北斗卫星导航系统的发展、优势及建议

中国北斗卫星导航系统(BDS)是国际GNSS的重要组成部分。本文详细介绍了BDS的系统架构,重点围绕国际上现存的GPS、GLONASS和GALILEO三大卫星导航系统的结构组成,对比研究BDS与其他GNSS系统各自特点。在混合星座,通信集成等方面给出了BDS的优势所在,文章最后就BDS的发展提出了几点建议。     

森林环境下的北斗卫星导航系统性能分析

为了解乔木林应用场景中的定位性能,指导林业行业科学应用GNSS技术,该文探究了多种立地条件下中高郁闭度林分中BDS与GPS的应用能力,采集了森林环境中单BDS和单GPS这两种定位模式下一定时长的GNSS信号,并定量计算了平面和垂直方向的定位误差,以及GNSS几何精度因子和信噪比等参数.通过3个时长水平定位精度、垂直定位精度、卫星数量、DOP值、信噪比等观测参数的误差平均值、极值、方差等的对比分析表明,目前基于单频伪距定位的原理,我国北斗卫星导航系统的定位性能指标与GPS基本一致.选用专业设备且单点求平均是满足林下高可靠性(优于5 m)定位要求的重要手段与方法,瞬时数据只适合森林环境中低可靠性(10 m)的导航作业要求,如果要满足亚米级及更高精度的定位需求,现阶段需采用差分技术.     

北斗区域导航系统的PPP精度分析

北斗卫星导航系统的开放运行为其在高精度领域的应用提供了可能,系统精密单点定位性能受到了极大关注。本文首先介绍了北斗区域导航系统的星座和BDS/GPS跟踪网,分析了基于国内布站定轨的北斗卫星精密轨道和钟差精度。在此基础上研究了北斗区域导航系统静态、动态精密单点定位精度,并与GPS定位结果进行比较。实测算例表明:北斗精密单点定位可以实现静态厘米级、动态分米级的定位精度,达到目前GPS精密单点定位水平。     

北斗卫星导航系统广播星历精度分析

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析结果表明:BDS的MEO和IGSO卫星轨道精度优于GEO卫星结果,且径向精度优于法向和切向精度;BDS搭载的国产星载铷钟卫星钟差序列相对比较稳定,其均方根误差优于4ns;GEO/IGSO卫星的用户距离误差(URE)在6m以内,MEO的URE优于20m。研究结果对北斗系统的建设、后期的发展和用户市场的拓展,都具有重要的参考价值。     

北斗卫星导航系统在一体化智能安全头盔中的应用

随着自动化仪器越来越普及,工程现场应用的智能化安全头盔,已经为国内外用户所重视.为加快一体化智能安全头盔的商业化生产步伐,本文作者设计了一套基于北斗卫星导航系统(BDS)一体化智能安全头盔的操作人员工作环境监测与安全评估系统.通过获取一氧化碳(CO)浓度、温度、湿度等所处环境的实际情况,实现操作人员工作状况的目标定位和...     

北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析

通过实际采集的北斗卫星导航系统广播星历数据,计算北斗卫星导航系统卫星的位置,分析我国北斗卫星导航系统星座在不同纬度条件下的可视情况。采用两台BDS/GPS接收机同时接收北斗卫星导航系统与全球定位系统数据,单独利用北斗卫星导航系统与全球定位系统系统进行静态基线解算,结果表明,目前我国北斗卫星导航系统的定位精度和全球定位系统相当。利用单历元算法对基线进行"实时"解算,在X轴和Y轴方向北斗卫星导航系统精度稍差,在Z轴方向二者精度相当。     

北斗卫星导航系统的星座性能分析

本文分析了星座结构为5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和27颗MEO卫星的北斗卫星导航系统所能够提供的星座性能指标。初步分析表明北斗卫星导航系统能向全球用户提供理想的卫星可见数、PDOP值和定位精度,这些指标与GPS系统相一致。对于中国大陆区域内的用户来讲,由于有5颗GEO卫星和3颗IGSO卫星的增强作用,COMPASS系统所提供的性能指标明显优于GPS系统。     

北斗一号卫星导航系统定位算法及精度分析

针对我国建立的北斗一号导航定位系统,介绍了该系统的定位原理,给出了基于北斗双星和三星定位算法的模型,进行了实测数据的解算,分析了星历误差、信号传播误差和接收机钟差等误差对定位精度的影响,计算结果表明该算法简单、实用,可满足中高精度的导航定位用户需求,对二代导航系统定位数据处理和精度分析具有参考价值。     

区域卫星导航系统的卫星星座

首先介绍了北斗系统的区域星座特点,然后从相对定位几何精度因子（relative dilution of precision,RDOP）和定位误差两方面进行精度分析,初步得出了北斗相对定位精度与区域星座的关系。理论分析和实验结果都表明,在我国范围内采用北斗卫星导航系统进行短基线相对定位时,其东西方向定位精度优于南北、高程方向;南北方向与高程方向的定位误差呈负相关;北斗相对定位精度随纬度增加而降低;与GPS相比,北斗相对定位在南北方向精度略差;载波相位相对定位精度受北斗区域星座的影响略大于单频伪距差分。     

基于北斗卫星导航系统的远距离海洋工程高精度定位技术

随着远距离海洋工程项目的不断展开,对北斗高精度的定位需求越来越迫切,而远海地区常规地基增强建设及差分传输方式无法实施。为解决远海北斗高精度定位的难题,本文采用北斗卫星导航系统（BDS）的短报文功能进行精密单点定位误差改正数的播发,向观测用北斗卫星终端发送精度较高的卫星钟误差、星历误差改正值,实现了北斗卫星改正信息的远程传输,传输距离被大大拓展,不再受地域的限制,并大大提高了北斗系统定位精度,为北斗技术在海洋工程中的应用拓展了空间。     

北斗二代卫星厘米级相对定位

我国的北斗二代卫星导航定位系统目前已经发射16颗北斗卫星,北斗区域卫星导航系统已建设完成,已经具备我国范围内的初步三维导航定位能力。GPS的相对定位精度在区域范围内可达厘米级,已经广泛应用于测绘、交通等行业,但是北斗系统在相对定位方面的研究还比较少。本文研究北斗高精度相对定位的数据处理方法,通过2012年5月29日的实测数据和处理结果,对10 km左右的基线实现了厘米级精度的北斗卫星高精度相对定位,为北斗二代系统的测试提供了相关试验与结果,同时厘米级的相对定位能力也使得北斗系统能够应用于测绘、交通等行业。     

北斗系统在南极中山站地区的基本定位性能评估

对北斗区域卫星导航系统（BDS）正式运行后在南极中山站地区的基本导航定位性能进行了评估,包括卫星可用性、位置精度因子（PDOP）、伪距观测值质量、电离层模型精度及单频伪距导航定位性能等方面。对南极中山站地区实测数据分析的结果表明,首先,北斗卫星导航系统的可用性与伪距观测值质量在总体上与GPS处于同一水平,并已初步具备了全天导航定位的能力,但存在卫星分布不够均匀、GEO卫星高度角较低、电离层模型精度较差等问题。其次,北斗单频伪距单点定位北、东方向的精度分别优于22 m和9 m,高程方向优于25 m;超短基线的单频伪距差分定位在北、东、高程三个方向的精度分别为3.6 m、2.3 m和3.3 m;总体而言与GPS相比有一定差距。最后,北斗/GPS组合定位相对于单一的GPS定位不仅增加了系统的可靠性,还对定位的精度有明显改善,对于单频伪距单点定位、伪距差分定位的三维点位精度可分别提高10%、22%。     

北斗卫星导航系统动态定位精度测试与分析

随着北斗卫星导航系统的建设与发展推动全球卫星导航事业在民航的发展。介绍了卫星导航系统的定位误差通过与作为真值数据的组合导航定位数据进行比较仿真分析了实测数据下精度因子与可见星数目的占比分布北斗卫星导航系统在低海拔平原地区和高海拔山脉地区均可以提供实时导航定位服务且定位结果均符合《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》标准,满足用户的定位要求。      

北斗卫星导航系统单频伪距绝对定位精度分析

利用北斗卫星导航系统进行导航定位具有全天候、高精度、不受其他定位系统限制等优点.为验证目前系统定位精度,采用单频伪距绝对定位的方式,对系统试运行阶段和正式提供区域服务后两天的观测数据进行处理和分析.结果表明:北斗系统单频伪距绝对定位能够达到米级精度,可以满足基础测绘和日常生产的需要.     

北斗三频中长基线差分定位性能研究

北斗卫星系统(BDS)能全星座播发三频信号,可通过线性组合构成不同虚拟观测量,有利于模糊度解算等,文中采用北斗三频中长基线实测数据进行差分定位,首先使用宽巷模糊度和电离层无关组合进行B3频段窄巷模糊度解算,在此基础上提出利用相邻历元B3频段窄巷模糊度构建卡尔曼滤波新息向量,通过新息向量内积RMS值很容易分析出窄巷模糊度的误差对滤波性能的影响,并结合滤波发散条件进行相关卫星历元挑选,实验最终得到中长基线厘米级定位精度并有效缩短首次收敛时间和提高固定率,对促进北斗高精度定位有着现实意义。      

GPS/BDS基线解算的精度分析

着眼于BDS基线解算的精度分析,运用双差观测值模型方法分析了基线解算的精度。在此基础上比较在GPS与BD在单系统与系统组合下卫星可见性、PDOP值,并对比在短基线与长基线下GPS与BD在单系统与系统组合下定位精度和可靠性区别,得出了系统组合下定位精度较高的结论。在研究BDS定位精度方面进行了初步尝试和有益探讨。     

BDS实时动态相对定位卡尔曼滤波算法

为了实现BDS实时动态高精度相对定位, 本文提出了一种适用于单频或双频动态定位的卡尔曼滤波算法, 并对GEO和IGSO卫星残差特性进行了分析。该算法将位置参数和整周模糊度参数作为状态向量进行滤波估计, 滤波过程中将单点定位结果作为位置参数的一步预测值。通过实测数据验证, 单频相位B1相对定位E方向优于1.2 cm, N方向优于3 cm, U方向优于5.3 cm, 双频B1和B2相对定位E方向优于1.0 cm, N方向优于2.6 cm, U方向优于4.5 cm;GEO卫星相位差分残差值比较平稳, 频率间存在系统性偏差, 而IGSO卫星残差与高度角相关, 低高度角时差分残差较大。     

北斗导航定位系统单点定位中的一种定权方法

北斗卫星导航定位系统星座复杂、不同种类卫星高度差异较大,本文将全局性非线性最小二乘算法(Bancroft算法)应用到北斗单点定位中,Bancroft算法主要依据四维空间下的一种Lorentz内积实现,将Bancroft算法中的Lorentz内积方程写成误差方程形式,推导此方程的权,得到一种新的北斗观测值定权公式。为了验证上述定权方法,基于伪距相位差值(CC组合)组合观测值分析了北斗GEO、IGSO和MEO卫星的测距信号质量,基于多路径(MP组合)组合观测值分析了多路径效应对单点定位的影响。结果表明,新算法提高了北斗单点定位精度。     

北斗导航系统精密单点定位在地壳运动监测中的应用分析

主要基于7个台站观测到的BDS/GPS双模连续观测数据,时间跨度在2 a以上,利用武汉大学自主研发的PANDA软件的精密单点定位模式,对比分析了BDS/GPS双模观测数据的单系统定位精度,并探讨了BDS在地壳运动监测中的能力。通过对这些观测数据的解算及分析,结果表明,BDS在水平向的定位精度约为17 mm,垂向定位精度约为40 mm;GPS在水平向的定位精度要优于10 mm,垂向定位精度约为14 mm。基线统计结果显示,BDS检测弱信号的能力要低于GPS,但仍能够准确反映站点间基线长度和变化率特征。对比分析BDS和GPS得到的速度场,结果显示,两套速度场在水平向之间差值约为1~2 mm/a,且不存在系统性的差异。总体来看,虽然目前BDS精密单点定位精度要低于GPS,但是BDS目前仍可以用于监测形变量较大的地区地壳运动。     

基于北斗导航卫星的伪卫星技术在区域定位中的应用

借鉴差分 GPS导航定位的原理 ,阐述了在北斗导航卫星支持下的伪卫星技术 ,探讨了其定位原理、系统配置、技术设计、信号结构、天线安装和使用条件等。实现区域快速无源导航定位 ,需要至少四个伪卫星站提供的导航信号。伪卫星定位导航具有自主、隐蔽、经济等特性 ,在区域定位中应用前景良好。