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第十届中国卫星导航学术年会

第十届中国卫星导航学术年会

  • 召开年：2019
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2019-05

主办单位：中国卫星导航学术年会组委会

会议文集：第十届中国卫星导航学术年会论文集

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  • 摘要：移动通信基站高程差较小,利用传统的Caffery方法定位时,系数矩阵求逆容易产生病态而导致定位误差较大.针对上述问题,本文探讨了一种基于遗传算法优化病态方程的方法,分析了移动通信信号三维定位中病态问题的来源,研究了遗传算法优化方法及相关参数的选取.通过将最小二乘定位结果作为遗传算法优化的初始种群,利用未知点与相邻已知点的距离倒数作为适应度函数,自适应选择遗传算法运行参数进行解算.最后,为加快算法收敛速度的同时减小种群规模和迭代次数,探讨了多阶遗传优化方法,并给出了其优化精度,其中最小二乘定位RMS为2756.5m,通过两次遗传算法优化RMS分别为42.0m和6.7m,实验表明多阶遗传优化可有效解决病态方程问题.
  • 摘要：无线时钟同步问题一直是无线传感器网络领域中的一个研究热点.无线传感器网络通常需要完成测量、控制、通信等任务,这些应用通常要求无线传感器网络节点之间的时钟达到一定的同步精度.因此无线同步问题的研究对提高无线传感器网络性能具有重要意义.传统无线通信技术Wi-Fi、蓝牙等同步精度最高只能达到微秒级,又因为性能、能耗、储存空间、计算性能、成本等方面的约束,传统高精度时间同步方法,例如GPS无法应用于无线传感器网络.因此急需一种适用于无线传感器网络的高精度无线同步技术,在此背景下本文提出了一种基于超宽带无线通信技术的高精度时钟同步平台,同步精度可以达到亚纳秒.同时在此平台的基础上研究了无线网络延时和丢包问题对同步系统稳定性的影响.利用马尔科夫跳变系统模型及其相关理论,得到了系统稳定性条件.
  • 摘要：构建卫星导航室内立体信号环境是对带有自适应调零天线的卫星导航接收机进行性能全面测试与抗干扰试验研究的基础与前提.针对这一应用需求,在对传统的多点固定式辐射模拟、多点支架摆放式辐射模拟和基于空间离散采样的穹顶式辐射模拟等信号环境构建技术进行简要介绍的基础上,结合卫星导航系统星座设计特点,以卫星运行轨道面为基础,提出了全轨道式卫星导航室内立体信号环境构建方法,对该方法的基本原理与技术途径进行了详细的论述,并以GPS卫星星座为例,给出了可二维旋转的半圆轨道组合的立体信号环境构建方案,解释了在此条件下可对地球表面任意一点位置处的各颗导航卫星信号来波方向信息进行精确复现的机理.该技术具有模拟精确度高、测试完备性强、应用适应面广等突出优点,适合于对空间信号来波方向检测条件严格要求的测试应用.
  • 摘要：精密单点定位算法(Precise Point Position,PPP)是一种利用高精度卫星星历和钟差,采用非差模型进行单点定位的方法,其处理已经达到了dm级到mm级的精度,一般静态处理外符合精度cm级,动态处理精度dm级.与静态PPP相比,动态PPP在多路径效应、对流层延迟改正等误差改正方面更为复杂,在探测、修复周跳和整周模糊度的确定方面也更为困难.由于动态PPP与静态PPP的的处理方式之间的差异性,导致PPP不能在复杂情况下进行动态与静态算法之间灵活切换.本文利用数字广播电视信号(DTV),和惯性测量模块(IMU),对PPP算法中载体运动状态进行辅助评估,设定一定阈值,利用DTV与IMU耦合模型修正并解算出相关状态矢量值,通过阈值判定校正,从而解算出载体运动状态,再利用相关PPP算法进行定位求解.结果表明,一般情况下PPP动态或静态的算法应用场景是固定的,本文提出的辅助测量分析方法可以运用在各个场景中,解决了运用PPP定位算法的灵活性限制的问题.
  • 摘要：本文针对目前已经建成的美国WAAS(Wide Area Augmentation System)和日本MSAS(Multi-Functional Satellite Augmentation System)两个在不同地区建立的星基增强系统,简要介绍了SBAS的组成与功能,对RTCA规定的增强与完好性电文进行解析,并研究卫星轨道、钟差、电离层延迟的处理流程,基于国际GNSS服务组织(IGS)提供的站点GPS实测数据,下载WAAS电文及采集MSAS电文数据,对WAAS和MSAS在服务覆盖区域内外的增强服务定位精度进行了对比分析.结果表明,在WAAS和MSAS服务覆盖范围内,与GPS基本导航服务相比,SBAS定位可实现20%到50%的精度提升,而在WAAS和MSAS服务覆盖范围外,精度提升有限,甚至变差,经分析是由于在区域外采用SBAS电离层改正参数效果不佳,而且距离越远,精度改善程度越差.基于无电离层组合模式的双频载波精密单点定位收敛后一般可实现60%以上的精度提升,本文也给出了多方面的解决方法.
  • 摘要：随着我国社会经济的快速发展,传统车辆定位监管系统的运行,受限于定位精度,在特定的场景中,无法提供更为精准的车辆监控定位.同时,随着环卫车辆数量增加、种类增多,如何科学、高效地监管环卫车辆,成为当前需要研究和解决的问题.本文基于高精度定位,运用现代化信息技术手段,建设环卫车辆监控平台.该平台基于智慧城管云平台,综合利用GPS卫星定位、北斗定位系统、地理信息系统、视频监控等相关技术,获取环卫车辆实时位置、告警数据、作业状况等各类监控信息,并进一步结合道路信息生成环卫车辆作业预案,完成环卫车辆任务调度.同时,平台结合天气状况、道路等级、环卫作业标准等,分析环卫车辆作业质量,实现全方位车辆监管的动态化、数字化、网络化和空间信息可视化,最终为各环卫部门提供一体化的环卫车辆监管服务,提高环卫车辆管理和执行作业任务的效率,降低作业成本.
  • 摘要：在城市环境中,周围高层建筑引起的多径和非视距(Non-line-of-sight,NLOS)信号的影响较为严重,导致全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的定位性能较差.为减小或消除这些影响,已有多种技术被提出,例如基于接收机的信号处理设计,复杂的天线设计,观测量质量检验等.这些方法存在一定的缺点,例如信号处理较为复杂或者需要硬件支持.此外,这些方法对NLOS接收造成的误差没有显著提升效果.矢量跟踪是一种检测NLOS信号的有效技术.信号跟踪和导航解算的结合使得矢量跟踪对信号干扰和衰减具有更强的抑制作用.已有的研究主要集中在NLOS接收信号的检测和消除.然而,在城市地区信号遮挡较为严重,卫星的可用性是一个关键问题.NLOS信号的消除会进一步降低卫星可用性.因此,本文在使用矢量跟踪技术检测到NLOS信号后,对其误差进行修正并应用于定位解算.由于矢量跟踪根据测量值和系统方程估计伪码延迟,因此环路不会锁定NLOS信号,并可从相关器输出值中提取NLOS的修正量.为验证所提方法的性能,使用视距信号消除算法模拟NLOS接收信号.该算法从接收信号中提取一路视距信号并在加入一定延迟后重新加入原始信号.结果表明,NLOS信号的检测和修正能在没有额外辅助的前提下精确检测NLOS信号且能显著提高定位性能.
  • 摘要：本文设计了多源导航仿真验证平台中一种典型应用场景——铁路场景的设计方法,完成了多源导航仿真验证平台的架构设计,着重介绍了基于Qt的平台控制界面的设计、STK(Satellite Tool Kit,卫星工具包)场景的设计以及基于数据库的系统数据交互的设计.最后,基于本文设计的3D铁路场景中预设的五种典型应用阶段的五种导航手段(或传感器)的合理利用通过计算给出最优的导航结果,并给出导航手段(或传感器)的可用性分析和精度评估的结果.仿真结果表明,本文设计的一种铁路场景的多源仿真验证平台建成后能够贯穿导航产品开发的全生命周期,从用户需求分析、前期仿真、设计、算法验证,到半物理仿真与验证,直至成品的测试,在各阶段都可以进行充分的论证,可为用户提供半制定化的相关服务.
  • 摘要：低轨(LEO)卫星由于其轨道低、位置变化快且成本较低等特点常被用作通讯卫星,作为目前的商业和科研热点之一具有很大的发展潜力.目前在轨LEO卫星数量庞大,如果能将其运用到导航、定位、授时服务中将有效提高传统GNSS服务的质量.本文针对LEO通讯卫星用于GNSS增强定位中存在的算法研发、应用验证等数据仿真问题研究了观测值仿真中的各类误差的建模方法,给出了数据仿真流程,实现了对卫星真实运行情况的还原.提出了结合BDS广播星历基于STK软件对GNSS和目前常用的LEO卫星星座进行仿真的方法,分析了不同轨道类型的LEO卫星对定位增强的效果,最终选取铱星(Iridium)系统6个近极轨道、各轨道面11颗星座的模型作为研究对象.本文利用LEO卫星和BDS加入误差模型后的仿真观测值对LEO卫星增强定位的效果进行验证.实验表明,加入LEO卫星可以有效改善定位时卫星的几何分布PDOP值.研究结果对未来合理利用大量在轨商用LEO卫星提供参考,具有一定的实用价值.
  • 摘要：随着5G通信技术的发展,TDD制式发展迅猛.而传统基于FDD制式的闭环跟踪方法已无法满足室内定位的需要.针对上述问题,本文提出了一种对时分码分正交频分复用(Time&Code Division-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,TC-OFDM)信号间歇跟踪的开环跟踪方法.仿真和实验结果表明,该算法可使TC-OFDM定位接收机以在较小的占空比下稳定跟踪信号,实现更好的跟踪精度性能.
  • 摘要：高集成、模块化、嵌入式的低成本惯性/卫星组合导航系统被广泛用于导航位置信息的确定,低成本惯性传感器表现出的误差可通过卫星提供的信息进行修正补偿.针对依据动态过程中低成本惯性/卫星组合导航系统的先验信息,无法设定常规扩展卡尔曼滤波器中测量噪声和过程噪声固定参数,导致定位精度提升有限的问题.提出一种修正新息自适应滤波和渐消自适应Kalman滤波的方法,同时适应过程噪声协方差和量测噪声协方差,达到有效抑制滤波发散的目的；通过推导15状态组合导航系统状态方程,给出低成本惯性/卫星模型；利用Rauch-Tung-Striebel(RTS)平滑器,采用15状态扩展卡尔曼滤波器作为后向滤波器,提高事后导航系统确定的精度,进而最佳动态估计位置信息.飞行器仿真结果表明,相较于常规扩展卡尔曼滤波器,自适应平滑滤波器具有较好地动态跟踪能力以及更好的鲁棒性和稳定性,有效提高低成本惯性/卫星组合导航系统的精度和可靠性.
  • 摘要：自上世纪60年代科学家发现电离层扰动与地震发生具有关联性以来,震前电离层TEC与NmF2扰动就成为了一个新的地震预测的研究方向.随着全球定位系统(GPS)的建立和不断完善以及21世纪头10年,各国建立的专门用于监测电离层变化的空间系统投入使用,人们对于地震和电离层扰动之间的关系认识更加深刻,研究方法更加多样化,研究成果更加全面和可靠.本文介绍了地震前电离层TEC和NmF2扰动的研究方法和结论.
  • 摘要：随着民航运输业的迅猛发展,空中交通流量急剧增加,飞行安全问题日益突出,广播式自动相关监视(ADS-B)由于可以提供空-空、地-空监视而显著提高飞行安全性水平,在民航运输及飞行训练中得到广泛的应用,是民航新技术重点推广的未来主流监视技术.目前,ADS-B过于依赖GPS导航数据源存在精度低和可靠性差的问题,理论上可以通过基于北斗Ⅲ号的CORS差分站地基增强定位技术提供更精确的位置数据来提高ADS-B导航性能.本文设计了基于北斗Ⅲ号CORS站地基增强定位差分技术的ADS-B系统,以此搭建系统原型机并进行了静、动态测试和数据分析.结果表明本文所设计的ADS-B系统,能实现实时dm～cm级ADS-B导航数据源,系统稳定、准确、可靠运行,可为后续进行ADS-B的性能优化和适航产业化工作提供支持.
  • 摘要：随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的不断发展,各类基于GNSS的差分服务系统层出不穷,广泛地服务于不同需求的用户.广域差分系统主要通过GEO卫星广播等方式,能够同时向大面积服务范围内的用户提供实时差分服务,提升GNSS的实时服务性能,由于覆盖范围和实时性的优势,广域差分系统被广泛建设应用.目前使用中的广域差分系统,可以根据建设需求分为两大类:一类为面向实时高生命安全和完好性需求的星基增强系统,另一类为面向高精度需求的广域精密定位系统.本文通过对比两类系统在建设需求、系统架构、服务性能、标准规范等方面的差异,总结分析二者技术体制的不同之处,探索两类系统可能的技术发展和研究方向,期望对后续研究和工程实现能够有所帮助.
  • 摘要：在GPS坐标时间序列分析中,合理、有效地对缺失数据进行填补是必须要解决的现实问题.当今学者研究大多采用基于纯数学模型的插值算法,如正交多项式法、三次样条法、拉格朗日法等,这些算法没有考虑到GPS坐标时间序列的物理背景.为了解决上述问题,本文将一种基于数据驱动的的RegEM算法应用于GPS坐标时间序列,该方法不依赖于外部数学模型,不引入外部先验信息,已经广泛应用于气候数据补缺填补.本文分别采用不同缺失比例的数据,比较RegEM与传统方法的插值效果.实验表明:对于不同缺失比例的数据插值,该算法插值效果均优于传统方法,在大量数据缺失的情况下优势最为明显.
  • 摘要：随着计算机视觉科学领域的逐渐发展,视觉导航技术已经成为继无线电导航、惯性导航等又一稳定可靠的导航手段.视觉导航技术具有高自主性、无源性、低成本性等特点,并且可以很好地解决电磁干扰等问题,既可以作为一种独立的导航手段,又能够与现有的导航方式相结合,互为补充.视觉导航技术的核心是视觉定位技术,如何有效提高视觉定位精度是当前所面临的重要问题.现有的视觉定位技术分为基于自然场景识别和基于人工地标识别两种.基于人工地标识别的方式通常具有更高的识别率以及更好的鲁棒性,而AprilTag系统正是其中的佼佼者.AprilTag具有很好的开源特性,可以通过对源代码的修改来实现不同的算法,满足不同场景的需求.本文首先对相机进行标定,并设置合适的AprilTag图标,在此基础之上,修改核心算法,满足基于图标坐标系的相机定位要求并进行实验.实验结果表明,在提供少量先验信息的条件下,可以得到较高精度的相机定位坐标,并且距离图标越近,其定位精度越高.
  • 摘要：全球定位系统干涉反射测量是一种新型的遥感技术,可用于估算近地表土壤水分含量.为解决GPS卫星的有效选取和模型最佳输入变量问题,本文提出了一种基于实时滑动窗口的地表土壤含水量估算方法.首先通过低阶多项式拟合,分离GPS卫星直射和反射信号；再建立卫星反射信号正弦拟合模型,获取相对延迟相位；然后建立滑动窗口,选取各卫星的相对延迟相位,确定模型的最佳输入变量集.最后通过支持向量机模型实现土壤湿度的滑动式反演.经美国板块边界观测计划PBO提供的监测数据,对比分析利用滑动窗口和没有利用滑动窗口反演土壤湿度的效果.经实验表明:土壤湿度问题可作为非线性事件处理,采用实时滑动窗口反演是可行和有效的.
  • 摘要：NQI资源融合了国家计量、标准、检验检测、认证认可四类资源,实现资源共享.导航产业是我国战略性新兴产业,其技术发展与人们的生活息息相关.但目前存在关键技术参数缺乏沟通、联动,因此,开展卫星导航产品NQI资源库分析,通过采集卫星导航产业示范应用数据,按照详细的参数、性能指标进行分类整理,建成导航行业示范应用数据库以及卫星导航产品标准库,有效提高信息开放共享程度,是对卫星导航行业进行示范应用的一次重要探索.
  • 摘要："北斗二号"卫星导航系统是中国自主研发的定位导航系统,不仅能够实现定位导航功能,还具备北斗独有的短报文通信功能,使得北斗用户机可以在卫星覆盖区域内进行双向通信.但"北斗二号"卫星系统受到单次通信容量和通信频度限制,无法完成语音通信,且体积过大不便携带.本文提出的北斗语音通信多卡用户机的设计方案,是一种新型的智能化、小型化的北斗用户机.本方案将北斗RDSS模块,语音压缩编解码,虚拟多卡通信重发策略,嵌入式软硬件技术,多数据处理接口相结合,在原有北斗用户机通信定位的基础上实现语音通信.其最大的优势是在极端恶劣无移动信号覆盖的环境下,依然可以与外界进行语音通信.结合试验对语音数据进行分析,在极端恶劣的环境中北斗语音多卡用户机能顺利进行较高质量的语音通信.该设计使北斗用户机有了更为广阔的应用前景,为野外测量,救灾抢险等应用提供安全的语音服务.
  • 摘要：针对组合导航系统在军民各领域广泛应用的特点,相对于传统的组合导航系统,本文提出了一种引入载波相位的多状态约束TC-OFDM/INS组合导航算法,用于TC-OFDM室内定位系统.在紧组合系统中,在状态量中加入了多个位置状态,增强了其不同时刻位置之间的关联和约束性,并将载波相位误差添加到卡尔曼滤波器的观测量中,实时矫正INS和定位接收机的误差.最后进行了仿真实验.实验结果表明:对比没有引入载波相位和多状态约束的组合导航算法,本算法能够有效提升定位精度和性能.
  • 摘要：为了解决高灵敏度卫星导航接收机漫天搜星的问题,本文介绍了一种基于高灵敏度卫星导航接收机(FPGA+DSP)的GPS历书解算和卫星可见性预测的方法.根据高灵敏度卫星导航接收机的特点,在GPS卫星信号较弱的时候(-140dbm)接收机启动弱信号捕获,此时接收机的载波多普勒搜索步进约为二十赫兹.如果不能有针对性的去捕获可见的GPS卫星信号,那么接收机将会耗费大量时间在当前位置和当前时间不可见的GPS卫星信号捕获上.根据GPS卫星历书可以求解出GPS卫星的概略位置,如果此时还能获得接收机的概略位置,那么接收机就可以通过DSP中的仰角计算函数解出GPS卫星的仰角.根据计算出的GPS卫星仰角信息就可以判断出GPS卫星的可见性,从而接收机可以有针对性的捕获那些可见的GPS卫星信号同时放弃捕获那些不可见的GPS卫星信号.利用思博伦卫星信号模拟器进行测试和验证,接收机根据GPS卫星的历书信息可以正确的解出GPS卫星的位置,同时由接收机的概略位置得到GPS卫星仰角信息.测试结果表明,接收机计算得到的GPS卫星仰角和模拟器上的GPS卫星仰角误差范围在1度以内,因此可以满足GPS卫星可见性预测的要求.
  • 摘要：随着移动便携设备的快速发展,人们对于室内位置服务的需求迅速增长.Wi-Fi、蓝牙等技术的应用使得二维定位的精度已经达到1米甚至更加精确的程度.但是对于用户高度的测量大部分还是依赖于差分气压测高,这种测高的方法不仅需要在每个室内场景布设气压基准站,而且复杂室内环境下该方法在用户所处楼层的判断以及楼层切换方面具有较低的鲁棒性.随着5G网络的快速发展,未来的5G网络与现有的网络相比将更加的致密化,且配备阵列天线的智能天线将在这些网络中发挥重要作用.据此本文提出了一种在未来5G致密化网络的情境下,利用节点的阵列天线获取的DOA(Direction Of Arrival)结合二维定位结果,准确计算用户高程并判断楼层,并结合移动设备自身传感器和地图信息,实现用户楼层准确切换的方法.实验结果得到的高程误差约0.5米,优于现有的差分气压测高技术.
  • 摘要：本文主要描述了基于北斗导航的车辆监控系统整体设计方案及服务器应用系统的设计与实现.系统包含车载目标终端、服务器和指挥调度终端三部分,通过计算机网络、北斗卫星通信链路来连接的总体架构,描述了服务器应用系统的技术架构设计,采用J2EE技术架构、B/S模式来开发应用系统,实现了车辆基本信息的管理、申请、审批、设置行车路线等车辆管理的业务需求；实现了车辆定位、查看车辆信息、查询车辆分布、区域查车、查询历史轨迹、轨迹回放、电子围栏、越界告警、发送信息等车辆监控的业务需求；实现了维护未处理告警、已处理告警、新区域设置、已设置区域、设定路线与路线列表的告警管理的业务需求；实现了里程统计查询、报警统计查询、发送信息查询、车辆状态查询、位置数据统计查询等统计查询功能.
  • 摘要：随着卫星通信和卫星导航技术的发展,在进行卫星通信的同时实现卫星导航功能的趋势已经十分明显,这就需要设计通信与导航一体化系统.随着卫星通信速率的提升,单载波的传输体制实现高速卫星通信面临频谱资源不足、系统实现困难等问题,传输能力受到了较大制约,未来卫星通信系统必然会采用多载波调制技术来代替单载波调制技术.通用滤波多载波UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier)作为一种面向5G(5th Generation)的多载波调制技术,它克服了经典OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)技术存在的对载波频偏敏感等不足,适合于高速卫星通信系统.由于UFMC具有良好的应用前景,本文将UFMC技术应用于卫星通信与导航系统中,设计一种基于UFMC的通信与导航一体化系统.针对一体化系统的结构,给出了基于训练符号的测距方法.在一定的信道条件下,对系统的通信性能和测距性能进行了仿真分析,从仿真结果来看,系统具有良好的误码率性能和测距精度.
  • 摘要：三频精密单点定位(PPP)无电离层组合模型的线性组合系数有无穷多组,最优线性组合系数的选取差异会影响PPP精度,目前学者在选取最优组合系数时少有考虑北斗导航系统(BDS)三个频点上伪距噪声量级差异,本文提出了顾及BDS三个频点上伪距噪声差异选取最优组合系数的方案.以此为背景,采用实测数据进行北斗双频常规模型、未顾及噪声差异的北斗三频模型以及顾及噪声差异的北斗三频模型的静态浮点解PPP试验.结果表明,与北斗双频常规模型相比,未顾及噪声差异的北斗三频模型在平面定位精度上提高了30%,顾及噪声差异的北斗三频模型在平面定位精度上提高了36%.
  • 摘要：汞离子微波钟具有优异的频率稳定度和极低的漂移率,能够实现长期连续运行和小型化,是新一代地面守时和空间应用原子钟的理想选择.现有汞离子微波钟真空系统是由分子泵维持,体积、功耗都很大.为了实现真空系统的小型化,我们研究了吸气泵维持密封真空系统的方法,设计并研制出采用密封真空系统的小型化汞离子微波钟样机,体积为16.4L,重量15.1kg,功耗66W.该样机的密封真空系统已经维持了一年；通过与氢钟比对,测得短期稳定度8×10-13/τ1/2(τ=1～104s),天稳定度优于4×10-15.
  • 摘要：高精度的GNSS动态定位一般采用RTK定位技术,实时动态定位精度可以达到厘米级.传统RTK作业要求测量对中杆上的圆水准气泡居中,这种测量方式对测量员要求较高,并且在一些应用场景中RTK作业很困难甚至无法作业,例如墙角、陡坡位置等.随着市场要求不断提高和惯性传感器的不断发展,RTK倾斜测量技术应运而生.目前比较成熟的RTK倾斜测量技术方案主要有:"加速度计+磁力计"方案、RTK后方交会方案、"加速度计+陀螺仪"方案."加速度计+磁力计"方案的核心技术是利用加速度计和校准后的磁力计提供准确载体姿态角.RTK后方交会方案采用传统后方交会定位技术."加速度计+陀螺仪"方案其核心技术是利用加速度计和陀螺仪计算并维持姿态角,并结合GNSS速度、位置和航向信息计算维持航向角.本文将对以上几种方案技术在精度、操作体验、成本和实现难度等几个方面进行对比分析,分析结果表明:"加速度计+磁力计"方案容易实现,但磁力计易受干扰,需要频繁校准；RTK后方交会方案只采用GNSS定位技术,模型成熟可靠,易实现,成本低；"加速度计+磁力计"方案测量精度和可靠性高,但实现复杂,成本较高.
  • 摘要：由于民用GNSS信号是公开的信号结构,受到恶意袭击时非常脆弱.欺骗式干扰是恶意干扰的一种,其结构越来越多样且隐蔽性很强,特别是诱导式欺骗干扰,甚至在跟踪环不失锁的情况下,能完全控制传统的卫星导航接收机,引导目标接收机出现错误的定位.本文利用早码和晚码支路相关值分别等于即时码支路相关值一半的特点(EPL),提出一种新的码跟踪环相关峰异常的单天线欺骗式干扰检测方法.首先介绍了所提出的方法,并定义一个合理的检测参数.然后使用美国德克萨斯州大学无线电导航实验室含欺骗式干扰的实采数据,对不同类型的欺骗式干扰进行实验分析,并与Ratio算法进行性能比较.实验结果表明,本文方法对于不同的欺骗式干扰均有效果,且检测性能比Ratio算法更优.
  • 摘要：随着北斗卫星导航系统在全球的建设发展,北斗RDSS通信技术在各领域的应用也越加地成熟和广泛.本论文将北斗短报文通信技术应用于语音通信当中,通过将语音数据进行压缩、分包,分包后的语音数据通过北斗多卡终端依次传输,最后由接收端完成语音数据的解码并控制语音数据包的丢包补传,最终实现完整语音数据的传输.论文的目的是实现在特殊场合紧急情况下的语音报文传输,解决文字输入即时性差的缺陷.
  • 摘要：研究在声波定位中基站布局对定位精度的影响.该论文对声波定位中精度的影响进行分析,得出在声波定位时的影响因素,即基站的几何布局与定位误差之间的关系；对基站布局进行各种不同情况的设计；然后利用几何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)对不同基站几何布局情况进行评定,仿真分析和对比不同几何布局方案对定位精度影响差异,找出最佳的基站布局方案并对比分析传统的布局的不足.布局方案对比结果表明,合理的基站空间布局可以有效的减少因为空间几何布局对定位精度的影响.同时,在定位基站几何布局已定的条件下,了解这种定位系统对不同空间位置上目标的定位误差分布,可以有效地使用这种定位系统,精确地对目标进行定位和跟踪.
  • 摘要：近年来武汉地区暴雨频繁发生,对人民生命财产造成了重大危害.暴雨的发生与大气可降水量有很大联系,上世纪80年代国外学者Askne构建了地基GPS反演大气可降水量模型,随着研究的深入,GNSS探测大气可降水量的精度不断提高,目前可达到1.5mm.如今,GNSS反演大气可降水量技术已步入成熟,逐渐被应用到各个研究领域.本文重点分析了武汉地区几次暴雨前后空气中大气可降水量值(PWV)及其变化特征,把处理GNSS数据得到的PWV值与NECP数据得到的PWV值进行对比发现两种数据变化趋势一致,但存在系统性误差；再与探空气象站得到的Radio Sonde PWV值进行比较,发现两种数据基本吻合,且数据之间差值在毫米级.结果表明,GNSS技术能准确反演出暴雨前后空气中的大气降水量的值,并能提供暴雨发生前数小时的降水量变化序列,几次暴雨发生前空气中可降水量都急剧增加,在短时间内达到峰值,随着暴雨的减弱大气中可降水量逐渐减少,回归到正常水平.本文根据对GNSS技术反演的大气可降水量值进行分析,进一步验证GNSS技术反演大气中可降水量的准确性和可靠性,并根据暴雨发生前后空气中可降水量值变化特点,可对暴雨进行预警.
  • 摘要：弹载接收机要实时计算出弹体所在的位置,并向控制系统发送定位信息,控制系统根据定位信息和弹道参数对弹体运动进行修正,使得导弹位置和理想弹道之间的偏差最小以实现弹道修正.但弹体在飞行过程中会产生旋转,天线会存在朝向地面的状况,这将造成个别卫星信号弱、载噪比低、导航电文解码误码率提高等诸多问题,针对这些问题,本文深入研究了GPS自辅助载波跟踪环路算法.利用弹载接收机自身的定位信息,预测可见卫星的多普勒频率,并将弱星的多普勒频率预测值通过α-β滤波器反馈到其跟踪环路中,用多颗星的信息辅助单颗卫星,提高跟踪精度.所有先验信息在可见卫星大于等于4的完备条件下由接收机自主获得不需要外界惯性导航器件辅助,即称之为的"自辅助".文章建立了载波多普勒估计的具体模型,并通过钟飘消除算法消除晶振引入的误差,基于DSP给出该算法的具体实现.实验结果表明,当定位系统中有弱星参与时,本算法可以有效改善跟踪环路性能,提高接收机的导航定位精度.
  • 摘要：时频信号由原子钟产生.在时频系统中,系统输出时间频率信号需要保持连续性和稳定性,所以需要建立备份钟系统,与工作钟保持高精度的同步.为了更好地控制主钟系统,本文构建了一个工作钟和备份时钟一致性的测试系统.通过同步算法并开发相应的同步软件,对主备钟差进行了预测,自动计算给出相位微跃计的调整量,实现了主备原子钟的相位和频率同步.测试了不同驾驭周期下系统的控制准确性.测试结果表明,主备时钟频率控制算法可以将主备原子钟之间的偏差保持在±0.3ns,达到了设计要求.
  • 摘要：地磁导航作为近几年新兴的导航方式,其自身的隐蔽性,自主性,高鲁棒性相比于传统导航方式有着诸多优势.要实现高精度的地磁导航,离不开对地磁场的精确测量.针对飞行器在飞行过程中频繁进行姿态变换的现状,相比于只考虑磁力仪测量误差和软硬磁误差的常规建模方式,本文引进涡流磁场进行一体化建模,并采用EKF(Extended Kalman Filter)算法进行误差补偿.仿真结果表明,相比于不考虑涡流的模型,含涡流的一体化模型在频繁做姿态变换的飞行器磁场补偿中,有着更高、更稳定的补偿精度.
  • 摘要：卫星授时系统中所采用星载钟的性能是实现高精度授时的重要保障,而钟差是精密授时的重要误差源.本文提出了基于钟差差值数据的LM-BP神经网络模型,首先通过对原始钟差数据做一阶差分处理,以降低数据的复杂度,然后采用LM优化算法,改善BP网络易陷入局部最优的缺点,充分利用神经网络的自主学习能力对GPS卫星钟差进行短期预报,并与灰色系统模型进行比较.选取IGS提供的精密钟差数据进行试验,结果表明,该模型泛化能力强,预测效果较好,短期钟差预报精度均在1ns以内,能够满足实时钟差预报的需求.
  • 摘要：传统的电动车防盗定位终端集成了GPS、网络传输、计算机等技术,一般是通过GPS对电动车定位,然后利用网络传输部分将定位数据上传至互联网或者转变为定位短信.传统的电动车智能系统终端一般定位为防盗器,主要作用是提高找回电动车的几率.本文提出的基于北斗/GPS双模卫星定位系统的新型电动车定位终端是一种新型的智能化电动自行车管理终端,主要作用是对电动车位置、速度实时监测及状态管理.本文设计不仅可以用在电动车管理方面,还可以适当修改后扩展到轿车、客车、货车等民用军用领域.
  • 摘要：对流层延迟是精单点定位中的一项重要误差源.在计算天顶对流层延迟时,干延迟一般用模型直接计算,而湿延迟则通过设置参数在定位过程中一并估计,若考虑大气各向异性,需同时估计梯度参数.本文以分段常数模型估计对流层延迟,分析梯度估计与否以及梯度参数设置的时间分辨率对定位结果的影响.采用17个中国陆态网GNSS站6年数据进行单天静态精密单点定位解算,结果显示在加入梯度参数后,坐标解的南北分量与东西分量变化基本都小于10mm,高程方向解变化较大,在特定的时间段内大于10mm;分析水平与高程方向坐标解的差异,发现梯度参数加入引起的坐标序列变化与测站的地理分布联系较为密切.接着进一步采用全球10个IGS站2016年全年的数据,分析不同的梯度参数时间分辨率对精密单点定位解的影响.结果表明采用不同时间分辨率的梯度参数,水平方向和高程方向解的变化在大部分都在2mm以内,而东西向变化的RMS略大于南北向变化的RMS.
  • 摘要：出租车是目前城市快捷出行的主要方式之一,其计程方法主要靠计算编码脉冲来实现.现有的计程系统为单一独立系统,稳定性不高可靠性较差,由于采用单一计程系统,在缺乏参照的情况下会诱发因计程器故障以及人为因素造成的计程结果与实际结果不符的现象.为此,本文详细展示了山东大学自主研发的GNSS/SINS组合导航技术及配套车载高精度定位终端.作为当前计程器的辅助系统,增强了稳定性、可靠性以及多维参照性.系统集成了GNSS与SINS两种导航终端,完成在没有导航信号的情况下,也能实时获取出租车的位置.跑车实验结果表明GNSS/SINS组合导航技术能够应用于出租车计程系统,同时有效提高出租车载客过程中的计程精度和准确度,避免了因计程器故障或人为因素等原因造成的乘客与司机之间的矛盾,更好地保障消费者的合法权益不受侵害,同时也为交通执法部门提供线索,锁定可疑计程器.
  • 摘要：国际地球参考框架为确定和维持地球空间坐标起着重要作用,并为其他区域和全球参考框架提供坐标基准.随着GPS、VLBI、SLR和DORIS等多种空间大地测量技术的发展以及观测数据的积累,建立和维持更高精度的国际地球参考框架(ITRF)已经成为可能.首先介绍了全球和区域参考框架的关系,总结了目前的相关研究进展.然后对建立毫米级参考框架的关键性问题,即基准站非线性变化噪声频谱特征、地球物理效应、地心运动等的成因进行了着重分析,总结了减弱或消除各种非线性变化的方法.针对现代大地测量技术对毫米级地球参考框架的需求,分析了毫米级参考框架建立的必要性,给出下一步的研究重点.最后,对毫米级地球参考框架的建设进行了探讨与展望.
  • 摘要：本文开展了BDS-2/3单频和双频伪距定位实验,比较在PDOP小于6的条件下不同模式的定位精度,得到以下结论:BDS-3卫星单频(B3I)伪距定位时,在E-N-U方向达到3.5m,4m,6m,三维方向精度达到7m.BDS-3双频伪距单点定位在多数测站水平位置精度优于5m,垂直方向精度优于8m.BDS-2/BDS-3组合单频(B3I)伪距定位精度优于B1I,BDS-2/BDS-3组合单频(B3I)伪距定位在E-N-U方向精度分别优于2.5m,2.5m,5m,三维方向精度达到5.5m.BDS-2/BDS-3组合系统的双频(B1I+B3I)伪距定位水平位置精度优于3.5m,垂直方向精度优于6.5m.
  • 摘要：自适应阵列天线在为GNSS接收机提供有效的抗干扰手段的同时,也会对接收机输出的码相位和载波相位观测量引入偏差,从而限制了其在高精度接收机中的应用.为了解决此问题,本文针对STAP波束形成阵列抗干扰算法,给出了一种基于MMSE准则的观测量偏差抑制方法.其原理是在自适应阵列抗干扰天线和接收机导航信号处理之间设置一个FIR维纳滤波器,以此来补偿自适应阵列天线给导航信号带来的失真.在一个HFSS阵列天线模型下进行的仿真结果表明,当FIR滤波器阶数相对较小时,观测量偏差即能得到很好的抑制,从而验证了此方法的有效性和可用性.
  • 摘要：锶光钟作为目前世界上性能指标最高的原子钟之一,测量不准确度已达到5×10-19.光学原子钟结合空间站这种不可替代的实验平台可以将光学原子钟性能得到最大程度上的发挥,对基础科研中许多基本的科学问题作出检验.本文主要介绍了国家授时中心锶空间光钟的研制进展.改进了物理系统的部分设计,首先设计了新的紧凑型真空腔体,在线圈电流为2A时,磁光阱中心区域轴向磁场梯度达到53Gs/cm,满足一级冷却对磁场梯度的要求.还设计了永磁体zeeman减速器,总长为20cm,磁场梯度与通电线圈产生的磁场梯度基本吻合.同时,完成了一级冷却光路系统的集成,将其体积缩小至60cm×40cm×10cm,为一级冷却提供俘获光、zeeman减速光、二维准直激光以及461nm激光稳频光源.
  • 摘要：动量轮是长寿命卫星姿控系统的关键机电部件,其可靠性是影响卫星寿命的重要因素.为实时有效的掌握其健康状态,本文提出了一种基于神经网络—贝叶斯网络融合的在轨健康状态评估方法.该方法将动量轮的健康状态分为健康、良好、故障3个等级,首先基于动量轮设计数据(关键特性、FMEA)利用贝叶斯网络建立网络拓扑结构;接着利用神经网络对地面测试/试验数据进行训练,学习动量轮关键特性参数与其相关故障模式之间的关联关系,利用已知故障数据及专家经验给出动量轮各层故障模式之间的传递关系;最后基于在轨遥测数据,利用贝叶斯网络对模型进行自动推理,实现动量轮实时在轨健康状态评估.该方法能够为动量轮在轨任务规划、故障处理维护等提供决策支持,具有一定的工程应用意义.
  • 摘要：太空中存在太阳电磁辐射、高能带电粒子、等离子体等环境要素.这些环境要素通过电离、原子位移、驻留等方式,对卫星的器部件材料、性能、状态产生不同类型的影响,可能破坏卫星器部件正常工作,造成器件性能下降,甚至损坏,严重影响卫星在轨正常运行,威胁卫星在轨安全.北斗卫星多年在轨运行期间,由于受到空间环境影响,经常出现各类卫星异常,其中卫星载荷异常直接影响北斗用户导航定位的服务性能.地面能够快速处置北斗卫星载荷异常,及时恢复载荷工作状态,可以有效降低载荷异常对北斗导航服务性能的影响.为了实现地面快速处置卫星载荷异常,提出采用多智能体技术,构建北斗卫星载荷异常地面自主处置系统体系结构,根据系统的结构以及智能体的特性,设计系统各个智能体的结构及功能,并建立了基于多智能体的北斗卫星载荷异常地面自主处置系统工作流程.该系统对快速恢复北斗用户导航定位的服务性具有重要意义,为卫星异常地面自主处置系统的发展提供参考.
  • 摘要：智能终端实现更高精度的米级定位需求日趋强烈,但受限于手机的低成本天线以及不稳定的晶体振荡器,现有智能手机定位精度普遍只能达到10米左右.针对GNSS(Global Navigation Satellite System)信号弱、更新率低及静态发散等缺点,惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的高刷新率以及不依赖外界信息的特点使得其成为良好的融合方式,但分析表明手机IMU具有较高的不稳定性以及陀螺仪存在的累积误差,使其很难直接与GNSS相融合.本文目标是利用手机GNSS芯片原始观测量与IMU信息实现高精度定位,通过伪距双差(pseudorange double difference,PDD)与PDR融合算法达到更高精度定位效果.文章首先分析了手机高精度定位的制约条件,再通过建立基于智能手机的伪距双差技术来消除主要误差源,针对PDD在隧道和林荫等复杂环境下信号质量差导致定位不理想的情况,建立误差估计模型加入PDR技术进行误差校正,并实时反馈给PDR系统.最后在多种场景下展开测试并进行了算法的性能分析.实验表明,相较于传统定位技术,PDD-PDR融合算法都能表现出明显的优势,在动静态交替运动和短时隧道条件下都能达到5米的定位精度.
  • 摘要：军民融合是当前新形势下我国治国强军的重大战略,而卫星导航领域是典型的军民融合领域,研究卫星导航领域的管理体制机制对于研究我国军民融合的管理体制具有代表的意义,也是军地协调发展亟待解决的难题.本研究将通过对标卫星导航领域军民融合式的管理体系,从军地双方的视角,借助金登的多源流框架,梳理当前卫星导航领域管理体制机制的现状与主要问题,提出了一种促进军民深度融合、具有一定适用性和延展性的组织架构及管理机制,充分发挥国家主导和市场机制两大作用,抓住民参军、军转民两大关键,进一步推动军、民资源共享、良性互动,旨在为现阶段卫星导航领域军民融合发展以及体制机制改革提供借鉴和参考.
  • 摘要：本文基于ITU-R降雨衰减模型,使用时间概率为0.01%的降雨率,计算了从低纬度到中高纬度地区卫星地面站X波段电磁波的降雨衰减值.其中,X波段电磁波为卫星下行圆极化电磁波(8-12GHz),0.01%的降雨率由实际测量值转换得到.结果显示:(1)低纬度地区X波段电磁波降雨衰减率较大,最大可以达到6.5dB/km,中高纬度地区X波段电磁波降雨衰减率较小,不超过2.0dB/km.(2)对于6个不同纬度卫星地面站而言,当接收天线的仰角从低到高变化时,由于电磁波穿过降雨区的路径减小,降雨衰减值也随之减小.(3)当接收天线处于低仰角时,所有纬度地区的卫星地面站X波段降雨衰减值都比较大,最大可以达到28.9dB.(4)一般而言,低纬度地区卫星地面站X波段降雨衰减值大于中高纬度地区卫星地面站X波段降雨衰减值,但当接收天线仰角较低时,也存在中纬度地区X波段降雨衰减值大于低纬度地区X波段降雨衰减值的情况.通过分析低纬度到中高纬度地区X波段降雨衰减值的特征,为不同纬度卫星地面站合理地设置天线抗衰减余量提供理论数据.
  • 摘要：当前民航应用中,美国GPS L1频点信号是主要使用的卫星导航系统信号.基于GPS的适航标准和航电产品被广泛应用,包括:机载增强系统(ABAS),星基增强系统(SBAS),地基增强系统(GBAS),它们为基于性能的导航(PBN),以及自动相关监视(ADS)提供了应用基础.俄罗斯GLONASS系统已经得到国际民航组织(ICAO)认可,并通过航空无线电技术委员会(RTCA)发布了GPS/GLONASS L1信号机载最小性能标准.随着全球导航系统的发展,特别是中国北斗三代和欧洲Galileo系统的发展,双频多系统(DFMC)标准化工作正在逐步展开.机载卫星导航航电产品属于Level-A安全等级,需要通过复杂的适航认证流程,才能满足民航要求.双频多系统卫星导航最小运行性能标准(MOPS)是相关航电产品研发和适航认证的关键依据文件.本文将参考国际导航标准化经验,给出北斗民航标准化的思考.
  • 摘要：文章介绍了基于冷原子干涉技术的惯性测量传感器的基本原理和研究现状.随着实用化和工程化方面的显著进展,高灵敏度和高稳定性的冷原子干涉型惯性传感器已经可以应用在惯性导航系统中.未来通过替代传统加速度计和陀螺仪,可以形成近乎零漂移、强抗干扰能力的量子惯性导航系统.另外利用高精度冷原子干涉重力仪,将重力场信息引入传统惯性导航系统中,可为载体航行提供自主、无源、高隐蔽性的组合导航系统.
  • 摘要：导航卫星的定轨预报精度除受到观测数据质量、定轨策略的选取及测站的分布等因素的影响外,还受到卫星动力学模型精度的制约.对应厘米量级的轨道精度要求,卫星轨道的摄动模型必须进一步精化,因而一些被忽视的微小摄动力的作用必须予以考虑,在卫星结构和物理属性的分析的基础上研究电磁辐射力、地球辐射压的微小摄动力建模方法,在建立动力学模型时考虑电磁辐射力及地球辐射压摄动因素,进而分析这两种微小摄动力对航天器定轨预报精度的影响.实验结果表明,引入这两种微小摄动力后,导航卫星定轨精度平均可提高约8%,12小时轨道预报精度平均可提高约4%.
  • 摘要：现代导航信号一个明显的特征就是具有导频分量和数据分量,北斗B1C信号一个特色就在于它包含两个分量的基础上采用了不等的功率分配比,针对B1C信号同步研究成为现阶段导航接收机的一个重点.本文在解构B1C信号的数学模型的基础上,比较了信号匹配同步和BOC(1,1)-Like同步方法,在捕获中结合ASPeCT和Bump-Jump对信号处理,同时进行后续跟踪仿真分析.仿真结果表明,在-20dB信噪比的条件下,BOC(1,1)-Like方法能够达到与匹配方法相近的结果,载波跟踪精度相似,码跟踪精度相差0.092,满足在精度较低的条件下使用.
  • 摘要：扩频码广泛应用在码分多址(CDMA)的卫星导航定位系统中,并且起到重要的作用.一方面,扩频码起到区分导航卫星的作用;另一方面,用于测距,其性能的优劣直接影响定位精度.传统的卫星导航系统的扩频存在线性复杂度不足的问题.本文介绍了一种基于Kasami小集合序列的新扩频码,并在相关性、平衡性、游程性、线性复杂度四个方面与传统扩频码(m序列,Gold列,Kasami小集合序列)进行了对比分析,MATLAB仿真结果表明:新扩频码的线性复杂度比传统扩频码更加优良.
  • 摘要：卫星导航接收机传统跟踪方式在低载噪比动态环境及信号短暂遮挡情况下跟踪性能下降易失锁,矢量跟踪将信息处理与信号处理耦合在一起,可以提高接收机在复杂环境中的跟踪和定位性能.本文以C语言软件接收机为平台,研究实现了矢量跟踪算法,建立了基于卡尔曼滤波器的算法模型.利用半实物仿真实验分析了系统性能.结果表明,矢量跟踪算法可以在18dB-Hz载噪比下实现动态信号跟踪.可以在信号闪断的情况下实现载波相位的连续跟踪.
  • 摘要：导航与通信深度融合技术是美国PNT体系论证中的四要素之一.北斗卫星导航系统具有短信息卫星通信功能,但其通信容量受限.若能利用现有的小倾角倾斜同步轨道(SIGSO)丰富的星上转发器资源,发掘其导航与通信应用,使系统在实现导航定位、测速、授时的同时,还能提供位置和时间信息的传输和沟通,可弥补当前地面通信手段(如短波、超短波、移动通信等网络)对边远地区及海上覆盖不足的缺陷,可实现通信的无缝连接.本文提出了一种基于SIGSO卫星的导航与通信融合信号体制设计方法,在不改变现有信号体制的前提下增加通信信号体制设计以实现卫星导航与通信一体化,该通信信号体制既可以与现有的信号体制(导航信号)一起共用一个转发器资源,又可以单独使用卫星转发器资源,在不额外增加硬件成本的前提下实现了导航与通信功能的融合,本文借鉴现有移动通信卫星的信号体制技术,结合转发式卫星导航信号体制特点,发掘现有体制和资源的潜力,融合设计,从系统架构、通信协议、信道设计、帧结构和收发信号处理等方面详细介绍了卫星导航与通信信号体制设计,详细分析了SIGSO卫星通信链路,在此基础上给出了卫星导航与通信信号体制实现方案并进行验证.对于手持终端,可支持最高2.4kb/s信息速率的通信能力;对于车载终端,可支持最高1Mb/s信息速率的通信能力,支持数据、短信息、语音和视频通信功能.
  • 摘要：地球自转参数和卫星轨道属于基准框架内产品,其精度和一致性对于坐标框架的建立与维持具有重要意义.本文推导了北斗卫星精密定轨中地球自转参数估计模型,提出了基于分段线性的高分辨率ERP解算算法,并研究了高分辨率ERP修正的北斗卫星精密定轨方法.实验表明,ERP模型采用1小时分辨率进行精密定轨时,存在明显的6h,12h,24h的周期性;采用8小时分辨率进行精密定轨时,解算的ERP精度明显提高;经过高频ERP修正的精密定轨,所有卫星定轨精度都有10%-30%的提高,其中GEO卫星提高最小,为19%,IGSO卫星提高23%,MEO卫星提高27%.
  • 摘要：本文阐述了提高干扰方向识别精度的两种方法——通道一致性的实时校正和空间相关矩阵的对角加载.实时校准基于校准信号源、温度传感器及信号处理网络,获取各通道幅相误差,实现实时校正.空间相关矩阵估计值与真实之间的偏差随着干扰信号的增强而变大,进而导致小特征值扰动加剧,严重影响干扰方向识别的精度.对角加载可以减少空间相关矩阵特征值的扰动,能够改善阵列性能及方向图畸变,提高干扰方向识别精度.测试结果表明,以上方法有效地提高了干扰方向识别精度及稳定性.
  • 摘要：列车控制系统是保证铁路安全运输的核心,其中列车定位是实现列车控制的基础技术.本文将卫星定位技术引入列车控系统,结合列车控制系统定位特点,提出了卫星定位技术在列车控制系统的应用方式和方法.结合铁路电子地图的研究,确定了轻量化列车控制系统总体构架及安全定位方式,形成了基于卫星定位的列车定位技术.基于卫星定位技术在列车控制系统中的应用,本文提出了一种轻量化列车控制系统,通过该研究减少了列车控制地面设备布置数量,降低了列车控制系统成本和维护工作量.该系统按设备可分为三部分:中心设备、车载设备及轨旁设备.同时,本文对卫星定位技术在工程中存在的风险如隧道等影响卫星定位的情况进行分析并给出了相应的解决方案.
  • 摘要：转发式欺骗干扰具有系统搭建容易,干扰实施方便等特点,使得GNSS用户接收到虚假的定位信息.为了有效检测转发式欺骗干扰,本文依据接收机捕获结果中伪码相关峰呈现三角形的特点,提取相关三角形两侧斜率值,结合快速傅里叶变换(FFT)快速捕获算法,提出基于伪码相关峰斜率正负跳变和斜率峰值等间隔分布的转发式干扰检测方法.该方法根据相邻伪码相关峰斜率峰值为码相位周期整数倍等间隔分布来检测转发式干扰,通过仿真实验可以得到,该算法能够有效地检测出转发式干扰信号.
  • 摘要：全球卫星导航定位系统以其高精度、自动化等各种显著优点得到了广泛的关注.全球卫星导航系统除传统的导航和定位功能外,其全球卫星导航系统干涉反射法(Global Navigation Satellite System interferometric reflectometry,GNSS-IR)也越来越受到重视.这是一种介于被动遥感与主动遥感之间的新型遥感探测技术.而信噪比(SNR)数据作为GNSS-IR技术进行反演的原始数据,其数据质量决定了反演结果的准确性,有着重要的意义.本文通过观察GPS站台监测的信噪比(SNR)数据,对信噪比的时空特征这一问题进行较全面的分析和讨论.从武汉大学IGS数据中心获取的四个监测站点2014年至2017年的数据进行了研究,主要包括观察短周期和长周期下信噪比的变化规律;相近邻站点间信噪比的变化特征;对不同卫星间信噪比之间进行比较,分析多卫星间观测数据的差异;观察不同高度角下信噪比的收益和多路径效应对信噪比的影响.最后通过分析发现得到了不同条件下信噪比的时空分布特征,并发现了卫星高度角和多路径效应等因素对信噪比数据质量有着重要的影响.
  • 摘要：基于压缩感知的干扰测向技术由于对相关干扰不敏感,测向所需数据量少,成为当前卫星导航干扰对抗研究中的新技术之一.然而工程应用中,如果部分天线阵元出现显著幅相特性偏离,将恶化压缩感知测向性能.本文基于M-估计和箕舌线曲线特性提出一种稳健的压缩感知干扰测向技术.使用加权循环迭代,降低乃至消除存在显著偏离误差阵元对干扰测向的影响.仿真结果表明,基于M-估计的压缩感知干扰测向稳健性高,在部分阵元出现显著幅相特性偏离仍能得到高精度的测向结果.
  • 摘要：研究分析了适用北斗卫星的光压模型,详细阐述了BERNE不同参数模型对BDSGEO/IGSO/MEO卫星定轨精度的差别.并讨论了北斗导航卫星的偏航姿态对GEO卫星的影响.对北斗GEO卫星进行偏航姿态调整,比较分析了在动偏和零偏姿态模式下对GEO卫星定轨的作用.用BERNE5参数和9参数计算结果显示,BERNE5参数模型适用于BDS的MEO/IGSO卫星定轨,可以分别使定轨定轨精度达到11.2cm和5.9cm.BERNE9参数模型可以提高BDS的GEO卫星的定轨精度,整体精度提高了9.9%.在零偏姿态模式下可以显著提高GEO卫星的绝对轨道精度,对高轨卫星法向的定轨精度提高明显.
  • 摘要：GNSS(全球导航卫星系统)应用产业已经逐渐发展成为一个全球性、多领域的高新技术产业,并且已向多模多频兼容、实时高精度定位的方向发展,以实现更稳定、更可靠、更安全的定位导航服务.本文设计了一款多模多频高精度GNSS导航接收机基带芯片"高精一号",并基于SMIC55nm CMOS工艺流片验证成功."高精一号"采用多核处理器架构,兼容GPS、北斗二号(BeiDou-2)、北斗三号(BeiDou-3)、GLONASS、GALILEO、QZSS和SBAS系统的多个频点的信号,支持地基增强系统RTD和RTK高精度定位.本文详细介绍了该多模多频高精度GNSS接收机基带芯片的总体设计思路和其中涉及到的多模多频高灵敏度兼容捕获引擎、兼容跟踪引擎、LDPC译码器设计以及高精度RTK算法等关键技术.最后,通过实际样片接收实际天线的多模多频导航信号,以及千寻提供的差分参考信息验证了设计的有效性,通过统计定位误差,证明了"高精一号"接收机具备实时高精度定位功能且精度达到了厘米量级,满足面向车载自动驾驶和行业应用市场的定位需求.
  • 摘要：随着人类探索海洋的脚步越走越远,水下导航成为人们关注的重点.当前主流的水下导航方法包括超短基线或长基线声学导航定位,其采用的都是有源的方式,并且作用距离有限,尚不能满足水下移动平台的导航需求.水下的惯性导航方法由于其误差累积特性,无法满足长时间的导航需求.本文提出了一种能够应用于水下移动平台的无源组合导航方法,将水下声纳、北斗卫星导航、惯性导航三种手段组融合,实现静默式水下导航.该方法通过水面浮标对水下平台进行位置校准,水面浮标通过北斗系统进行校准,同时结合惯导数据进行导航.通过湖上试验对该方法进行验证,对湖上的水下采集数据进行分析,结果表明:该方法能够解决深远海无岸基设备的水下导航问题,定位精度与浮标及水下平台所采用的惯性导航性能关联程度较高,作用距离与声纳水下通信距离保持一致.该方法的定位精度与北斗的定位精度、惯性导航性能、海况、浮标内惯性导航特性、水下平台深度等多种因素有关.根据实验结果可以证实该方法的有效性,同时也给出该方法在实现过程中的一些限制条件.随着硬件产品的小型化、低功耗、高性能提升,该方法对水下移动平台导航的潜在作用将不可估量.
  • 摘要：目前尚无解析式的方法来评估整数最小二乘的成功率,常用的比较实际的方法是采用基于近似的方法.本文对比较常见的几种近似方法进行比较和分析.为了找到一种更好的近似方法,分析了影响成功率近似的几个重要因子.本文基于广义的整数自举估计提出了一种更好的成功率近似方法,可以实现比现有其他方法更好的近似.
  • 摘要：随着室内定位技术的快速发展和公众日益增加的潜在需求,结合当前室内定位技术的发展与应用现状,调研国内外各成熟室内定位公司定位系统建设与应用模式,从室内定位关键技术、定位环境部署到示范系统建立等技术角度开展地图、部署、定位到系统的深入研究,形成符合不同定位场景和不同定位需求快捷实用的构建室内定位导航服务系统的综合解决方案,并建立示范应用系统验证该方案的有效性,力求拓展研究深层面的智慧位置服务.
  • 摘要：本文着重分析了影响光抽运铯原子钟寿命的因素,认为激光抽运型铯原子钟的寿命主要取决于铯泡充铯量、铯束管吸铯剂、激光二极管寿命三个因素.另外,全寿命周期内激光的光强稳定性、激光系统的长期稳定锁定能力(自动稳频及参数自恢复)是影响整机指标的关键因素,因此也被纳入寿命研究的范畴.经过不断研究与改进,我们采用发散角在1°～3°的准直器,8g充铯量,可以保证10年以上的使用寿命;采用"集中式"与"分散式"吸铯剂,吸铯年限＞10年;计算激光二极管激活能,改进设计和生产工艺,激光二极管失效年限＞25年;激光自动稳频稳幅,保证了系统长期可靠运转.通过上述措施,所研制的激光抽运小型铯原子钟寿命理论计算值为10年以上.目前,1台样机已连续运转约4.5年,性能指标没有变差的趋势;对40台样品进行了温度、振动等试验考核,验证了产品的可靠性和长期寿命.
  • 摘要：为了解决人工智能领域航天器故障诊断知识表示的难题,研究设计了航天器故障诊断知识可视化表示软件.首先构建了软件的体系结构,然后进行了软件的功能模块及性能设计,接着阐述了流程图式可视化知识生成、文法解析等关键技术,最后对软件运行效果进行展示.软件满足不同卫星平台卫星各部件单元的可视化展示,实现了卫星部件诊断知识编辑的可视化、诊断知识测试的自动化,能够满足故障诊断系统故障知识的快速生成.
  • 摘要：2018年11月1日,第四十一颗北斗导航卫星成功发射.此次发射的北斗导航卫星是北斗三号系统的首颗地球静止轨道(GEO)卫星.该卫星将按照国际民航标准,即能提供高精度导航服务,同时能保障安全、连续使用导航服务.本文基于实测数据对其信号射频特性进行分析,测试结果表明GEO卫星的SF、DFMC信号射频特性符合标准要求,正式标志着GEO卫星具备了播发标准SF、DFMC信号的能力.
  • 摘要：北斗全球卫星导航系统(BDS)将于2020年起为用户提供多达四个导航信号服务.本文基于高精度多模多频接收机观测的北斗全球系统导航卫星信号(B1I、B3I、B1C、B2a)和GPS导航信号(L1C/A、L5C)数据,通过与北斗区域系统、GPS信号质量的对比,评估了北斗全球系统导航信号质量,包括伪距观测量多径误差时域、频域特征,以及载噪比特征,说明北斗全球系统导航信号的水平.通过分析,北斗全球系统的B1I信号质量提升最多,多径误差性能比北斗二号B1I信号提升一倍(从北斗二号的0.38m提升到0.18m),并且消除了北斗二号B1I信号的周期趋势变化特征,也好于GPS的L1C/A信号；B3I信号质量基本北斗二号保持一致；B1C和B2a采用新的信号体制,B1C信号质量与B1I相当,B2a比GPS L5C信号质量要稍好(有更小的多径误差),不足之处是北斗信号在低仰角的载噪比稳定性不如GPS信号,需要北斗系统建设中有更多关注.
  • 摘要：随着LEO(Low Earth Orbit)卫星数量的不断增加,LEO GNSS观测已经成为一种崭新的、高效的地球大气层和电离层观测技术,其观测范围覆盖全球,并具有垂直分辨率高的特点,为全球电离层反演提供了一种全新的观测手段.为了反演LEO GNSS绝对TEC,必须解决LEO卫星接收机的差分码间偏差(Differential Code Biases,DCB)的估计问题.考虑到满足LEO卫星高速运动的特点,本文采用了基于电离层单层模型的电离层延迟球对称假设方法来估计LEO卫星接收机DCB,并利用COSMIC发布的2008年1月的CHAMP观测数据对上述方法有效性进行了验证.通过对DCB估计结果分析可知,最终DCB估计误差RMS小于0.6ns,说明了使用本文的方法能够准确的估计LEO卫星接收机DCB.
  • 摘要：针对目前常用周跳探测方法中存在的多值性、对特定周跳组合失效、准确性低等问题,本文提出一种使用多路径检测量探测与修复周跳的方法.新方法使用多路径跳变法确定各频点周跳初始值及宽巷周跳,然后联合使用电离层残差法探测与修复残余小周跳.实测数据分析表明,本文方法能够探测与修复文中全部周跳组合,并避免了传统周跳方法中多值性、对特定周跳组合失效等现象.
  • 摘要：导航卫星空间信号质量评估是GNSS(Global Navigation Satellite System)信号体制设计和论证的关键环节,直接关系到系统的PVT(Position,Velocity and Time)基本功能实现.利用监测接收机观测量对导航信号稳定性进行评估对保证空间信号的连续性和可靠性有着重要的意义.为了验证稳定性分析方法中多项式拟合参数选取的合理性,本文采用无周跳与接收机失锁等异常现象的北斗二号系统地球同步轨道卫星数据,通过选择不同阶数与不同拟合时间长度的组合来对该卫星一天24小时的数据进行了深入分析.最后根据试验结果,提出针对北斗卫星导航系统的稳定性分析主要参数设置的建议.该文的试验结果可为GNSS导航信号长期监测评估提供有价值的参考依据.
  • 摘要：随着北斗三代卫星的发射,北斗全球组网的进程正逐步推进；基于BDS-3的数据质量评估及定位性能分析对北斗全球系统的应用至关重要.本文利用BDS-2和BDS-3实测数据,从信噪比、多路径、双差伪距残差以及伪距单点定位精度四个方面进行数据质量分析.结果表明:BDS-3卫星信号跟踪质量以及观测值精度整体上要略优于BDS-2,且不存在二代卫星中的星端多路径误差影响；北斗新信号B1C信噪比相对较低,伪距多路径较大,其他信号间差异不大；另外,BDS-3卫星定位精度与GPS相当.
  • 摘要：作为全球导航定位系统维持时间尺度重要的星上载荷,星载原子钟的性能对整个导航系统的性能产生重要的影响.介绍了星载原子钟常用的三个指标定义以及计算方法,采用4年GBM的精密钟差数据逐月分析了GPS、BDS两个系统星载原子钟的准确度、天漂移率、天稳定度,分析了不同平滑时间段内卫星原子钟稳定度性能.除此之外,验证了不同方法对原子钟稳定度评估的影响.结果表明:BDS导航系统星载原子钟频率准确度达到E-11量级,天漂移率和天稳定度均达到E-14量级,MEO卫星钟各项性能优于GEO和IGSO卫星钟,BDS卫星钟各项性能逐年在提高.GPS导航系统星载原子钟频率准确度达到E-12量级,天漂移率和天稳定度在E-14量级,GPS Block IIF卫星钟的天漂移率明显比其他类型卫星钟差一个量级,频率准确度和频率稳定度性能指标与其他类型卫星钟基本相当.
  • 摘要：海洋环境里声速随着盐度、温度和深度以及其他因素的变化而变化,导致声波并不沿直线传播即声线弯曲.对于高精度水声定位系统,声线跟踪技术已成为克服声线弯曲影响、提高定位性能的必要手段,而广泛采用的等层厚分层方法存在着定位精度与计算量不可兼得的矛盾.常用的声线跟踪算法在求取平均声速时将声波假设为直线传播与声波沿弧线传播的实际不符,带有一定的近似性.基于以上两个问题,本文采用一种自适应分层方法对声速剖面数据进行合理的抽稀,以保留信息量多的声速层,接着提出了一种改进的声线跟踪算法.计算结果表明:基于自适应分层的声线跟踪改进算法,其定位效率总体而言有一定提高,定位精度与传统分层等梯度算法相当.
  • 摘要：在北斗卫星导航数据处理实践中发现,卫星钟差呈现出一种不确定性的规律现象.为了更好的反映钟差特性提高预报精度,针对这种不确定性误差信息,建立了基于遗传-Elman神经网络算法的BDS星钟误差预测模型.首先利用遗传算法的全局寻优特性寻找较好的Elman神经网络的初始权值和阈值,同时根据广播星历解算出来的卫星位置、速度、钟差等数据,结合精密星历的钟差数据对神经网络进行训练和测试.仿真结果表明该模型对广播星历星钟误差具有较好的预测效果,将该模型对广播星历钟差进行补偿,与基本Elman神经网络预测模型对比精度得到了明显提高,对系统级误差研究具有重要参考价值.
  • 摘要：氢钟是我国守时授时、载人航天、探月工程、北斗导航等大型工程建设中必需的设备,然而我国自主研发的氢钟还存在使用寿命短、故障频发等问题,给应用领域造成影响的同时也限制了使用范围,因此其监控系统显得尤为重要.氢钟监控目前采用单片机控制电路通过串口模式与PC机相互通讯,实现由PC机终端对氢钟的数据传输及状态控制功能,但会受到特定PC终端和地域限制,经常会造成不便.文章提出了一种可在移动终端,例如手机端对氢钟进行远程监控的方法.该方法通过在原子钟系统中嵌入网络协议使其成为一个小型的嵌入式web服务器,再在通用网关接口(Common Gateway Interface,CGI)程序中设置好需要交互的参数便可将相应数据发送至互联网,然后通过html代码生成网页,实现用户在移动终端通过网页方式远程监控氢钟的目的.为了提升监控的保密性,必要时还可在网络协议或网页用户端进行加密处理.这一技术不仅使氢钟的监控硬件大大简化,更可以摆脱对PC控制终端的限制,达到使用移动设备随时随地监控氢钟的效果.本文旨在改善防止故障发生,预测、快速解决氢钟故障等方面的问题,对氢钟的可靠性加以提高,为各科研、工程应用领域提供高质量的氢钟.
  • 摘要：无人机快递是一种相对于传统人工配送更为方便、快捷的快递配送方式,近年来引起人们的广泛关注.其中,安全、高效、精准是实现快递无人机运行的基本需求.然而目前全世界范围内对于快递无人机这种低空空域内运行的小型航空器的导航规范并不明确.此前,我们基于所需导航性能(RNP)的概念,提出了一种无人机导航监视需求(UNMR)的框架用于对无人机快递在配送过程中的精度、完好性进行监视.然而,前期的研究只是定义了UNMR的总系统误差包括:导航系统误差、飞行技术误差和路径定义误差,但是对于这些误差的具体研究还不够深入.为了使我们的框架更为完善,有必要对这些误差建立更加精确可靠的模型,明确误差的影响因素,从而设计出更加可靠的航路运行的宽度和垂直间隔.本文对无人机在航路中总系统误差进行建模,具体分析了风力模型和无人机性能对飞行技术误差的影响,通过仿真不同环境的飞行情况,进行了水平和垂直方向的总系统误差在不同的风和无人机性能情况下的灵敏度分析.本文提出的精确的总系统误差模型对无人机的航路设计以及运行规范手册的制定都具有重要的意义.
  • 摘要：基于GNSS载波相位的精密测姿技术已成为载体导航领域的研究热点.常用的GNSS测姿模型分为两类:定位域测姿法(the position domain attitude determination.PAD)与观测域测姿法(the measurement domain attitude determination.MAD).传统的MAD(traditional MAD,TMAD)需要依赖载体坐标系下各天线构成的基线的先验值建立测姿模型,通常情况下,该先验值是采用预先标定的方式得到的.然而,在载体动态行进中,基线形变将导致基线值发生波动,其波动范围取决于载体材料、载体尺寸及行进路况(海况)等.该基线形变因素将会导致TMAD法因先验载体基线值失真,而降低测姿性能.为此,本文提出一种顾及基线形变的多天线GNSS载波相位精密测姿技术(modified MAD,MMAD)法,通过实验分析建立基线形变随机模型,补偿基线形变对TMAD法带来的不利影响.
  • 摘要：从传统Turbo-Edit算法周跳探测原理出发,研究LG组合和MW组合对于GPS/BDS/GALILEO三系统周跳探测效果,并对周跳不敏感组合进行探究,验证了LG组合和MW组合具有较好的互补性.最后,为了减少对于周跳的误判,在分析实验数据的基础上,提出用小波变换对MW组合进行降噪处理,实验结果表明该方法能有效地减少观测噪声,以保证周跳探测的正确性.
  • 摘要：NB-IoT是3GPP R15阶段LTE的一项重要增强技术,物理层设计大部分沿用LTE系统技术,适用于更广泛的部署场景.NB-IoT终端可以通过接收下行信道的NPRS进行定位.由于NB-IoT的采样率低至1.92MHz,带宽仅为180kHz,这使得时延估计在低带宽下效果不好.在宽带信号情况下,经典的多信号分类(MUSIC)的子空间拟合算法能够有效地估计出具有叠加信号的时延,但在窄带信号情况下,此方法效果不佳.为提高NB-IoT系统的定位精度,本文采用应用广泛的TDOA定位方法,在时延估计中采用对角加载的最小二乘MUSIC算法(DL-LS-MUSIC),提高时延估计准确度,进而提升NB-IoT网络的定位精度.为了评估定位效果,本文按照协议标准,仿真NPRS信号,适当调整下行资源块数目和PRS数目,采用通用的信道模型,计算采用改进型时延估计算法前后的信号到达时间差,获得NB-IoT系统的定位结果.经过理论推导和仿真验证,改进型时延估计算法能显着提高NB-IoT定位精度.
  • 摘要：北斗系统作为全球四大卫星导航系统之一,正按照"三步走"发展战略稳步建设中.目前,北斗三号基本系统已正式开通运行,北斗二号卫星和北斗三号卫星同时提供服务,其中,北斗三号新体制民用信号采用了全新设计的导航电文.为便于用户更好地理解和使用北斗三号系统各卫星信号,本文对北斗三号卫星不同信号所采用的全部4类导航电文进行了比较分析,主要包括电文速率、编排结构、编码方案、播发方式和数据内容变化等.结果表明,北斗三号卫星上B3I信号所使用的D1/D2电文在原北斗二号D1/D2电文的基础上进行了扩展,主要用于满足B3I信号从北斗二号向北斗三号平稳过渡的需要,使得B3I信号能够适用于北斗系统全球服务.同时,北斗三号卫星上B1C/B2a等新信号所使用的B-CNAV1/B-CNAV2导航电文在D1/D2电文基础上在编排结构、编码方案、播发方式、数据内容方面作了改进设计,这些改进更好地适应了系统体制变化、满足了用户对现代化卫星导航系统性能和功能提高的需求以及与其它GNSS系统的兼容与互操作需求.上述改进既确保北斗三号新体制信号在服务性能、应用范围、服务效率等方面得到进一步改善,又兼容了北斗二号卫星信号设计,北斗二号卫星导航电文保持原有状态正常播发,不影响老用户使用.
  • 摘要：伴随着卫星导航技术的发展和PNT研究的深入,多个领域对高度集成化、小型化、精细化且能有一定抗干扰能力的设备需求十分强烈.本文研究了一种复合了卫星导航的长波接收磁阵列.该阵列设备可实现多系统卫星导航的自动接收,可实现长波导航全向自动接收,可实现长波导航的定向抗干扰接收,也可以扩展为复合抗干扰接收单元.其核心技术可支撑智能导航传感器设计、支撑自主机器人设计、支撑宽频带通信导航一体化设计,也可支撑干扰条件下自主导航设计.相比传统接收方式,其技术创新性强且体积小、功耗低.文章在理论分析、单元建模、阵列构型、电磁仿真和试验研究的基础上,着重分析了长波磁单元构阵后有效实现全向接收和定向接收的可行性,提出了磁电一体和异形异构的创新思想,探索了可能的系统架构.文中磁阵列的复合设计思想使无线电导航在许多复杂特殊环境的应用成为可能,其技术创新点具有很强的实用参考价值.
  • 摘要：传统差分定位技术利用短基线两测站接收误差的时空相关性,通过传统差分模型,实现了短基线下测站间高精度的相对定位.但随着基线的增长,传统模型引入的几何误差将对定位精度造成影响,本文提出一种适用于长基线的差分"三角锥"模型,从几何角度消除模型误差,同时进行去大气延迟误差处理,并将该模型与传统差分技术的定位精度进行对比.结果表明,传统差分模型在长基线下模糊度无法成功解算,差分定位失败,但改进模型仍具有较高的相对定位精度,对扩展差分定位技术的作用距离具有重要意义.
  • 摘要：随着第41、42颗北斗导航卫星的成功发射,北斗卫星导航系统实现全球组网和广泛应用日趋成熟.中国独立自主研发运行的导航系统,从最初研发至推广应用有众多行政机关参与,然而我国尚未完成有关卫星导航的专门立法,进而导致北斗导航系统管理体制及其责任不甚清晰.当前,北斗卫星导航系统的开发与应用涉及大量行政机关及其管理职能,如何确保北斗系统在研发、民用管理、政府应用三个主要领域有序进行,将是促进北斗卫星导航系统良性发展的重要一环,对于推动北斗系统的全球组网和广泛应用极为重要.事实上,北斗卫星导航系统作为国家主导研发的导航系统,涉及开发、管理与运营的国家机关错综复杂,并且北斗系统是军民融合战略下的产物,众多科研机关、高等院校、私营主体也参与其中,所以北斗卫星导航系统相关的主体构成复杂且性质多样.按照现有法律规定,北斗卫星导航系统研发机关、北斗卫星导航系统民用管理机关、北斗卫星导航系统应用的行政机关,是我国北斗卫星导航系统开发应用的基本行政主体.我国北斗卫星导航系统的研发机关因属于军事机关而不承担行政责任,民用管理机关在审查监督民用服务提供者的过程中承担行政监管责任,各行政部门在依职权应用北斗系统时承担行政法律责任.
  • 摘要：高功率欺骗干扰是欺骗攻击的主要样式之一.这类欺骗虽然容易被检测,但由于其功率过高,会严重影响用户对正常信号的接收处理,因此必须予以消除.虽然阵列抗干扰技术是解决该问题的有效途径之一,但由于大量GNSS普通用户采用的是单天线,因此难以应用.针对该问题,本文分析对比了现有的三种基于基带信号处理方式的单天线欺骗信号消除方法,然后择优选择了其中的连续欺骗消除(Successive Spoofing Cancelation,SSC)算法在FPGA平台上进行了开发实现,并利用GPS C/A码信号进行了实际性能测试评估.试验结果表明,SSC算法可以获得约25dB额外性能改善,比较适合用于普通用户防御高功率欺骗干扰.研究成果,对后续开发具有欺骗防御能力的GNSS接收设备具有参考价值.
  • 摘要：由于卫星落地信号弱,射频前端的硬件成本和测量仪器售价高昂,致使卫星导航信号及其接收技术的研究一直限制于高校、研究所和商业公司,初学者、卫星导航爱好者、软件无线电爱好者很难进入该领域.得益于集成电路技术发展,软件无线电技术在近几年飞速进步.优秀、开源的硬件和软件层出不穷,大幅拉低了卫星导航接收机的研究成本.文章描述了一种基于LimeSDR mini的低成本开源软件接收机,整个硬件成本少于1500元RMB.接收机经过了测试和验证,在可见性较好的情况下定位精度可以到20m.由于开发的基础是开源代码和开源架构,过程中遵照协议使用和二次开发软件,软硬件可以进一步扩展、升级.该架构甚至支持S、C频段,是新卫星导航信号设计以及接收技术验证的理想平台和方案.
  • 摘要：实时精密单点定位需要实时的高精度卫星轨道和钟差产品,由于卫星钟差难以准确预报,IGS各分析中心以及国内外的专家学者对实时精密卫星钟差估计进行了研究.本文基于非差伪距和载波相位观测值,采用自编软件,利用全球均匀分布的IGS跟踪站的观测数据进行实时精密卫星钟差估计,实验结果表明,实时估计的卫星钟差与IGS事后钟差产品的互差优于0.3ns.将估计的卫星钟差用于仿动态和动态实时精密单点定位实验,定位结果在30分钟左右即可实现基本收敛,收敛后E、N、U三个方向的定位精度能够达到厘米级,验证了估计钟差的精度和可靠性.
  • 摘要：航测无人机是现代化航测设备的程碑式的技术创新,是智能驾驶技术在社会生产发展中的成功应用,航测无人机按照既定航线定时、定点地实现高效的航空摄影作业,极大地提高了作业效率,降低了成本.航测无人机实现自主作业的一个基础条件就是实现实时、准确、可靠的定位定向.由于航测无人机的负载限制,对设备重量和尺寸的要求非常严格,所以航测无人机一般搭载低成本的单频板卡和螺旋天线,但它们的性能有限,出现跳点,漏点的情况比较多,固定解的稳定性较差,而航测无人机对实时性,可靠性和精度要求较高,一方面对RTK算法提出了更高的要求,一方面也要求进行多源数据融合来提高航测无人机导航定位的实时性和可靠性,本文研究的主要内容是通过MEMS和GNSS的组合来提高航测无人机的导航定位性能.本论文利用PPS信息对惯性传感器进行同步,通过惯性传感器的高频采样来实现航测无人机导航定位的高频实时输出;利用惯性导航短时高精度的特点对GPS跳点和漏点的情况进行探测并在短时间内维持导航定位的连续性,并充分利用悬停,航轨等特定信息提供物理约束从而提高航测无人机导航定位的可靠性.
  • 摘要：针对天文定位技术依赖于当地地平信息,天文定位会不可避免地引入较大姿态误差的局限性,提出了一种基于陀螺误差修正的惯性/天文组合方法.解算出载体在惯性系下的姿态角,并在惯性系下进行姿态组合滤波,估计出陀螺漂移误差并修正,得到高精度的惯导姿态信息,为天文定位提供高精度的水平基准,采用高度差迭代算法进行天文定位解算,在导航系下进行位置组合滤波,估计出惯导的位置误差并进行校正.仿真结果表明,基于陀螺误差修正的惯性/天文组合算法提高了惯性/天文组合的定姿、定位精度,减小了天文导航对惯性器件精度的要求.
  • 摘要：阿尔及利亚通信卫星一号(Alcomsat-1)是我国为阿尔及利亚制造的通信卫星,卫星定点于24.8°W,搭载有L1、L5两个导航增强转发载荷,基于该导航增强转发载荷,我国为阿尔及利亚建设一个面向GPS的星基增强系统,信息格式兼容RTCA标准,目前已完成了地面观测站、数据处理中心与上行站的建设.经验证,可为阿尔及利亚及周边地区提供区域完好性监测服务与精度可达分米级的差分定位服务.
  • 摘要：随着卫星导航系统的不断完善、相关产业的进一步发展,以及我国在坚持"自主、开放、兼容、渐进"的原则下建设和发展北斗系统、北斗产业的决心和毅力,对该领域知识产权的管理、运用和保护显得愈加重要.集成电路布图设计权作为一项独立的知识产权,在集成电路产业规模和研发水平显著提升、竞争力日趋激烈的情况下,也越来越受到卫星导航领域从业人员的关注.本文通过详细的数据对我国集成电路布图设计登记情况及发展状况进行分析研究,在此基础上梳理卫星导航专业集成电路布图设计权的现状,提出该领域专有权工作的思考和建议.同时,从卫星导航专业角度出发,着重统计分析2017年导航芯片类布图设计的权利人分布情况、登记数量等信息,与相关领域专利授权情况进行对比,提出将专利挖掘方法、专利布局策略应用到集成电路布图设计获取的过程中,从而改变现阶段零散的布图设计登记现状,为我国卫星导航专业集成电路布图设计权保护及导航芯片技术整体布局奠定基础.
  • 摘要：飞行器集群飞行能够扩大工作范围,提高整体效率.飞行器集群飞行中存在着不同用途、不同类型以及性能的飞行器协同飞行情况.但是对于不同类型和性能的飞行器进行集群飞行时,由于不同飞行器的导航性能差距较大,使得各飞行器无法同时准确到达既定阵列位置,因而会影响飞行器的整体集群.本文在分析到达时间差(TDOA)方程求解目标位置坐标原理的基础上,针对分析阵列飞行时的特点以及集群飞行中不同类型飞机定位精度差异,研究了将定位精度较高的飞行器作为基准飞行器,利用飞行器相互之间的距离信息来提高定位误差较大飞行器的定位精度的方法.该方法通过将飞行器机载平台导航系统输出的导航参数转化为地球坐标系(ECEF)坐标系下的坐标,通过构建集群飞行器协同导航模型并采用集群飞行器协同导航算法来计算目标飞行器的位置坐标并对计算结果进行优化.结合协同算法求解的目标飞行器位置解算结果,利用卡尔曼滤波对机载导航信息进行修正.仿真验证表明,该算法可提高性能较低飞机的定位精度,有效修正机载导航信息.
  • 摘要：近年来,我国卫星导航授时取得长足进步,初步形成了以北斗卫星导航授时为主,地基长短波授时、长河二号长波授时、电话和网络授时为辅的授时体系,可为军民用户提供多手段授时服务.本文将在对现有时频标准详细梳理的基础上,结合正在建立的国家时频标准体系以及北斗卫星导航时频标准需求,给出北斗卫星导航时频标准建设的发展建议.
  • 摘要：近年来,使用全球导航卫星系统(GNSS)对安全关键应用(例如民用航空,飞机着陆)的需求已经获得了广泛和增加的兴趣.随着新的全球导航卫星系统的出现,如欧盟的伽利略系统,美国的现代化GPS和中国的北斗/指南针,更多的努力致力于高性能GNSS接收机的设计,预计将提高服务的准确性,可用性,完整性和连续性,特别是在生命安全(SOL)应用领域(例如飞机着陆期间所需的准确性).全球导航卫星系统接收器对干扰的脆弱性已成为一个日益重要的问题.在大多数卫星导航系统中使用的直接序列扩频(DSSS)在更宽的带宽上扩展接收的GNSS信号功率,这确保了GNSS接收机中的解扩增益,这样可以减少由不期望的干扰信号引起的损害.尽管自从使用DSSS以来GNSS具有一定的抗干扰能力,但由于接收到非常低的GNSS信号功率,有意或无意干扰信号(如杂散,谐波和电磁干扰)的存在将不可避免地导致全球导航卫星系统接收器性能的严重下降包括无法确定位置.目前,关于变换域技术(如时频(TF)变换)的研究课题在DSSS系统中越来越受到关注,这些TF分析技术可以进一步应用于GNSS接收机的干扰检测,可以观察受干扰的GNSS信号.在不同的领域.在许多情况下,干扰可能在有限的时间内出现并且在频域中呈现出非常可变的行为.诸如扫描干扰的GNSS干扰信号通常集中在二维TF平面的有限区域中,而GNSS信号和噪声遍布整个TF平面.因此,TF分析方法作为检测GNSS接收机的各种干扰信号的预期对策非常有吸引力.在GNSS应用的干扰检测中已经考虑了不同的时频表示(TFR),例如频谱图和Wigner-Ville分布(WVD).频谱图可以通过时间上的滑动窗口或频率上的滑动窗口生成,其特性严格依赖于所使用的分析窗口函数.根据不确定性原理,谱图法存在TF分辨率折衷问题,具有差的TF局域化属性.为了解决谱图中存在的TF分辨率限制,在GNSS接收机干扰检测中经常采用WVD.WVD具有许多优良特性,在所有TF方法中具有近乎最佳的TF分辨率.但由于不同信号分量的相互作用,产生非常严重的交叉干扰项.这不可避免地对GNSS干扰信号的瞬时频率造成严重的估计误差.在本文中,通过将Hough变换(HT)应用于WVD来执行GNSS接收器的扫描干扰(啁啾干扰)检测,从而产生所谓的Wigner-Hough变换(WHT),WHT是直线积分投射变换.为了证明GNSS接收机中基于WHT的干扰检测方法的有效性,实验选用GPS L1信号,其特征在于加性高斯白噪声(AWGN)被线性扫频信号干扰破坏.对所提出的WHT技术和现有技术干扰检测性能进行了评估和比较.结果表明,相对于现有TF分析方法所提出的WHT方法不仅成功消除了交叉干扰项,并且提高了GNSS干扰检测灵敏度.在干扰环境下,已经证明基于WHT的干扰检测技术可以适当、有效的提高干扰检测性能,在干扰环境下民用航空和军用GNSS接收机的抗干扰设计中,该方法具有广阔的应用前景.
  • 摘要：复杂电磁环境会对卫星导航接收机定位性能造成严重影响,尤其在干扰情况下,将导致卫星导航接收机无法正常工作.当前,卫星导航接收机干扰检测技术主要集中在时频联合域分析(Joint Time-Frequency Analysis,JTFA)方面,例如,短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,ST FT)和Wigner-Ville分布(Wigner–Ville Distribution,WVD),其中,STFT受限于海森堡不确定性原理,其时间和频率的分辨率无法同时达到最优,而时频分辨率良好的WVD方法存在交叉干扰项问题.为了解决卫星导航干扰检测中时频分析面临的这些问题,本文提出将分数阶时频分析方法用于卫星导航射频干扰检测.实验结果表明,本文采用的分数阶时频分析在卫星导航干扰检测中具有良好的时频聚集特性,并且有效抑制交叉干扰项,从而能够更好用于卫星导航干扰检测并抑制噪声影响,显著提升卫星导航接收机干扰检测性能.
  • 摘要：因卫星导航信号的脆弱性,卫星导航信号易受各式各样的干扰,其中欺骗式干扰对卫星导航用户的危害性最大.针对目前对欺骗式干扰的研究大部分限于理论研究而较少涉及实际场景测试,且用于实验的欺骗干扰设备存在体积大、成本高的缺点,设计并实现了基于软件无线电技术的便携式、低成本的GPS欺骗干扰设备,可实现预设欺骗模式和即时欺骗模式两大功能,最后通过对移动终端的实验测试完成了欺骗干扰设备的性能验证.实验结果表明:所设计的欺骗干扰设备可在开始工作后1-2min内改变目标移动终端的位置信息,即实施对目标移动终端的预设欺骗和即时欺骗,证明了所设计的欺骗干扰设备具有良好的实用价值,同时以此说明对于移动终端的开发人员和供应商来说,应更加紧密,更频繁,更有效地检查移动终端所提供的位置信息的可靠性.
  • 摘要：本文对共时钟四天线GNSS/SINS紧组合的几种改进算法进行了研究和仿真,以实现高精度定位和测姿.以共时钟四天线GNSS/SINS紧组合模型为基础,改进了几个关键算法:将传统的双差载波相位观测模型用共时钟单差模型代替,由于共时钟意味着四个接收天线共用一个时钟,同传统双差模型相比,共时钟单差模型降低了参数的相关性.本文的单差模型采用一种新的载波相位模糊度确定算法,即模糊度替代法,其特点是可以减少模糊度搜索范围,提高整数模糊度固定效率;利用共时钟四天线GNSS存在多余基线观测值这一优势,研究了实时多基线测姿的平差算法;改进了共时钟四天线GNSS/SINS紧组合融合算法,将GNSS伪距、伪距率和载波相位观测值与惯导测量值组合,基于新息协方差自适应渐消滤波,分析了滤波算法过程.仿真结果显示,基于新息协方差的自适应渐消滤波算法较好地抑制滤波器的发散和动态系统误差的影响,表明该算法是可行的和有效的.
  • 摘要：开展矿山地质环境监测是我国矿山地质环境管理工作的迫切需要,是建立矿山地质环境保护与治理责任监督体系的重要基础性工作.研究采用北斗卫星导航系统(BDS)实现矿山监测的精准定位,以及矿山开发占地、矿山地质灾害、矿山地质环境治理等监测工作.本文依托北斗技术,初步构建了矿山地质环境监测体系,对内蒙古矿山地质环境管理,以及绿色矿山建设具有重要的现实意义和推广价值.
  • 摘要：北斗广播星历非整点播发是一种异常现象,体现在数据块中的星历时刻(Toe)或时钟时刻(Toc)非整小时.本文采集了自2013年起至今共5.5年的MGEX全球站网的北斗广播星历,从中共发现127个非整点数据块.对比此类数据块的Toe和Toc参数可知:其Toe具备整点特性,Toc不具备,且Toc相较于Toe延后720N s(N=1,2,3,4).分析其轨道、钟差可知:轨道精度与整点星历在同一数量级;钟差数值相对前一整点星历发生大幅度跳变,即地面主控站对卫星钟进行了调整.建议用户在接收到北斗非整点星历时,禁用该卫星,直到其恢复播发整点星历.

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