北斗系统简约历书的初步设计分析

简要介绍了全球定位系统的简约历书参数,分析了简约历书与中等精度历书参数的不同之处。基于此初步设计出了我国北斗系统的简约历书参数,给出了相应的轨道长半轴参考值和常量参数取值。导出了卫星位置对简约历书参数的偏导数,分析了常量参数的变化对简约历书参数拟合精度的影响。计算结果表明:(1)轨道长半轴的较小偏差不会影响简约历书参数的精度;(2)升交点赤经变化率的较小波动对简约历书参数的精度影响不大;(3)轨道面倾角的微小变化将会引起较大的简约历书参数拟合误差;(4)北斗系统的简约历书参数精度与全球定位系统简约历书参数基本相当,这也说明了所设计的北斗系统简约历书参数是合理的。     

多类型历书对首次定位性能的影响研究

研究了GPS接口文件中规定的高精度历书和中等精度历书两种不同格式历书对接收机捕获卫星信号的影响,比较两种历书与广播星历数据计算的卫星位置和速度之差,分析两种历书带来的码相位和多普勒频移搜索的不确定度,进而估计两种历书对于首次定位时间的影响.利用实际的历书数据在多城市进行一周时间的仿真分析.结果表明:历书数据龄期为一周时,高精度历书的精度无明显变化,能够较为有效地压缩码相位搜索空间,改善首次定位时间;而中等精度历书精度逐渐变差,其首次定位时间逐渐增大.     

GPS历书计算与卫星星座预报仿真

利用Matlab软件解算GPS历书信息，对GPS卫星星座进行预报仿真。给出了计算仿真的整体流程和部分主要实现代码，最后通过实际接收卫星数据的计算，得出了预报仿真结果。此方法既能直观理解星座运动分布，也能满足工程实践中快速捕获卫星的需求。     

全球定位系统的新进展(讲座) 第1讲 导航电文结构的变化和参数的精化——从导航电文的变化看GPS的进展

介绍了GPS现代化实施后调制在L2C码和L5码上的导航电文CNAV总体结构的变化情况,并对CNAV中部分参数的精化和扩充以及卫星历书的细化部分进行了详细阐述和分析。     

Galileo系统导航电文介绍

对Galileo卫星导航系统所要使用的导航电文进行介绍，详细介绍其导航电文的结构、内容、参数与相关定义，并对GPS和Galileo两种卫星导航系统所使用的导航电文的并同进行了比较。     

北斗高精度长弧历书模型设计

历书参数可同时用于辅助常规导航和自主导航的信号捕获。延长历书参数的有效期不但可以使地面接收机启动时充分利用历书数据,对于基于星间链路观测的自主导航,历书参数的有效期还决定了地面注入历书的频度和占用的星上存储资源。通过对北斗3类导航卫星主要摄动力及其对轨道根数的长期项和长周期项的影响分析,设计了以6个轨道根数和5个摄动参数为播发参数的历书拟合模型。以一个自主运行周期90 d为时间尺度,对北斗在轨卫星进行了长弧段历书拟合试验,并同时分析了卫星位置和速度的拟合精度。结果表明新的历书拟合模型提高了历书拟合的精度,尤其对于地球静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星,拟合精度提高显著。对于GEO和IGSO卫星,位置拟合误差大约从200 km降低至十几千米甚至几千米,速度拟合误差大约从15 m/s降低至0.6 m/s,新方法拟合精度提高了约20~30倍;对于中圆地球轨道卫星,无论采用哪种历书模型,位置拟合误差都在5 km左右,速度拟合误差都在0.6 m/s左右,新方法拟合精度提高约15%。针对星间链路卫星10 km位置误差上限的使用需求,对比了新老历书模型的拟合弧长,常规模型最大拟合弧长约为14 d,而新历书模型的最大拟合弧长可延长至45 d,新历书模型延长了历书使用期限,优化了北斗历书模型设计。     

导航卫星的历书参数及其拟合算法

介绍了GPS卫星的历书参数,分析了它们在GEO、IGSO和MEO卫星应用中存在的问题.提出了一种改进的历书参数及其估计算法,并分别用于GEO、IGSO和MEO卫星.计算结果表明,改进的历书参数及其估计算法能同时适用于GEO、IGSO和MEO卫星,且历书参数的拟合精度损失满足卫星快速捕获的要求.     

GPS导航电文中星历参数量化对接收机性能的影响分析

导航电文包含卫星导航系统中定位解算的基础数据,卫星轨道的计算精度与导航电文中广播星历参数的精度密切相关。电文帧结构中排布的各星历参数量化位数受限于电文传输的信息速率,需要进行详细的设计论证。本文首次专门分析和大量仿真了GPS导航电文中由星历参数的有限量化字长引入的误差对卫星位置计算精度的影响,并通过GPSL1C/A数字中频信号模拟器和软件接收机进行了闭环测试,结果表明NAV格式星历参数量化前后卫星位置的计算偏差在2h的星历有效时间内不超过0.2m;进一步的仿真分析表明其所引入的UERE(用户等效距离误差)偏差不超过0.06m,而对用户定位结果的影响在厘米量级。     

导航卫星的历书参数及其拟合算法

介绍了GPS卫星的历书参数,分析了它们在GEOI、GSO和MEO卫星应用中存在的问题。提出了一种改进的历书参数及其估计算法,并分别用于GEO、IGSO和MEO卫星。计算结果表明,改进的历书参数及其估计算法能同时适用于GEOI、GSO和MEO卫星,且历书参数的拟合精度损失满足卫星快速捕获的要求。     

基于SDP4模型的导航卫星仰角及方位角预报

地面站可控天线可以不借助接收机而直接监测导航卫星的信号质量,地面天线伺服系统根据卫星的实时位置计算出仰角及方位角来确定天线的指向。广播星历及历书等常用的计算卫星位置的方法虽误差较小,但其误差随时间迅速扩大,基于该问题,论文论述了双行星历（TLE）结合SDP4模型进行卫星轨道预报方法,利用SDP4模型计算GPS导航卫星的实时位置并预报卫星的仰角及方位角,采用IGS 事后精密星历对其角度预报误差进行了评估,同时,还将该方法的预报误差与广播星历、历书、STK高精度轨道预报等方法的预报误差进行了对比。实验结果表明：采用SDP4模型对导航卫星进行位置预报可满足误差要求,且时间有效性长、通用性好,具备实际应用价值。     

GLONASS导航电文介绍

主要介绍GLONASS导航电文的结构、内容、参数、定义及意义，GLONASS与GPS导航电文的异同。     

GLONASS卫星导航系统的导航电文

介绍了GLONASS卫星导航系统的导航电文的用途、结构、内容、各参数的定义及意义 ,GLONASS导航电文与GPS导航电文的异同     

导航卫星历书拟合初值的选取与误差分析

研究了GPS历书拟合算法,针对常用算法拟合精度受初值影响较大,且迭代计算一般不能收敛于最小拟合误差的情况,提出了称为"二步法"的改进历书拟合算法。即首先进行短弧拟合,并将拟合结果作为长弧拟合的初值使用;取计算过程中的最小拟合误差对应值代替最终收敛值作为拟合结果。经多组GPS实际轨道拟合试验,结果表明"二步法"拟合精度一般能提高约50%。     

基于卫星概略星历的GPS内部可靠性预报

根据GPS卫星预报原理,介绍了利用YUMA概略星历进行卫星预报并提出内部可靠性预报的具体方法,详细分解了利用YUMA概略星历进行卫星预报的流程,根据内部可靠性的定义,提出进行内部可靠性预报的具体计算方法,给出了一个实际算例,验证了该方法的可行性。     

GPS民用广播星历中ISC参数精度分析及其对导航定位的影响

2005年起发射的GPS Block IIR-M卫星在L2频率上新增了L2C民用信号,2010年起发射的Block IIF卫星新增了L5频率及L5I、L5Q两种民用信号。为此,GPS民用广播星历在原有时间群延迟(TGD)参数的基础上,新增了ISC_(C/A)、ISC_(L2C)、ISC_(L5I)及ISC_(L5Q)4种ISC(inter-signal correction)参数,以服务GPS实时导航定位用户。本文给出了ISC参数在GPS单/双频定位中的改正方法、利用不同机构提供的后处理差分码偏差(DCB)产品评估了ISC参数的实际精度、研究了ISC参数对GPS民用导航定位精度的影响。在明确TGD、ISC和DCB 3类参数之间区别与联系的基础上,本文研究表明:GPS广播的ISC_(C/A)参数精度可达0.2ns,TGD、ISCL2C及ISCL5Q参数精度可达0.5ns;以2014年连续11d全球12个MGEX(multi-GNSS experiment)站为例,经由ISC参数改正后,GPS L2C单频标准单点定位(SPP)的位置解精度提高了30.6%,L1C/A+L2C双频SPP的位置解精度提高了12.2%,该精度与L1P(Y)+L2P(Y)消电离层组合SPP的位置解精度相当。     

GPS导航电文核心定位参数发展演变分析

文章总结了GPS空间信号接口控制文件的发展历程,对比了现有3种导航电文类型的电文结构及播发方式, 详细分析了星历参数、钟差参数及完好性参数等核心定位参数的发展演变特点和改进效果. 结果表明:GPS新型导航电文采用增加核心定位参数和减小量化单位的方法,提高了广播星历和钟差产品的精度. 增加两个参数后,地面星历拟合位置误差均方根(RMS)平均值由0.137 m减小为0.025 m. 为适应高精度星历拟合模型,距离量化单位也减小至毫米量级. 通过减小卫星钟差参数的量化单位,预报1 h钟差误差RMS由0.097 m减小至0.042 m.