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.     

当代GNSS的发展进步与转型构想

从美苏分别提出了建设GPS、GLONASS到今天,当代GNSS全球导航卫星系统工程诞生已近半个世纪。半个世纪以来,GNSS深深地改变了人类的军事斗争、经济社会和日常生活方式;面向人类文明未来的发展进步和智能时代新需求,GNSS仍然需要进一步创新转型。本文系统梳理了当代GNSS的发展进步和启示,研究了智能时代需要的GNSS深度转型方向,提出了GNSS转型发展的方案构想,供广大GNSS设计者和建设者参考。     

面向多接收模式的GNSS互操作信号调制

针对互操作信号在性能与处理复杂度上平衡点不唯一的特点,提出了一种非匹配接收模式下的信号性能评估方法,在此基础上为北斗二期B1频点互操作信号提出了4种参考调制方案,并从综合接收性能的角度给出了一种优选方案。与国际上现有的互操作信号调制方案相比,本文提出的优选方案可获得最小的解调损失以及最佳的跟踪性能,在处理方式灵活性方面具有其独特的优势,可以作为我国自主GNSS信号体制设计和优化的一种可行的参考方案。     

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。      

多频多模GNSS接收机差分相位偏差的短期时变特性

随着中国北斗三号全球导航卫星系统(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)的建成、欧盟伽利略系统(Galileo)及日本准天顶卫星系统(quasi-zenith satellite system,QZSS)的发展,越来越多的卫星可用于反演大气电离层.通常,接收机差分码偏差(differential code biases,DCB)的短时变化被认为是利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)反演电离层的重要误差来源,然而,有研究表明,接收机差分相位偏差(differential phase biases,DPB)的短时变化也有可能影响电离层反演的精度和可靠性.为此,本文提出了基于站间单差模型并采用不变换参考星策略来估计接收机DPB的方法,可实现接收机DPB的连续估计.基于几台可跟踪BDS-3信号的多频多模接收机采集的数据,对BDS-3、Galileo、GPS和QZSS重叠频率组合的DPB进行了分析.结果表明,四系统的接收机DPB日变化都是很明显的,并且和温度有很强的相关性;基于不同系统重叠频率组合的DPB之间存在强相关;基于相同类型接收机的DPB的变化也存在明显的相关性.     

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。     

GNSS系统及其技术的发展研究

阐述了国际上卫星导航系统的总体发展,对美、俄、欧、中的四大全球系统,以及相关的区域系统和增强系统进行了简单的介绍,研究分析了GNSS系统及其技术的发展趋势,同时分析了我国Compass全球系统面临的机遇和挑战,并提出了我国未来工作的建议.     

GNSS自适应抗干扰软件研发平台

介绍了我们研制的全球导航卫星系统（GNSS）自适应抗干扰软件研发平台的组成与功能。自适应抗干扰平台主要由数据源单元,抗干扰算法单元,软件接收机单元,定位结果显示单元组成。该平台可用于各种GPS抗干扰算法的验证与比较。该平台目前是基于GPS来开发的,将来也可以用于其它卫星导航系统抗干扰算法的研制。     

GNSS软件接收机通用模块设计与实现

通过研究通用GNSS软件接收机软件的建模方法,提出了一种适用于GPS/Galileo软件接收机的架构设计方法以及一套通用的模块设计方法。为今后实现实时的多模软件接收机打下了基础,而且其中的各类算法模块、处理模块、图形模块具有很强的通用性,可复用于其他接收机系统。软件运行结果达到各项指标要求和具有硬件接收机数字中频信号采样后的所有功能。     

基于GNSS的电离层模型研究进展

在利用全球导航卫星系统GNSS进行精密定位和导航时,电离层延迟误差是影响其精度和准确度的主要误差源之一,故对电离层模型研究至关重要。本文将电离层模型分成了经典电离层模型和现代电离层模型,并对经典电离层模型进行了比较,重点介绍了目前全世界电离层模型的研究热点、存在问题及研究方向。     

不同型号GNSS在同一控制网中的兼容性分析

随着GNSS广泛应用于地籍测量和工程测量、大坝和大型建筑物变形检测以及地壳运动观测等领域。在布设控制网和施工过程中,往往存在同一型号仪器数量不足的问题。为解决这一问题,本文在同一控制网中使用不同型号的仪器同时作业,将不同接收机数据格式进行统一,并处理各种卫星信号,并进行联合基线解算、平差。研究结果表明:不同型号接收机在同一控制网中联合应用精度高于同一型号接收机在同一控制网中联合应用精度。     

GNSS科学发展与前景

GNSS早已成为多学科研究的强大工具。着重介绍了近几年来GNSS系统及其观测技术,特别是数据处理方法和技术的重大发展,阐述了数据格式标准化的进展、全球与区域参考框架现状、参考框架对地壳运动研究的影响和IGS的产品等。同时对利用GNSS观测研究成果,主要是地壳运动的研究成果也作了较为详细的介绍。     

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...     

GNSS连续运行参考站系统建设关键技术与注意事项浅谈

结合河南省地质信息连续采集运行系统的具体建设,探讨了GNSS连续运行参考站系统建站涉及的几个关键技术和重要环节,可为其他城市建站提供参考.     

A new method for three-carrier GNSS ambiguity resolution

A new method for resolving the carrier-phase integer ambiguity in Global Navigation Satellite Systems (GNSS) is presented: the MOdified Cholesky factorization for Ambiguity (MOCA) resolution. The characteristics and features of this method are described and results obtained using a software simulator and an emulator are presented to validate its efficiency. The results are then compared to those obtained using another existing method and good performance of the MOCA method in new GNSS systems is shown. Furthermore, the proposed method yields accurate results even when short time spans are used or when there are poor estimations of measurement error, making it immune to non-ideal conditions and ultimately a practical solution for real applications.     

利用GNSS软件如何处理带有IGS跟踪站的GPS控制网

随着石油勘探国际业务的不断扩大和测量新设备的不断引进,物探测量也不断面临更多的新问题,本文简单地阐述了在乌兹别克斯坦地震勘探项目中,在甲方没有提供当地三角点成果的情况下,如何处理利用Z-MAX GPS接收机观测GPS控制网.     

论全球导航卫星系统国际委员会的发展

介绍了全球导航卫星系统国际委员会（ICG）的成立背景、组织体系结构、主要议题以及历次会议情况,分析了ICG对于我国北斗导航卫星系统建设及应用等方面的启示。     

发射信号不完善性对卫星导航系统内及系统间干扰的影响分析

研究了3种典型的卫星发射信号不完善性——载波泄漏、互调失真和杂散辐射对于卫星导航信号的接收所带来的干扰,通过信号建模以及谱分离系数、码跟踪谱灵敏度系数和等效载噪比的解析计算对干扰效果进行量化分析;针对GPS和Galileo系统L1/E1频段的信号进行了多层次的仿真计算,给出了综合考虑噪声、信号损耗、外源干扰、GNSS系统内和系统间干扰,以及3种信号不完善性单独作用、两两组合和综合作用下的结果,其中对于GPS L1C/A短码考虑了电文调制对线谱的影响。结果表明,当总的不完善干扰功率水平达到一定程度后,其对接收机信号捕获跟踪和解调的影响大于系统间干扰,不能忽略。