BDS/GPS组合导航RAIM可用性分析

采用RINEX数据实验比较了北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)电离层Klobuchar模型在BDS/GPS组合导航中的性能。选择相对较优的电离层模型分析了基于卫星星座类型和卫星类型两种加权情况下,单一北斗、单一GPS与BDS/GPS组合导航系统在非精密进近(NPA)阶段和一类垂直引导进近(APVⅠ)阶段的RAIM可用性。实验表明,在BDS/GPS组合导航中,BDS的Klobuchar模型在中国区域内能修正大量的电离层误差,相比于GPS的Klobuchar电离层模型,电离层延迟修正有0-3.4364 m左右的提高。对于两种加权RAIM算法,在NPA阶段,单一导航RAIM可用性为90%左右,BDS/GPS组合导航的RAIM可用性达到100%。而在APVⅠ阶段,单一导航不具备APVⅠ能力,组合导航APV I阶段RAIM可用性达到100%,具有提供APV I应用的能力。      

北斗系统对流层延迟改正模型精度分析

北斗系统是我国自主研制的卫星导航定位系统,为提高该系统的定位精度,必须对其误差源引起的定位误差进行修正。对流层延迟是影响北斗卫星定位精度的误差源之一,它是由对流层大气对卫星信号的折射而引起,因此需要进行对流层延迟改正,其改正精度将直接影响卫星的定位精度。针对目前导航系统常用的3种对流层延迟模型,利用公认的电波射线描迹法进行比对,得到了各个模型的特征和适用范围,从而为我国北斗导航卫星定位应用中的对流层延迟模型选择奠定基础。     

北斗卫星导航系统误差分析与评估

北斗卫星导航系统误差主要包括与卫星相关的误差,信号传输过程中的误差和用户段的误差。这些因素可以造成卫星导航系统在使用的过程中无法及时对定位准确性进行有效警告,告警限值出现明显误差,甚至造成定位结果无法使用和完好性故障。按照空间信号接口规范, 利用广播星历,精密星历,原始电文和伪距计算出了卫星轨道误差,卫星钟差,电离层误差,对流层误差以及用户等效测距误差(UERE)。使用 Propak6 接收机接收机场附近的实测数据,对北斗导航系统的各项误差进行统计分析,为北斗导航系统应用到民航提供了重要依据。     

电离层闪烁对北斗增强系统影响的建模研究

电离层闪烁严重影响了北斗及其增强系统的性能.为了评估电离层闪烁影响下北斗系统的可用性,需建立闪烁影响下的北斗及其增强系统性能模型,并进行仿真分析.文章系统地建立了电离层闪烁影响下的卫星导航接收机模型、用户定位算法和系统性能模型,利用电离层闪烁模型给出电离层闪烁分布,利用建立的北斗系统性能影响模型,实现对电离层闪烁影响下北斗增强系统性能的可用性分析.利用上述方法,仿真分析了中国中低纬地区强电离层闪烁影响下北斗增强系统的可用性.结果表明:电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,对于中国低纬地区而言,强电离层闪烁影响下,存在系统可用性低于95％的性能严重影响区域,北斗系统性能受影响区域与电离层强闪烁的发生 区域具有密切关系.     

北斗信号区域完好性监测方法设计与实现

随着北斗导航系统的广泛推广和应用,其系统完好性问题也逐渐走到我们的视野里, 如何保证北斗卫星的完好性则成为当前北斗系统亟待解决的问题。本文以卫星导航系统的完好性检测为背景,以北斗系统作为研究对象和平台,设计了针对北斗导航系统接收机的加权最小二乘的 RAIM 监测算法,并且通过已有的完好性检测设备采集数据进行算法验证,证明了该软件算法的准确性。     

北斗区域系统PDOP可用性状态更新与仿真分析

服务可用性是卫星导航服务指标体系中的基本要素,是系统运行阶段性能测试评估的重点之一。研究了影响卫星导航服务可用性指标的几个关键问题,提出了基于单星可用性、测距误差和用户使用条件等多重约束下的服务可用性计算表达公式。依据北斗公开服务性能规范中的概念描述,给出了不同于GPS SPS的服务可用性精度门限概念。基于全概率计算公式,针对北斗区域系统新增第1颗备份卫星前后,北斗区域服务可用性进行了比较性计算分析。仿真评估结果表明,增加北斗第1颗备份星后,北斗区域服务可用性将由1.0版服务性能规范中所定义的98%提升至99%以上。     

GEO卫星对北斗终端定位精度影响仿真分析

北斗导航系统比GPS、GLONASS等其他导航系统多了地球同步轨道(GEO)卫星,GEO卫星信号的调制方式和编码格式和非GEO卫星有着很大的区别,有助于增强导航与定位。文中通过多个GEO和非GEO卫星组合的测试场景,重点仿真分析了在选定的定位精度因子下GEO卫星和非GEO卫星对北斗终端定位精度的影响。结果表明GEO卫星有助于提高定位精度,尤其是当参与定位的卫星数较少时,GEO卫星参与定位可提高20%以上的定位精度。     

基于北斗卫星导航系统非组合精密单点定位算法的精密授时精度研究

全球导航卫星系统(GNSS)精密单点定位(PPP)技术具有操作简单、成本低廉、定位精度高等优点,在精密授时领域得到了广泛应用。针对现有研究中消电离层PPP模型的组合噪声大、卫星系统多采用全球定位系统(GPS)及实时动态场景少等问题,该文采用非组合PPP模型对北斗卫星导航系统(BDS)精密授时精度开展了研究,并利用Kalman滤波静态模型和动态加速模型进行参数估计。给出了静态和实时动态场景PPP处理策略,并利用超快速预报星历保证动态实时性。结果表明：在静态和实时动态条件下,非组合PPP模型精密授时精度均优于消电离层组合PPP模型;在静态条件下,考虑到BDS和GPS定位精度相当,且亚太地区BDS定位精度更高,BDS授时精度略高于GPS;在实时动态条件下,BDS和GPS精密授时精度在2 ns以内,但BDS授时精度略低于GPS,这是由于空间位置精度因子(PDOP)、载体速度突变和环境因素等的影响,而当完成收敛后,两种系统的授时精度相当,其钟差项中误差均在0.3 m以内。     

北斗卫星导航系统URE与定位精度分析

北斗卫星导航系统已具有区域无源导航能力,为了研究当前可用星座情况下的系统定位精度,首先分析用户等效测距误差(UERE)结合精度因子(DOP)值的精度评估方法计算模型,然后利用上述方法采用实际数据对比分析了北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度。通过分析得出,在该段时间内北斗系统定位精度在水平方向上误差优于5 m,在高程方向上误差优于15 m。     

基于北斗的车辆管理信息系统设计与实现

我国北斗卫星导航系统快速发展,北斗应用已经逐渐融入社会生产生活的诸多领域。车辆作为重要的交通工具,在很多单位一直存在管理困难的问题。本文介绍了一种基于北斗卫星导航系统的车辆管理信息化系统的功能、设计与实现方法,这个系统对车辆管理具有借鉴推广意义。     

一种基于最小总风险代价函数的RAIM门限优化算法

传统接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)算法采用完好性风险最小准则确定判决门限,其过于保守的门限求解方式增加了航空用户的连续性风险。针对不同航空用户完好性需求的差异,提出了一种基于最小总风险代价函数的RAIM门限优化算法,以假设检验中漏检与误警概率之和作为总风险代价函数,在兼顾导航所需性能及RAIM可用性的前提下,最小化总风险代价函数,以此确定RAIM优化门限,实现完好性与连续性风险间的权衡。仿真结果表明,经过最小总风险代价函数权衡,可合理降低用户连续性风险,并使其具备在伪距域中判定RAIM可用性的能力。     

BDS系统下RAIM算法可用性及结果分析

本文介绍了接收机自主完好性监测(RAIM)算法的可用性、故障检测及故障排除的原理及方法流程,结合BDS系统下定位精度的需求,通过仿真计算,得到了BDS系统下RAIM算法的可用性结果,并分析了DOP值对RAIM算法可用性及实际导航性能(ANP)的影响。     

COMPASS和Galileo系统间信号干扰研究

随着各国和地区的卫星导航系统建设,我国北斗COMPASS和欧盟Galileo系统间信号干扰已成为广泛关注的焦点。首先建立有效评价卫星导航系统间信号干扰的方法,其次分析COMPASS和Galileo系统的星座构型和信号体制参数,最后对两大系统间的民用信号间干扰进行仿真分析,结果表明COMPASS信号的引入对Galileo造成干扰,但其造成的干扰比Galileo对COMPASS的干扰小。所建立的评价方法和结果可为导航系统的信号体制设计和接收机应用提供理论参考。     

基于北斗二代系统的嵌入式船用导航仪硬件设计

随着北斗二代系统的研制与建设,在导航领域我国将会从GPS主宰的局面转向为以我国自主研发的北斗二代全球导航系统为主的局面。为了实现北斗船用导航仪更轻便、快捷、低功耗和低成本,提出了一种采用ARM9系列的S3C2440A为处理器的北斗船用导航仪硬件设计方案,详细给出了系统的硬件体系结构和具体的硬件选型及接口电路设计。并对整个系统进行了硬件平台的搭建和测试,给出了北斗信号处理部分的硬件设计电路板,实验表明这种硬件设计可行。     

备件保障度评估与备件需求量模型研究

基于更新过程理论,给出了部件寿命服从不同分布(指数分布、威布尔分布、正态分布和Г分布)情况下,单不可修部件的备件保障度模型;然后给出了多不可修部件和多可修部件的备件保障度模型．通过具体算例,验证了模型的正确性;最后在备件保障度模型的基础上,给出了备件需求量模型。     

COMPASS系统星座设计与性能仿真

针对所出现的COMPASS定位精度、可靠性等问题,对提高COMPASS系统性能的方法做了分析;结合国外全球卫星导航系统的技术经验和目前公布的技术资料,对COMPASS系统进行了星座设计,通过对不同设计方案的卫星可见性分析以及各类DOP的数值对比,可以证明所设计的COMPASS星座方案能够满足基本的全球卫星导航系统的需求,并且相比较于其它导航系统而言,在中国及其周边地区的定位更加精准。     

GPS与北斗二代双频接收机低噪放模块设计实现

设计并实现了一款覆盖GPS L1波段和北斗二代B1波段的低噪放模块。该模块中的低噪声放大器使用分立元件搭建,匹配电路调试灵活,满足了模块对输入输出驻波的高要求。测试结果表明,低噪放模块增益为26 dB,带内增益平坦,输入输出驻波＜1.5,噪声系数＜2 dB,带外抑制度80 dBc,输出1 dB压缩点8 dBm,满足了导航系统接收机前端对低噪放模块的要求。     

低频天波传播预测与低电离层模式参数的测定

在理想化的均匀球面通过进一步地与具有突变边界的均匀各向同性同心球面电离层条件下的LF天波全波解的基础上，考虑由海陆之差引起的地面导电率的变化、大气和低电离层的不均匀性以及由地磁场引起的各向异性特性等因素的影响，推导出了较严格预测实际地与低电离层条件下场强与传播相延精确预测的完善公式。 给出了一些低电离层模式参数的实测结果。这些模式参数为参考高度h0、参考浓度N0与梯度参数α。由罗兰－C天波信号场强与相位的精细测量数据求得的。     

北斗船用接收机电磁兼容电路设计与研究

随着我国北斗二代卫星导航系统的运行,北斗船载接收机的研究也取得了丰硕的成果.对船用接收机的性能要求也提出了更高的要求,尤其是电磁兼容性能.首先介绍了抗电磁干扰的接收机总体设计原理,分析了船上电磁干扰源以及如何对北斗接收机造成干扰;提出了船载北斗导航接收机在系统设计时的电磁干扰优化措施;从系统关键电路原理设计、PCB设计的源头上应用电磁兼容理论降低各种干扰;在电源端口处采用串接前级抑制干扰滤波元件抑制噪声对系统电源的干扰.通过分析导线阻抗、传输信号的反射干扰、线间干扰、辐射干扰等来指导PCB的设计,并给出了PCB设计样图.以上的各种举措可以提高北斗船载接收机的电磁兼容性能.     

COMPASS/CAPS组合导航接收机设计与实现

COMPASS系统和CAPS系统作为我国自主研发的卫星导航系统,它们在实际使用时具有较强互补的特性。本文研究了COMPASS系统和CAPS系统的特点,利用CAPS系统和COMPASS系统的特性设计了C0MPASS／CAPS接收机,详细给出捕获、跟踪算法设计,并对设计的接收机进行了测试。测试表明,设计的C0MPASS／CAPS接收机性能良好,相对单COMPASS系统,COMPASS／CAPS接收机在抗干扰特性,特定的应用场合上的功能和性能有了较大的提高。