抗干扰权值计算,适用于快时变多重闪烁干扰环境。仿真结果证明：该算法可以在有效滤除多重闪烁干扰信号的同时在卫星导航信号方向维持波束指向,保障卫星导航信号观测精度,满足高精度卫星导航需求。     

高动态BDS/GPS联合接收机基带芯片设计与实现

提出一种适用于高动态BDS/GPS联合接收机的基带芯片结构设计,主要包括兼容BDS/GPS的通用C/A码发生器模块、载波NCO模块、码NCO模块和捕获跟踪通道支路结构的设计。该设计可以节约硬件资源,提高卫星信号捕获速度和接收机动态范围。在软件仿真和FPGA原型验证的基础上,设计实现了一款BDS/GPS联合接收机基带芯片,实际样片测试结果验证了设计的有效性。     

星载GPS测量数据周跳探测方法研究

针对低轨卫星应用星载GPS定轨中载波相位的周跳探测问题,对星载GPS测量数据的误差及其对周跳探测的影响进行了分析,并在此基础上根据星载GPS应用的特点,对TurboEdit数据预处理方法中周跳探测算法进行改进.将周跳探测与测量误差联系起来,实现依据测量误差变化相应地调节周跳探测的判断条件.仿真结果表明即使在测量误差较大的情况下,改进的方法仍然能够对周跳进行有效的探测.     

基于SINS/BDS的抗差组合导航技术研究

无人车在城市峡谷环境下,BDS卫星信号易出现干扰或拒止、惯组易受到震荡输出野值,此时导航系统会出现较大误差。针对此状况,本文提出一种基于SINS/BDS的组合导航抗差算法,重点分析了关于BDS卫星信号和惯组数据的有效性判断及异常状况下的处理策略,并在常规KF基础上加入了基于新息的方差匹配自适应滤波技术,可在线实时调整量测噪声大小以提升系统稳定性和鲁棒性,有效减小异常情况下的导航误差。最后进行了半实物仿真试验,验证了整个系统算法的可靠性和导航精度。     

一种基于局部球面约束的GPS单频瞬时定向方法

GPS单频瞬时定向具有高精度、低成本和无需周跳检测等诸多优势,但成功率依赖于高精度的伪码测距辅助,同时对可见星数目也较敏感,不利于载体在城市峡谷等遮挡环境中的应用。针对此问题,提出一种带有局部球面约束的整数最小二乘估计方法,算法不依赖于高精度的伪码测距辅助,并充分将姿态角概略信息融入到短基线观测模型中,增强了模型强度,提高了定向解的可靠性。实际试验表明,本方法可以显著提高整数最小二乘的成功率,适用于卫星可见性受限环境下的定向解算。     

小天体光学导航特征识别与提取研究进展

针对小天体探测自主光学导航特征信息精确,快速获取的需求,阐述了利用图像信息实现光学导航特征识别与提取的必要性。首先分析了小天体光学导航特征识别与提取面临的主要问题;然后根据小天体探测各阶段目标成像特点,总结并分析了小天体探测光学导航特征识别与提取涉及的关键技术;最后,根据关键技术结合现有问题和未来发展需求,分析并对未来小天体探测光学导航特征识别与提取的发展趋势进行了展望。     

科技成果

<正>中国北斗导航反干扰"电磁盾牌"研制成功据中国航天商务网2013年2月20日消息,目前中国北斗卫星导航系统(BDS)建设第二步战略目标已经全部实现,系统完全具备了稳定连续的覆盖亚太地区的服务能力。BDS系统的定位精度10m,测速精度0.2m/s,授时精度10ns。当今,全球已被各种频率、强度的电磁信号所覆盖,使导航卫星和     

导航卫星伪码与载波测距观测量偏差机理分析

伪码测距和载波相位测距是卫星无线电导航系统定位、导航与授时(PNT)服务的两个基本观测量,文章针对国外文献所描述的北斗区域系统卫星在轨伪码测距测量值与载波相位观测量出现偏差,并且偏差随用户仰角发生规律性变化的异常现象,用伪码测距测量偏差的方法开展了机理分析,建立了多径效应评估的数学模型。仿真结果表明:导航卫星有效载荷各天线阵元之间时延不一致会导致上述问题,当天线内外圈阵元之间时延差超过10ns时,会引发显著的伪码测距测量值偏离载波相位测量值的现象,当天线内外圈阵元之间时延差达到30ns时,仿真结果与国外文献观测结果高度一致。最后,给出避免此类问题的设计准则:在导航卫星有效载荷天线设计过程中,除了考虑天线阵元载波相位是否符合设计值,还要考虑各阵元间伪码相位的一致性;在后期测试过程中,天线内外圈阵元间时延一致性是必须检测的关键指标。     

应用引力梯度测量的火星中低轨道航天器自主导航

针对目前行星附近(行星周围中低轨道高度)的自主导航手段有限,且主要依赖地面设备的支持,导航自主性和实时性比较差,精度不高,无法满足未来探测任务的需求的问题,文章提出了使用引力梯度这种天体本身的物理信息对近地行星附近的航天器进行导航的方法。并以火星附近的导航为算例,采用了全新的120阶火星引力场模型计算引力梯度;使用特征值分解法从引力梯度张量矩阵中提取位置信息,并使用非线性迭代方法解算出高阶引力场模型下的精确位置;最后得出在300km火星轨道上,100mE和10mE噪声水平下,三维导航精度分别可以达到300m和30m以内。该导航方法完全自主,并且导航精度高,实时性好,导航结果可靠,有望应用于近地行星的探测任务。     

一种解算整周模糊度几何算法实现GPS快速测姿

在多天线GPS姿态确定系统中,整周模糊度的确定一直是姿态解算的一个难题。针对载波相位双差模型,本文提出一种新的几何解算双差整周模糊度的方法。该方法首先利用C/A码数据完成姿态初步解算;然后根据初步解算的姿态参数、各天线间基线分量参数和卫星到接收机在当地水平坐标系中的向量,再利用本文提出解算双差整周模糊度几何算法求取整周模糊度双差值;将整周模糊度双差值代入载波相位双差模型反解精确的各天线坐标分量,由取得的各天线坐标分量解算得到精确的姿态参数。同时,应用本文所提出的方法,对采集的GPS多天线静态数据和动态数据进行了姿态测量解算,验证了所提方法的有效性。     

GPS卫星光压摄动建模发展与启示

对中高轨道的导航卫星而言,光压摄动模型误差是目前导航卫星动力学模型最大的误差源,因此,需要对光压摄动进行分析并精确建模。文章按照光压涉动建模原理的不同,研究分析了GPS卫星光压模型随工程需求的发展过程、建模方法的改进以及最新的建模方法,比较了不同建模方法下光压摄动模型的工程应用特点,提出了建立适用于北斗导航卫星姿态控制规律的高精度光压摄动模型有待研究的问题,以上内容可为北斗卫星精密定轨与轨道预报工作提供借鉴。     

北斗2导航卫星星间测距与时间同步技术

针对北斗2导航卫星之间通过星间链路进行距离测量和时间同步以实现星座自主导航功能,提出了一种动态环境下基于伪码高精度距离测量和时间同步技术.它根据狭义相对论中光速不变基本原理,扩展了静态环境下双向测距和时间同步(Two-Way Ranging and Time Transmit,TWRTT)技术,使之适用于北斗2导航卫星这样的动态环境之下.理论、仿真以及工程可实现性分析表明:利用该技术,北斗2导航卫星星间测距精度可达厘米级,时间同步精度优于1ns.     

导航卫星有效载荷新型扩频码研究及实现*

针对导航卫星中Gold扩频码存在的不足,卫星导航系统的多个频点在下一代系统建设中选用Weil码作为扩频码。首先对Gold码和Weil码的特性进行仿真分析,仿真结果表明,Weil码的自相关特性和互相关特性有明显的优势。针对导航卫星有效载荷需要提供长期稳定可靠的导航服务且资源有限,对Weil码的实现方式也有很高的要求,设计一种基于FPGA平台的Weil码实现方案,解决了导航卫星有效载荷中Weil扩频码生成的资源和可靠性问题,已实际在轨连续运行超过一年没有出现故障。     

《航天器环境工程》系列论坛之2012年度力学环境试验技术高峰论坛征文通知

北京卫星环境工程研究所在"十二五"期间将承担以载人航天工程、月球探测工程和二代导航工程为代表的繁重的航天器研制任务,对各种新技术研究的需求更加迫切,包括力学环境模拟     

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…     

GPS生成式欺骗干扰关键技术

卫星导航生成式欺骗干扰通过发播伪造的导航信号,诱使目标区域内接收机捕获、跟踪该欺骗信号,从而使接收机解算出错误的位置、时间信息。欺骗干扰信号高度仿真卫星信号,功率远低于噪声,目前抗干扰方法均无法有效识别、抑制,是一种有效的干扰方式。研究了卫星导航生成式欺骗所需的关键技术,介绍了较为成熟的反馈式欺骗干扰源设计方案,讨论了欺骗干扰有效实施的方法。