国外卫星导航系统现状与发展趋势分析

1卫星导航系统现状
　　GPS系统大力推行现代化改造,确保世界领先地位
　　美国的“全球定位系统”（GPS）是目前部署最完善、卫星技术最先进、定位精度最高、普及最广的卫星导航系统。为了保持、增强美国在全球卫星导航领域的领先优势与主导地位,1999年美国提出GPS系统现代化计划,旨在全面提升GPS系统军事与民用服务的性能,增强GPS系统民用导航服务的竞争能力,增强对抗条件下GPS系统的军用导航服务能力。经此现代化改造, GPS系统空间段星座卫星数量、导航信号、卫星功能等均将出现重大变化,主要包括3个方面：其一,星座卫星数量增加至30颗以上,以改善星座几何分布,提升服务性能;其二,增加军用M码信号、3个民用信号,其中军用M码信号是美国增强GPS系统导航战能力的重要基础,包括星上信号功率增强、点波束等均需通过先进的M码军用信号实现;其三,增加星上功率可调、高速星间与星地链路、点波束、搜索与救。和被动激光测距能力等,这是增强GPS系统自主导航与导航战能力的关键措施。     

用导航星全球定位系统(GPS)第二阶段用户设备进行时间发布

导航星全球定位系统是用卫星建立的一种导航系统。它采用频谱扩展技术使用户能得到高精度的全球定位、速度和时间信息。这是用测量一组四颗卫星信号到达时间差的办法得到的。GPS 与其协调世界时(UTC)有确定关系,因此用户能够把 UTC 估算到亚微秒准确度。系统的关键性能是,GPS 用户设备(UE)对于 UE 参考钟和 GPS 时之间时差的估算能力。这种估算可通过精密控制硬件误差和计算误差来完成。因此,要求用户设备(UE)采用一种低相位噪声和可预报漂移特性的高质量石英晶振。在活动设施上实现精密守时是 GPS 用户设备装置的基本工作原理。该装置及其接收机利用导航星 GPS 空间部分供给的信息,向用户提供导航情报、GPS 时和对应的 UTC 数据。讨论了机械编排 GPS 用户设备装置守时功能程序的复杂性。讨论内容包括硬件和软件补偿技术。本文强调了该装置的晶体振荡器频标的应用和效果。     

基于GPS相对伪距差分的相对导航方法研究

研究基于GPS相对伪距差分技术的RVD相对导航方法。分析了在相对位置零位处对相对伪距差分模型进行线性化后的模型误差,并推导了由模型误差所引起的相对导航参数确定误差;提出了模型误差修正方法和采用强跟踪滤波器的非线性滤波方法等两种改进方法。最后,通过数学仿真验证了两种改进方法的有效性。     

国外导航卫星系统的未来发展

目前全世界已经或正在发展全球导航卫星系统的国家和地区，只有美国、俄罗斯和欧盟。中国的北斗-1导航卫星系统是一种区域性二维有源无线电导航系统。其他国家都在利用GPS民用信息建立本国的各种卫星导航应用系统。日本和美国、欧洲一样     

美国GPS国家政策的发展正处在十字路口（上）

GPS是由美国国防部（DOD）开发的，在20多年中花了100多亿美元才完成其部署。美国武装部队从导航到武器制导应用对GPS信号的依赖与日俱增。然而，在过去的10多年里，GPS的发展已远远超过了其军事应用的初衷。它现在已成为全球的信息资源，支持着各式各样的民用、科学和商业功能，从空中交通控制到Internet网络，可以说，无所不包。GPS不仅在美国而且在其他国家也已成为一个重要的商业性行业，其有关产品和服务正在形成一个迅速发展的市场。王政策问题GPS政策问题已超越了传统的国界，目前GPS的国家政策跟不上迅速膨胀的商业与民用…     

国际卫星导航定位系统发展态势

1　美国GPS系统发展态势1.1　终止实施选择可用性(SA)干扰1.1.1　美国终止SA政策的要点□□(1)从2000年5月1日午夜起终止SA干扰,预计民用导航精度可提高10倍。有报告说,终止SA后,GPS民用导航定位精度在95%时间内为12m,在50%时间内为6m。(2)重申继续执行GPS现代化计划,在未来发射的18颗GPS-2F卫星上增加2个民用信号。(3)承诺在增强GPS和平利用的同时,继续保护GPS的全面军事应用,提高采用GPS军事系统的效能。(4)终止SA的建议是由国防部与国务院、运输部、商务部和中央情报局等部门协商后提出的。通过评估得到以下结论:在此时将S…     

欧洲"伽利略"卫星导航系统概况

“伽利略”（Galileo）卫星导航系统是欧洲正在实施的一项重大民用航天项目，于20世纪90年代由欧洲委员会和欧洲航天局共同发起，其目标是建成欧洲自主的民用全球卫星导航系统，并与美国“全球定位系统”（GPS）和俄罗斯“全球导航卫星系统”（GLONASS）相兼容，从而摆脱对GPS的依籁。打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断。在使欧洲获得工业和商业效益的同时，为建立欧洲共同安全防务体系提供基础条件。     

中国卫星导航定位系统的进展

□□2003年5月25日,我国使用长征—3A火箭成功发射了第3颗“北斗”导航定位卫星。这标志着我国已自主建立了完善的卫星导航定位系统。此次发射的第3颗“北斗”卫星是“北斗”卫星导航定位系统的备份星。它与前2颗“北斗”卫星组成了完整的卫星导航定位系统,可确保全天时、全天候提供区域导航信息。 1 中国民用卫星导航的应用 中国民用卫星导航市场非常广阔,潜在经济效益巨大,是今后可持续发展的重要因素。在中国自主卫星导航系统正式运行以前,中国民用卫星导航主要集中于对“全球定位系统”(GPS)的应用。 1.1 用于交通运输 卫星导航首…     

GPS运行管理体制探讨

"全球定位系统"(GPS)是美国重要的战略基础设施,数十年来其项目研制、运行管理及推广应用都取得了巨大成功.根据2004年12月发布的<天基定位、导航与授时(PNT)政策>,美国对GPS的管理运行体制进行了调整,本文从GPS联邦管理机构、空军运行管理机构及民用团体三个方面对GPS的运行管理体制进行了探讨.     

欧洲继续推动静轨道卫星导航系统的发展

欧空局 ( ESA)、欧洲委员会 ( EC)以及欧洲航行安全局 ( Eurocontrol)三方 ,在“全球导航定位卫星系统” ( GNSS)的开发协调上取得了具体的进展。GNSS计划分 2个阶段实施。第 1个阶段是建造 GNSS- 1 ,即第 1代卫星导航系统 ,它依赖于美国 GPS和俄罗斯GLONASS星座。第 2个阶段是建造 GNSS- 2 ,即第 2代卫星导航系统 ,它能够为民用用户提供更先进的导航及定位服务。“伽利略” ( Galileo)系统将作为 GNSS- 2的组成部分。在 GNSS- 1阶段 ,欧洲正在建立“欧洲静止轨道导航重叠系统”( EGNOS) ,其主要目的是提高 GPS和 GLO…     

伽利略导航卫星系统:欧版GPS

欧洲全球导航卫星计划，又称伽利略计划，是欧盟为打破美国GPS在全球的垄断地位而与欧空局联合研制的民用导航卫星系统。该系统是一个开放的系统，能与GPS完全兼容，但独家运作．彼此互为备份，互为可操作性。     

航空界热衷于GPS／GLONASS接收机

美国全球定位系统(GPS)和苏联全球导航卫星系统(GLONASS)是由军方投资的星基全球全天候导航定位系统,可提供高精度的位置信息。从1983年南朝鲜航空公司007航班失事后,美国和苏联就开始在民用导航系统方面合作,以提高世界各国空中运输系统的安全性和营运效率。在这项合作的推动下,到1988年春天,美国和苏联宣布,向民用团体开放GPS和GLONASS服务。     

美国GPS系统现状及其技术特征分析

自2000年以来,为了进一步提高GPS系统的导航定位精度,增强系统的连续性、完好性、可用性、抗干扰和自主生存能力,美国积极推进GPS系统的现代化,使之成为国际卫星导航的标准系统.GPS系统现代化采取的技术措施和步骤包括:①关闭选择可用性(SA)软件;②新增军用M码和民用L2C码;③增设民用频率L5;④实施新一代GPS-3系统计划.当前,正处于GPS系统现代化的第2阶段,即部署现代化改造卫星系列GPS-2RM.     

高动态GPS卫星信号模拟器导航电文生成

为了测试全球定位系统GPS(Global Positioning System)接收机的性能,应用GPS信号模拟器来模拟各种条件下真实的GPS信号.GPS卫星信号发生器由硬件、计算机和软件组成.软件主要由卫星导航参数计算模块、目标运动轨迹计算模块、误差计算模块等模块组成.导航电文产生功能模块是高动态GPS卫星信号模拟器要解决的一项关键技术.给出了3个卫星星钟改正参数的物理意义和星历产生模型,根据这些参数并结合相应的时间参数来形成卫星导航电文.通过程序仿真并与导航电文进行验证,证明推导出的星历产生模型基本符合GPS星的星座排列规律.     

导航星全球定位系统(GPS)在计量测试中的应用

导航星全球定位系统(GPS)因其具有高精度及全球复盖的特点,同时其用户为无源的工作方式,使其成为一种新型的导航系统,但它是建立在精密测时基础上定位的,因而又很适于作高精密时间发布系统,使其将在计量测试特别是时间频率方面获得广泛的应用。本文主要介绍GPS系统在时间频率计量方面应用的基本原理及性能,同时将介绍美国主要的三个研究机构有关GPS应用研究的情况,文末将简介民用的前景。     

欧洲伽利略计划简要回顾

欧洲伽利略计划是在2001年4月正式启动的,旨在建设一个独立于美国GPS的全球卫星导航定位系统。 伽利略全球导航定位系统由30颗卫星和相应的地面站组成。它主要为民用服务,可为用户提供3种导航信号:免费使用的信号、加密需交费使用的信号及加密付费的公共安全服务(PRS)信号。其精度依次提高,PRS信号精度最高可达厘米级,比GPS高10倍左右;即使免费使用的信号,其精度也达到6m。 伽利略计划启动以来,由于一再遇到内部的分歧和外界的压力,进展迟缓。 伽利略系统建设总费用大约在32亿～36亿欧元之间,由欧空局和欧盟各承担50%。但欧空局的几个…     

四元数UKF超紧密组合导航滤波方法

针对GPS/SINS(Global Positioning System/Strapdown Inertial Navigation Sys-tem)超紧密组合导航系统线性化滤波在高动态、弱GPS信号等环境下性能下降严重的问题,提出了一种以四元数UKF(Unscented Kalman Filter)为基础的GPS/SINS超紧密组合导航系统非线性滤波方法.通过分析GPS与SINS在超紧密组合导航系统中的关系,提出了一种利用SINS信息来估计、修正GPS载波信号的方法,在此基础上建立了组合导航滤波的状态方程和量测方程;以四元数乘性误差模型为基础,提出了一种可应用于UKF滤波的求解四元数加权均值的方法;提出了基于四元数UKF的GPS/SINS超紧密组合导航滤波方法.仿真实验表明:在高动态环境下,四元数UKF滤波方法增强了GPS/SINS超紧密组合导航系统的定位精度和抗干扰能力.     

美国国防部对全球定位系统技术出口的态度

全球定位系统(GPS)在美军打赢海湾战争中曾发挥重要作用,如今这项技术在民用技术领域得到广泛应用,其它国家的军队也可利用该系统指挥地面部队为飞机和导弹导航,并确定打击目标。目前,很多国家的渔轮、勘探队、登山队和汽车司机都利用美国的17颗导航星卫星。     

GNSS电离层模型改正精度评估与分析

电离层时延误差是导航定位信号在空间传播路径上的主要误差源之一,因此全面了解GNSS电离层模型的改正精度具有一定现实意义.根据GPS,BDS和Galileo系统所采用的电离层修正模型,利用2014年电离层校正参数,以高精度全球电离层图为基准,评估分析了三大系统电离层时延的改正精度.结果表明:目前GNSS使用的几种电离层修正模型的改正率在65~75%左右;Galileo系统使用的第二版NeQuick模型与第一版NeQuick模型相比在修正精度上并无显著提高;GPS使用的Klobuchar 8参数模型在北半球25°-45°N的中纬度地区精度很高,但是在全球其他区域精度较低,分布性较差,而NeQuick模型全球改正率分布则较为平均且平滑.      

民用GPS进一步开放具有深远意义

GPS在以往20多年的广泛应用中充分表现了卓越性能,使美国的GPS工业迅速发展。美国GPS工业按年生产100万台接收机的势头推进,1997年的年产值25亿～30亿美元,预测2005年将超出100亿美元,8年内翻4倍。参与早期发展GPS的某些专家对GPS的发展满怀信心,支持政府在考虑国家安全原则下进一步普及民间应用,发挥GPS在国际民用“全球导航卫星系统”(GNSS)中的作用。着眼于GPS作为“经济发动机”(EconomicEngine)的作用,美国政府将乐于支付GPS系统费用,支持其现代化,并鼓励更好地提供民用服务。1996年3月克林顿总统关于GPS政策的总统指令(…