北斗导航卫星的技术发展及展望

一、前言我国于2012年完成了北斗卫星导航区域系统的建设,可为我国及周边地区提供服务,定位精度水平方向优于10m,测速精度优于0.2m/s,授时精度优于50纳秒,同时可为特定用户提供短报文通信业务服务,北斗卫星导航系统的应用越来越广。卫星导航系统作为高精度的空间位置和时间基准,能够直接为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务,是当今国民经济、社会发展和国防建设的重要空间信息基础设施。卫星导航系统一般由空间段卫星星座、地面     

Galileo系统在空间飞行器定位中的应用

欧洲的Galileo系统将在2008年建成，届时它将与美国的GPS系统相互补充。在对Galileo系统导航星座轨道和信号结构分析的基础上，结合各种不同轨道高度的空间飞行器用户的动态特点，推导了用户卫星接收天线的可见可用性模型，建立了基于Galileo坐标系统(ITRF-96)的高动态定位算法模型，针对实际航天工程任务的LEO和GEO卫星进行了定位仿真，为Galileo系统在空间领域的实际应用打下了基础。     

国外卫星导航星基增强系统发展概况

单纯依靠卫星导航系统,哪怕是目前定位精度最高的GPS系统,也无法满足一些对定位精度要求比较高的应用需求,比如航空领域的飞机精密进近等。因此,针对这一需求,尤其是来自航空业的迫切需要,许多国家都发展了自己的卫星导航增强系统。星基增强系统(Satellite-Based Augmentation System,SBAS)通过地球静止轨道(GEO)卫星搭载卫星导航增强信号转发器,可以向用户播发星历误     

滤波器群时延特性对伪距测量的影响

在全球导航卫星系统中,导航信号波形质量直接影响用户接收机的接收效果和定位精度。对发射机中滤波器的群时延特性对导航信号波形及相关峰的影响进行较为详细的理论分析、建模和仿真分析,重点考察几种不同非线性滤波器模型在不同相关间隔情况下伪距测量的波动情况。分析结果对设计导航卫星发射机具有一定的参考价值。     

北斗空间信号质量监测与载荷工作状态评估技术研究

为了实时监测北斗全球系统空间信号质量，评估导航卫星有效载荷在轨工作状态，为后续北斗卫星的持续改进提供依据，文章研究了北斗空间信号质量评估体系，梳理了北斗空间信号质量指标分类，提出了一种北斗全球系统空间信号质量监测系统方案，并利用ADS软件对该系统的性能进行了仿真。同时，为考察电磁环境对该系统的影响，研究了电磁环境对空间信号质量监测的影响，利用地面监测的电磁环境推算被监测北斗导航信号的载噪比恶化。研究结果表明：外部电磁干扰导致信号载噪比恶化10~15dB。北斗空间信号质量监测方案可用于北斗全球系统建设和运营过程中，实时监控北斗卫星对地播发的导航信号质量，若出现信号质量恶化情况，可实时发出告警。     

欧洲伽利略卫星导航计划的应用及效益分析

伽利略（Galileo）计划是由欧盟提出的，由民用部门控制的卫星导航系统，是继已有的EGNOS欧洲静止轨道导航重叠服务）计划之后，欧洲朝着发展自己的卫星导航技术方向迈出的重要一步。伽利略系统是一种开放式系统，能够与GPS全球定位系统兼容，空间部分的核心星座计划由18～22颗卫星组成。系统建成以后，能够与新一代GPS系统一起构成本来的全球导航卫星系统（GNSS），向全球用户提供卫星导航信号。知利略系统的开发、建设及将来在各种领域的应用将为欧洲带来巨大的直接或间接效益，为21世纪欧洲工业界在高技术领域的发展提供重要机遇…     

印俄开展航天领域的多方面合作

近来,印度与俄罗斯在航天领域的合作日益增多。印俄今年3月17日就印度发射俄全球导航卫星系统(GLONASS)卫星一事签署了正式协议。按照协议规定,印度将使用地球同步轨道卫星运载火箭(GSLV)发射俄GLONASS-M导航卫星。与此同时,印俄还就合作研制GLONASS-K导航卫星的问题达成了一致意见。近日,俄罗斯联邦航天局新闻发言人又对外宣布,印度将与俄罗斯一起使用GLONASS导航卫星系统。这一问题的细节将在今年10月底俄罗斯代表团访问印度期间进行商榷。如果达成协议,印度将能够接收到来自GLONASS-M和GLONASS-K两种卫星的信号。目…     

GAGAN系统在北京地区定位性能测试与评估

印度GPS辅助型静地轨道增强导航系统(GAGAN)是印度政府支持建设的GPS星基增强系统,主要服务于航空飞行应用,可以为印度及周边地区用户提供导航定位增强服务。介绍GAGAN系统的工作原理及服务范围,并在中国北京地区进行了实测分析,对GAGAN系统可用性、连续性和定位精度进行了评估,比较分析了GSAT-8和GSAT-10两颗卫星的服务性能。实测分析表明,在北京地区,全天24小时可以接收GAGAN系统的增强信号,水平方向定位精度优于5.9m(95%),且GSAT-8和GSAT-10卫星的增强服务性能基本一致。     

卫星导航系统的导航性能及信号完好性监测方法

文章对应用日益广泛的卫星导航系统的导航性能做了介绍,主要针对目前提出的有关空间信号完好性监测方法做了一一比较。最后从未来GNSS卫星的发展趋势以及用户对之需求的不断升级的形式得出,SAIM将会被用在未来的导航卫星设计中,以便使信号在产生时就能够被监测,缩短报警时间,更好地改善信号完好性。     

一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统

本文针对全球导航卫星系统(GNSS)接收机低信噪比环境下的快速定位需求,在充分分析扩频信号相干积分关键影响要素的基础上,设计了一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统。针对空间段信号发射机低相噪信号生成技术所需的参考源、时钟树给出了详细设计及指标分析,通过发射信号误差向量幅度EVM对比测试,所设计的发射信号(EVM)指标可控制在优于1.19%。针对系统服务能力进行了星地一体化性能测试,实验结果表明,该系统可有效实现终端在灵敏度提升12 dB前提下有效定位且辅助定位时间优于3.5分钟。     

北斗卫星导航系统发展报告(2.1版)

引言卫星导航系统能够为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务,是拓展人类活动、促进社会发展的重要空间基础设施。卫星导航正在使世界政治、经济、军事、科技、文化发生革命性的变化。中国有着悠久的历史和光辉灿烂的文化,是人类文明的重要发源地之一。中国自古就利用北斗七星来辨识方位,并发明了世界上最早的导航装置——司南,促进了人类文明的发展;今天,北斗卫星导航系统将成为对人类社会的又一贡献。20世纪80年代初,中国开始积极探索适合国情的     

韩国希望与俄合作建设航天发射场

新华网孟买报道,印度空间研究组织2009年8月9日宣布,正积极研发相关卫星技术,以推进构建印度的太空卫星网络,进一步完善国家安全体系。这个被命名为“印度地区导航卫星系统”的网络计划由7颗卫星组成。其中3颗卫星将被部署在地球同步轨道上,另外4颗将被部署在这一轨道附近区域。这7颗卫星上配有先进的电子设备,可为印度全境及周边2000km的范围提供导航信号,定位误差不超过20m。届时,该网络将可帮助印军方对边境地区、地形复杂区域以及深海地区进行有效监控。     

“风云二号”07星发射成功

据报道,1月13日8时56分,我国在西昌卫星发射中心用"长征三号甲"运载火箭,成功将"风云二号"07星送入太空。"风云二号"07星定点在东京112°赤道上空的地球同步轨道,并命名为风云二号F星。其采取自旋稳定方式,设计工作寿命为4年。风云二号F星是风云二号03批3颗卫星中的首发星。星载两个主要载荷:扫描辐射计和空间环境监测器。扫描辐射计可实现非汛期每小时、汛期每半小时获取覆盖地球表面约1/3的全圆盘图像。空间环境监     

一种基于星载GNSS接收机的高轨卫星自主导航滤波算法

星载GNSS接收机在低轨卫星自主导航和精密定轨等应用领域已经显示了高精度、高自主性、不依赖地面支持等技术优势。对于高轨卫星应用,星载GNSS接收机面临一些新的挑战。由于需要接收来自地球另外一侧的GNSS旁瓣信号,使得用户等效测距误差和几何分布因子恶化,引起标准定位性能下降。特别的,对于只能使用GNSS广播星历的实时自主导航应用,GNSS广播星历引入了非白噪声特性的用户测距误差。其难以被经典的EKF滤波方法平滑,限制了自主导航定位精度。文章研究一种基于星载GNSS接收机的高轨卫星自主导航滤波算法,该算法使用增强扩展卡尔曼滤波器（Augmented EKF）融合轨道动力学模型与GNSS观测数据,并对GNSS广播星历引入的系统性误差进行动态估计以削弱其对最终导航定位的影响。最后,通过仿真平台进行了算法验证。仿真结果显示,使用单GPS可在GEO轨道达到优于10米（3D RMS）的导航定位精度。文章提出的方法达到与国际先进产品同等精度,可用于高轨卫星高精度自主导航。     

基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究

本文提出了一种基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航方法,作为解决未来高轨道卫星自主运行的先决条件。在整个系统中,以包含摄动项的HILL 方程作为状态方程,根据由姿态敏感器给出的卫星本体相对于地球和另外两个空间天体的方位,推导出测量方程,进而用简化的推广 Kalman 滤波算法进行状态估计。仿真表明,该方法收敛速度快,精度较高,是一种可行的地球同步轨道卫星自主导航方法。     

应用北斗导航卫星信号的GEO SAR成像机理验证方法

为了验证地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的成像机理,采用倾斜地球同步轨道(IGSO)北斗导航卫星作为照射源,通过地面接收北斗导航卫星信号和地面反射的回波信号,实现对GEO SAR成像机理的等效性验证。北斗导航卫星具有与GEO SAR卫星相似的轨道,地面接收的信号可以等效成单程传播的GEO SAR回波信号;成像处理采用与GEO SAR相同的合成孔径时间,在合成孔径时间内地面反射的北斗导航卫星信号具有与单程传播的GEO SAR回波信号相似的距离徙动特性和多普勒特性,可实现长合成孔径时间条件下GEO SAR成像机理的验证。通过双基地试验实现了应用北斗导航卫星信号的GEO SAR成像机理的等效性验证。     

俄称GLONASS导航系统最后3颗卫星投入运行

据中国航天新闻网2010年2月2日报道,大约1个月之前发射的组成GLONASS导航卫星系统的最后3颗卫星已经开始进入运行阶段。其中,有22颗卫星在轨道群内,其中18颗已被用于此前指定的用途,有2颗目前在临时的技术维修中,另外2颗将被撤出系统。全球导航卫星系统需要至少18颗正常使用的卫星,以维持系统不间断的正常运行,这18颗卫星负责24小时接收从全球范围内传送的导航信号。     

交通运输领域卫星导航增强系统应用发展研究

卫星导航的应用为交通运输引导、组织、服务带来了革命性的变化。在过去的近40年,卫星导航在交通上的应用经历了位置参考、概略导航、精细导航三个阶段。在位置参考阶段,卫星导航系统获得的位置信息可供交通工具导航参考,该阶段从20世纪70年代至80年代,主要的系统是子午卫星系统,定位精度不足1km,且需要间隔1个多小时定位一次,用户终端价格高昂,用户量很少,但即使是这样的定位精度和定     

基于双子空间跟踪及盲波束形成的GNSS抗干扰算法

根据全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite Systems, GNSS）卫星信号粗捕获（C／A）码的相关峰特点,提出基于双子空间跟踪及盲波束形成的GNSS抗干扰算法。首先通过噪声子空间跟踪将接收信号投影到噪声子空间进行干扰抑制,提高接收信号信干比（SIR）。然后利用指定卫星C／A码与干扰抑制信号进行相关运算,增强指定卫星信号的信噪比（SNR）,结合一维信号子空间跟踪,获取指定卫星导向矢量,实现对干扰抑制信号形成波束指向的目的。本算法不需要知道传输的导航符号以及卫星方位,是一种盲自适应算法。由于采用低运算复杂度的子空间跟踪方法,降低了抗干扰接收机的运算负担,保证了算法的实时性要求。最后通过实验仿真验证了提出算法能够有效地对抗强干扰以及增强GNSS信号。     

美国液体火箭推进技术展望

空间系统已经成为我们日常生活中重要的一环。通信、气象预报、国防、地球资源调查、导航以及获得新的科学数据等都直接与空间运输有关,因而都离不开高性能的火箭。推进系统确定了所有空间系统的尺寸、重量、成本效益、和可利用性方面的极限。