多星座卫星导航系统定位方程直接解算算法的研究

在导航定位系统中,传统的最小二乘定位解算算法需要通过线性迭代求解,计算量大且迭代过程不稳定,影响导航定位的实时性以及稳定性。针对此问题,利用多卫星导航系统可获得多颗可见卫星的特点,提出了“3+2+2”和“3+3+2”的直接解算算法,以及当3个星座系统可见卫星数目达到9颗及以上时将导航定位的非线性伪距方程组直接转化为线性方程组的直接解算算法。3种方法均不需要预先假设接收机的初始位置坐标,避免了线性迭代过程,减小了计算量。通过仿真对提出的直接解算算法进行了验证,结果表明所提算法均能够有效实现多星座导航系统定位解算。     

北斗Ⅱ卫星导航系统星座仿真分析研究

针对北斗Ⅱ卫星导航星座中卫星位置不确定问题,改进并完善了正在筹建中的北斗Ⅱ卫星导航星座布局,在此基础上仿真分析了我国区域性导航系统以及北斗Ⅱ卫星导航星座的多星覆盖、位置精度衰减因子(position dilution of preci-sion,PDOP),给出了覆盖性能、导航定位精度等导航星座系统性能。仿真结果表明,北斗Ⅱ卫星导航系统多星覆盖及PDOP性能相对优于GPS导航星座,尤其适用于我国及周边地区。通过对不同最低仰角下北斗II导航星座及GPS星座多星覆盖变化分析,确定了各星座多星覆盖与仰角的关系以及变化特征,为北斗II导航系统组建工作以及应用终端设计提供了依据。     

北斗卫星导航系统定位精度研究

北斗卫星导航系统,是我国为了保证国家与人民群众的安全,并且促进我国经济的发展,自主建设并独立运行的一张卫星导航系统,能够提供全天候、全天时、高精度的定位、导航服务,是我国重要空间基础设施。近年来,北斗卫星定位被广泛应用于森林防火、抗震救灾、水文监测、气象预报以及交通运输方面,已经深入了人民群众生产生活的各个方面,对社会经济发展有着重要的推动作用。本文基于北斗卫星导航系统定位原理,从时间及空间准确性方面对定位精度进行探讨。     

多星座全球导航卫星系统完整性分析

在未来多星座双频情况下,对全球导航卫星系统提供的全球服务的完整性进行仿真分析,设计多星座的模拟环境,采用奇偶向量法进行完整性计算,从而获得全球VPL的分布情况。仿真实验结果表明,与现有全球定位系统提供的标准定位服务相比,该系统提供的服务的完整性更高,能够达到民航LPV-200级别的完整性要求。     

惯性/北斗双星组合导航系统研究

对惯性导航系统、北斗双星定位系统两者的组合进行了研究.建立了惯性/北斗双星组合导航系统的数学模型,针对双星系统噪声特性难于统计的特点设计了可实时估计量测噪声的自适应卡尔曼滤波器.并对系统产生的量测延时给出了较好的解决方案.最后对系统进行了仿真试验,仿真结果表明该组合导航系统具有较高的精度,此方案具有较好的工程应用价值.     

基于STK的BDS星座仿真和性能分析

利用卫星仿真工具包(STK)设计和建立了北斗卫星导航系统(BDS)的全球星座;在此基础上,选取南北半球不同经纬度的11个城市作为观测点,分别获得了BDS和全球定位系统(GPS)的可见星数和几何精度衰减因子(GDOP)的值,并按照5°×5°的空间分辨率,仿真了全球范围内BDS和GPS的可见星数和GDOP值;仿真结果表明,全球星座的BDS具有与GPS同样优良的导航性能,其在亚太地区的性能甚至更优于GPS,完全可以为用户提供高性能的满足所需导航性能(RNP)的导航服务。     

BD-2/GPS双模组合定位性能分析

本文针对BD-2/GPS组合以及GPS、BD-2单独系统在济源地区的定位性能进行了评估。分析了在不同模式下的可视卫星数量、几何精度因子、定位的稳定和准确性。当今几大世界卫星导航定位系统的兼容性日益提高和完善,在这种技术发展下使多系统联合定位成为可能。为达到两种系统组合定位的目的,将我国的BD-2与美国GPS技术相融合,在BD-2单系统定位原理的基础上提出了基于BD-2/GPS双系统构成的组合接收系统的设计思路和BD-2/GPS组合导航定位系统的数学解算方法。通过试验表明双模组合定位进一步提高了单独系统模式下的定位性能。     

基于分解思想的导航星座多目标优化

导航星座多目标优化是寻找既能满足设计指标又能使代价最小的理想导航星座。首先,建立了一种由中轨道卫星(MEO)、地球静止轨道卫星(GEO)和倾斜同步轨道卫星(IGSO)组成的混合星座构型模型,并提出一种将星座性能和星座成本作为目标函数的多目标导航星座优化方法,其次,分析了优化目标函数加权几何精度因子WGDOP、可见星数目M和导航星座成本的选择及计算方法,并将基于分解思想的多目标优化算法(MOEA/D)引入导航星座优化中。最后,建立了导航星座多目标优化的数学模型,对基于北斗系统的混合星座进行优化,提出一种新的北斗系统的优化方案。     

多传感器组合导航系统的多尺度滤波算法

基于多尺度的思想,首先将在最细尺度上建立的状态方程、量测方程改写为以数据块形式描述的对应方程;然后利用小波变换技术将最细尺度上的块状态向量向粗尺度上分解,并将在最细尺度上建立的量测方程表达为粗尺度上状态向量的函数;最后结合常规Kalman滤波技术,建立了一种动态系统的多尺度单模型滤波方法.将上述算法应用于多传感器组合导航系统,仿真结果验证了该算法在不增加计算量量级的情况下,具有较好的融合精度.     

北斗卫星导航接收端抗干扰性能测试系统构建方法研究

由于空间电磁环境日益复杂,卫星导航接收端抗干扰性能成为北斗用户密切关注的问题。为了对接收端抗干扰性能进行测试,提出一种卫星导航接收端抗干扰性能测试系统构建方法。采用数字式仿真技术以及基于脚本的仪表驱动技术,结合信号源模拟设备、耦合器、微波暗室等构建半实物仿真系统,实现了对卫星导航接收端抗干扰性能的测试。使用接收端有效载噪比作为抗干扰性能指标,通过调节干扰信号发射端输出功率进行仿真。仿真结果表明,该系统能够得到干信比与有效载噪比的关系曲线,从而为北斗用户接收端抗干扰性能测试提供较大的参考与使用价值。     

卫星导航用户终端性能测试控制系统设计

卫星导航用户终端是卫星导航系统服务载体,它性能的好坏决定使用效能,并体现着卫星导航大系统的能力;在系统建设初期,搭建了手动单台用户终端测试平台,存在效率低、精度差等问题,无法满足测试需求;为此从多个角度进行需求分析,确定了软件开发目标,阐述了系统实现的关键技术,可有效解决多用户自动化测试与评估,提高系统控制精度和使用效率。     

基于误差分析的导航信号性能评估方法

导航卫星信号性能评估是卫星导航系统性能评估的主要组成部分,与信号有关的系统性能指标包括首次定位时间、静态定位精度、接收灵敏度、抗多径性能、抗干扰性能及兼容互用性;文章在分析卫星导航系统性能与导航信号关系的基础上,建立信号性能相关指标评估模型,并进行定量误差分析,形成一套针对信号性能系列指标的综合评估方法;通过选取卫星导航民用信号进行仿真,验证了此方法的实际适用性,可以为导航信号设计和信号接收技术开发提供有效辅助手段。     

考虑地形影响的卫星导航性能评估方法

研究准确评估导航性能,针对地形因素会影响导航卫星的可见性,为了准确评估地形复杂地区对卫星导航的性能的影响,在仿真模型中引入地形影响因素.利用可视域分析理论完善了卫星可见性的判断依据,给出了考虑地形影响时可见卫星颗数和精度因子的分析模型,做为指标对卫星导航性能进行评估.结合机场终端区数字高程模型、卫星星历、航图等数据,对...     

导航卫星上行注入与测距性能测试系统设计

导航卫星的上行注入与测距性能是卫星导航系统服务精度一个重要保证,设计了一种导航卫星的上行注入与测距性能测试系统;该系统以控制处理计算机为核心,并结合了专用设计的基准频率发生器模块、基准时间发生器模块、注入信号发生器模块和通用商业化仪器,能实时动态地模拟导航卫星在轨期间接收地面注入信号的情形,完成导航卫星上行注入性能测试中电文信息的生成和比对以及上行测距性能测试;该测试系统稳定、灵活,测量精度高,而且可以通过修改测试软件参数来满足新的测试要求,便于测试系统的升级改造。     

卫星导航信号仿真系统实时性分析与验证

卫星导航信号仿真系统是一个实时性要求很高的射频信号仿真系统,它主要模拟包含多种信息的高精度射频信号。首先介绍了卫星导航信号仿真系统,与一般的仿真系统相比,它具有三个特点;接着对影响仿真系统实时性的仿真步长、时间函数及网络数据传输等几个因素进行了分析;最后详细地对影响系统实时性的帧溢出数、时间同步精确度等四个指标进行了验证。分析与验证的结果表明:该仿真系统具有很高的实时性,能够满足系统实时仿真的要求。