定位精度“精”益求“精”——访北斗卫星导航系统卫星系统总设计师谢军

第8颗北斗卫星的成功发射入轨后,与在轨的多颗地球静止轨道(GEO)卫星和地球同步轨道(IGSO)卫星组成基本系统,已经具备在星座覆盖范围内提供连续的、稳定的、全天候的基本服务能力。那么北斗卫星导航系统的基本原理、定位精度和未来发展如何呢?北斗卫星导航系统卫星系统总设计师谢军为我们进行了详细的解答。     

中国全球卫星导航信号基本框架设计

中国的全球卫星导航信号设计必须遵循许多约束条件,具备国际可协调性,导航信号的服务类型、载波中心频率、调制方式和伪随机码序列均需参加与GPS、Galileo进行的频率协调。依据参加与GPS频率协调的参考假设文件,描述了中国的全球卫星导航信号结构、基本参数、公开导航信号的伪随机扩频码序列和二次编码序列,计算表明伪随机扩频序列的性能与GPS信号伪随机扩频序列性能相当。     

美国第二颗GPS-2F服役 加速导航卫星的更新换代

2011年8月22日,美国波音公司宣布,2011年7月16日由德尔他-4火箭发射的第2颗GPS-2F卫星已经开始在轨服役,被命名为SVN-63,并正式转交给空军第50太空联队和第2太空运行中队。GPS卫星星座现有31颗卫星。波音公司还将建造10颗GPS-2F卫星。美国空军拟     

2012年度中国航空航天十大新闻

1歼-15成功进行舰上起降中国航母工程完成历史性跨越2012年11月25日,随着我舰载战斗机飞行员驾驶战机在航母"辽宁舰"上着舰起飞,我国第一代舰载战斗机歼-15拨开神秘的面纱,第一次出现在世人面前。歼-15飞机是我国第一代多用途舰载战斗机,它具有作战半径大、机动性好、载弹量多等特点,可根据不同作战任务携带多型反舰导弹、空空导弹、空地导弹以及精确制导炸弹等精确打击武器,实现全海域全空域打击作战能力,各项性能可与俄罗斯苏-33、美国F-18等世界现役的主力舰载战斗机相媲美,因此被誉为凶猛强悍的空中"飞鲨"。     

基于无监督学习和粒子滤波的非视距信号检测

全球卫星导航系统(GNSS)是目前应用最广泛的定位技术,研究城市峡谷中的定位问题时,由于高楼大厦的阻塞,仍存在非视距传播导致的性能退化问题。为此,提出了无监督学习粒子滤波(UL-PF)算法。在卫星信号分类阶段,使用核k-means聚类的无监督学习分类方法,在定位阶段,使用通过聚类算法优化的粒子滤波方法。所提算法考虑了采样粒子在状态空间分布中的内在相似性,探索在每个聚类中选择一个粒子作为重要粒子,利用时间序列相关技术提高重采样粒子集的多样性。实验表明：在城市场景中,所提算法的平均定位精度从传统算法的15 m提高到约5 m,收敛时间从500 s缩短到200 s左右。     

国外卫星导航系统近期发展

2012年全球卫星导航领域发生了几件值得一提的大事,包括美国"全球定位系统"(GPS)现代化计划已进入到关键时期、俄罗斯批准了"全球导航卫星系统"(GLONASS)2012-2020年发展规划,投资总额高达3465.9529亿卢布(约合120亿美元);欧洲完成"伽利略"(Galileo)在轨组网验证系统的部署,并将     

“北斗”卫星导航系统在气象领域的应用

2011年,总装备部和中国气象局联合启动了基于"北斗"导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程。该项目主要包括高空气象探测、地面水汽电离层监测、海洋气象探测领域和气象信息发布系统。通过研发相关业务设备、应用软件,形成一系列相关的规范和标准,全面提升我国导航卫星气象观测水平,为气象预报     

关于北斗卫星导航系统的被动式定位算法比较研究

我国北斗卫星导航系统空间卫星共有2或3颗,无法单独满足被动导航定位的要求．针对这种卫星稀少的情况提出了3种被动式定位算法: 2星定位算法、 3星3参数定位算法和3星4参数定位算法, 这些算法分别采用气压测高方法增加观测数据和采用数学模型描述接收机钟差的方法减少定位方程求解的未知数;探讨了北斗卫星导航系统备份星的可用性和对导航定位精度的贡献;还提出了准差分修正技术,提高了定位精度．实验证明, 3种算法都取得了100m以内的定位结果,可以满足一般用户定位需求．     

北斗首颗备份卫星性能初步分析

主要从卫星钟差预报、轨道测定精度、伪距波动情况等角度分析了I6卫星与北斗卫星导航系统（BDS）其他现役倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星的异同,并从位置精度因子（PDOP）和格网可用性评估了I6卫星入网对BDS的贡献。利用星地双向时频传递设备观测的星地钟差数据,评估了I6卫星星载原子钟的预报性能,结果表明,I6卫星发播的卫星钟参数外推5h预报误差的均方根误差（RMS）为232ns,外推1h预报误差的RMS为073ns,与现役IGSO卫星钟差预报水平相当;对多星联合精密定轨结果分析表明,与北斗现役I3卫星相比,姿态控制方式优化后的I6卫星在地影期间的轨道精度并未发生明显衰减,克服了现有北斗二号卫星在地影期间轨道精度下降,从而影响北斗服务的连续性、可用性问题;利用大口径抛物面天线采集到的数据对I6卫星的伪距波动进行了分析,结果表明I6卫星单个观测弧段内其伪距波动峰峰差约为1m,与其他IGSO卫星一致;进行PDOP仿真计算,结果表明I6卫星的加入使得喀什地区的PDOP最大值由1282下降为726,PDOP大于6的时段所占百分比由2911%下降为1721%;对格网电离层产品实施解算,结果表明I6卫星的加入使得6个电离层格网点的可用度提升至95%以上。     

北斗卫星导航系统实时定轨与钟差处理策略

目前鲜有对北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS）实时精密定轨与钟差确定的研究,文章提出了BDS实时轨道与实时钟差处理策略,包括了观测与动力学模型、实时轨道与实时钟差处理流程与评估方法。尤其对于实时钟差,为了提高计算效率,联合使用两个独立并行的线程估计非差绝对钟差和历元间相对钟差。利用多模全球卫星导航系统试验(MGEX)与全球连续检测评估系统（iGMAS）实测数据进行了北斗实时轨道与钟差解算,BDS实时轨道径向平均精度对于GEO卫星优于20cm,对于IGSO与MEO一般优于10cm;钟差精度对于GEO卫星为0.5~4.5ns,对于IGSO／MEO为0.2~2.0ns。基于目前的轨道与钟差结果,实时精密单点定位（PrecisePointPositioning,PPP）结果可以达到分米量级。