GNSS的兼容与互操作初步研究

随着全球导航卫星系统(GNSS)的发展,特别是Galileo和QZSS计划的提出,卫星导航领域提出了兼容与互操作的概念,并日益受到重视.增强与已有系统之间的兼容与互操作已经成为GNSS的一种发展趋势,因此,有必要对GNSS的兼容与互操作展开研究.在简述GNSS的兼容与互操作提出背景的基础上,分析了相应概念之间的区别和联系.基于GNSS兼容与互操作的3个关键因素,分别分析了兼容与互操作在空间信号、时间框架、大地坐标框架选取方面的应用体现以及产生的影响.最后提出了目前GNSS兼容与互操作研究可以展开的几个方向.     

GNSS互操作若干问题

GNSS兼容与互操作是国际卫星导航领域的热点议题,也是用户实现多系统融合导航必须具备的条件。本文首先介绍了兼容与互操作的基本概念;简要分析了多GNSS系统互操作的基本趋势及GNSS4大核心系统信号互操作的现状;分析了现有北斗卫星导航系统(BDS)在信号互操作方面存在的问题,指出其对用户接收机制造商和多GNSS用户的影响;分析了坐标基准和坐标框架在互操作方面存在的问题及其可能带来的影响,指出坐标系统的实现、维持甚至更新策略带来的误差都可能给多GNSS互操作及导航定位结果带来影响;讨论了时间基准互操作存在的问题,以及可能的解决措施。最后归纳了本文的主要结论。     

北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战

卫星导航发展已进入百花齐放、群星争艳的时代。主要评述我国北斗卫星导航系统的发展、应用、贡献及面临的挑战。介绍北斗卫星导航系统的建设原则和建设步骤;介绍我国北斗卫星导航系统在兼容与互操作框架下在频率、坐标系统、时间系统方面的兼容与互操作实现概况;描述北斗导航系统在冗余度概念下的主要贡献;简要说明北斗导航验证系统的重要应用和面临的主要挑战。     

Galileo OS SIS ICD导航电文设计解析

欧盟在2010-04-13首次正式发布了Galileo公开服务空间信号接口控制文档(Galileo OS SIS ICD),标志着Galileo系统建设从概念设计、在轨验证到系统实施又迈进了重要一步,对全球导航卫星系统(GNSS)的发展具有重要意义。通过与GPS接口说明文档比较,解析了Galileo OS SIS ICD中导航电文结构设计和内容设计方面的思路和特点。解析表明,与GPS L1 C/A码导航电文设计相比,Galileo OS在导航电文设计上既有继承、亦有创新。整体设计体现了开放和灵活的特点,特别是在电文页流结构、电文星间交叉播发、兼容和互操作以及完好性方面的设计既体现了GNSS技术的发展,又体现了GNSS设计理念的进步。Galileo导航电文的设计理念不仅可为我国北斗卫星导航系统电文的设计提供参考,而且有利于加强与Galileo系统之间的互操作研究。     

构建全球导航卫星中国国家级连续运行站网

未来几年全球导航卫星系统的用户将面临四大系统(GPS/GLONASS/Galileo北/斗)近百颗导航卫星同时并存、互相兼容的局面,它们的用户将面临多种全球导航卫星系统(GNSS)信号的组合、选用和优化问题。介绍全球导航卫星系统连续运行站(CORS)在国内建设的现状,提出当前发展我国全球导航卫星系统连续运行站系统所存在的两个方面的问题,对在中国构建国家级GNSS CORS系统的目的、原则、技术规范标准、服务平台和布设方案等方面进行讨论。GNSS国家级CORS系统可以服务于中国国家大地基准、气象、地球动力学、地学灾害监测以及位置服务等领域。     

《全球导航卫星系统原理与应用》一书已由测绘出版社出版

由党亚民等编著的《全球导航卫星系统原理与应用》一书近13已由测绘出版社出版。该书系统介绍了全球导航卫星系统（GNSS）的基本原理和应用，分别介绍了GNSS导航定位的时空基准、GNSS卫星运动和卫星星历、GNSS卫星信号和定位原理、GNSS动静态定位原理、GNSS数据处理、GNSS导航定位技术应用以及各种全球导航卫星系统的技术发展。     

基于广义伪卫星的新一代GNSS增强系统

针对GNSS系统在可用性、安全性和完好性等方面的不足,在对伪卫星使用模式和关键技术进行系统归纳梳理的基础上,提出了广义伪卫星的概念和基于广义伪卫星的新一代GNSS增强系统框架。通过新设计的伪卫星体制,可以实现信号层、信息层和通信能力的全面增强,并将伪卫星的应用范围拓展至各类载体平台,实现了卫星导航信号的增强和延伸,提升了卫星导航系统的可用性、安全性、完好性和精确性。结合伪卫星的应用,本文提出了广义伪卫星的两种物理实现架构和组网同步模式,为广义伪卫星的推广应用奠定了技术基础。     

北斗系统应用、机遇与挑战学术年会综述

第四届中国卫星导航学术年会于2013年5月15日至17日在湖北武汉国际会展中心召开。本次年会以"北斗应用—机遇与挑战"为主题,围绕BDS/GNSS导航应用、卫星导航信号体制及兼容与互操作、精密定轨与精密定位等方面的内容作了广泛的学术交流。本文着重介绍了大会的概况和信息工程大学导航与空天目标工程学院师生的参会情况,并给出了参会体会和一些建议。     

多模GNSS数据质量检测方法与软件研发

目前尚无一种GNSS数据质量检测软件可以兼容RINEX格式第二版和第三版、同时兼容四大导航卫星系统,严重滞后于GNSS的发展。基于MATLAB语言研发了一种新的数据质量检测软件BQC,不仅可以处理单观测文件,还可以对多个观测文件进行批处理;可以输出四大导航卫星系统的卫星角度位置、多径误差、电离层延迟、载噪比和周跳等信息及统计报告,在批处理模式下还可对多观测文件的数据质量进行比对;与TEQC相比具有较强的兼容性、算法优越性和直观性。随着四大导航系统的逐步完善和RINEX格式第三版的推广使用,该软件将会为GNSS的建设成果检验工作提供一种有力的支撑工具。     

组合GNSS系统可见卫星分析

为解决高山峡谷地区及城市建筑群区域,G PS用户接收到的卫星个数少无法满足定位的最低要求的问题,提出组合GNSS导航定位的方法。利用GPS、GLONASS及GAL‐ILEO系统的卫星轨道参数模拟,计算不同卫星高度角下全球范围内单 GNSS 系统及组合GNSS系统的可见卫星数。研究表明：组合GNSS系统增加了可见卫星数,突破了极端条件下卫星高度角对导航定位的限制,扩展了卫星定位的范围。     

基于GLONASS频间偏差的GNSS时差监测方法研究

为实现各导航系统的兼容与互操作,需要对各导航系统间的时间偏差进行实时监测.目前,全球卫星导航系统（GNSS）时差监测的主要方法是利用空间信号法进行GNSS时差监测.由于GLONASS系统频分多址的信号体制,导致GLONASS接收机频间偏差（IFB）的存在,GLONASS IFB会影响到GNSS GLONASS的系统时差监测.为消除这一影响,本文提出了基于GLONASS IFB估计的GNSS时差监测方法,由仿真结果可知,利用该方法可以将GPS GLONASS时差监测精度平均提高90％以上.      

COMPASS与GPS兼容定位算法及性能分析

多卫星导航系统间实现互用是提高导航定位性能的重要途径,目前已成为全球卫星导航领域关注的热点和发展方向。我国正在建设新一代卫星导航系统,为保护国家利益,获得世界认同与支持,COMPASS必须走与其他导航系统的兼容之路。本文分析了我国新一代卫星导航系统与GPS系统兼容定位算法和性能,并利用实测数据计算得到了COMPASS-M1与GPS兼容定位结果,验证了COMPASS与GPS兼容定位的可能性。     

GNSS控制网起算点的选择及分析

根据现行规范结合实际生产实践,运用平面四参数坐标转换法对GNSS控制网起算点进行兼容性检验的基础上,以实例分析了GNSS控制网起算点的兼容性及其分布对平差结果的影响,对GNSS控制网起算点的选择具有一定的借鉴作用。     

GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获方法

随着我国北斗导航系统“全球组网”序幕的拉开,设计实现接收机的兼容互操作功能已变成接收机设计领域的一个研究热点。文中针对GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获环节设计中遇到的处理时间长、捕获精度低、硬件资源消耗大、兼容性差等问题,设计一种基于频域处理的信号捕获算法。该算法在传统频域捕获的基础上,优化频域转换资源利用与遍历方式,在能量累加方面加入相干与非相干累加方式,达到微弱信号捕获。借助Xilinx软件Vivado及其仿真工具,对整个捕获系统进行了仿真实现,验证了算法设计的准确性,本算法可以捕获信号功率-135 dB以上的信号,可捕获的载波多普勒频率范围满足实际工程需求。在实际工程验证中,本算法能较好地满足工程应用性能要求。      

GPS与Galileo共用的MBOC信号研究

介绍了GPS与Galileo共用信号的演变过程，通过BOC（1，1）在兼容性、互操作性方面的表现，以及将MBOC（6，1，1／11）与之相比较，描述了MBOC（6，1，1／11）在这两个方面的表现。可供我国卫星导航信号体制设计借鉴学习，为GPS／Galileo接收机设计提供参考。     

一种面向GNSS应用的数据共享平台实现方法

为了实现GNSS应用的数据共享,让更多用户充分地使用已有数据资源,突破数据匮乏的制约,减少资料收集等重复性劳动和相应费用并面向用户提供“一站式”、“可视化”的数据共享服务,需要设计一种面向多用户的数据共享平台。本文在分析了用户对数据共享平台互操作的需求后, 基于SSM框架设计了B／S(浏览器／服务器)模型的GNSS应用的数据共享平台,面向GNSS应用用户提供了静态数据和动态数据下载。该数据共享平台的体系架构由数据采集层、数据存储层、数据分析与处理层、数据共享层构成。平台采用松耦合机制的各个分层功能明确,并且具有良好的扩展性。      

960MHz至1610MHz频段全球业务及GNSS频谱兼容分析

研究了960 MHZ~1 610 MHz频段内GNSS系统之间以及其他业务和GNSS之间的兼容环境。以北斗卫星导航系统为例,利用抗干扰系数计算了GPS、GALILEO对北斗系统的干扰;其次,依据ITU规定的发射机频率容限和可允许的最大杂散发射或杂散域发射功率电平等约束条件,定义了其他业务对北斗系统的潜在干扰,创新性地利...     

BDS-3和Galileo组合的RTK定位性能分析

北斗三号卫星导航系统（BeiDou-3 navigation satellite system, BDS-3）已全面建成并向全球用户提供可靠的定位、导航和授时（positioning, navigation and timing, PNT）服务。为了实现与其他全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）的兼容性和互操作性,BDS-3在BDS-2的基础上调制了B1C和B2a两个新信号,与伽利略系统（Galileo）的E1和E5a实现了频率的复用。系统间偏差（inter-system bias, ISB）对于实现不同GNSS之间的融合处理至关重要,为此提出了基于单差模型的ISB估计与应用算法,并对BDS-3与Galileo重叠频率之间的ISB进行了分析。基于可跟踪BDS-3新信号的几类接收机,揭示了BDS-3和Galileo之间的ISB的特性,在此基础上分析了BDS-3和Galileo组合的实时动态（real-time kinematic, RTK）定位性能。结果表明,基于相同类型的接收机B1C-E1和B2a-E5a之间是不存在ISB...