全球定位系统

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2017年第42卷第5期

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基于RTCA标准的WAAS和EGNOS广播星历差分完好性服务性能研究

孟鑫, 曹月玲, 楼立志, 毛鹏宇

2017, 42(5): 1-9. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.001

[摘要](513) [PDF 1780KB](95)

摘要:
为了提高GPS卫星导航系统服务性能,很多国家和地区建立了独立的星基增强系统(SBAS),通过提供广播星历差分与完好性增强信息,满足高精度高完好性用户使用需求。本文介绍了美国WAAS和欧洲EGNOS等星基增强系统的广播星历差分完好性信息电文编码格式,并对实际星基增强系统的广播星历差分与完好性电文进行解析。由于不同的星基增强系统采用的信息处理模式不同,针对WAAS和EGNOS两个不同地区建立的星基增强系统,对广播星历差分慢变改正／快变改正的变化特征进行了比较分析。研究了星基增强系统广播星历差分完好性信息用户使用算法,基于国际GNSS服务组织(IGS)提供的GPS实测数据,对WAAS系统和EGNOS系统的广播星历差分服务精度和完好性性能进行了对比分析。结果表明,WAAS系统的伪距单点定位精度约为1.2 m, EGNOS系统的伪距单点定位精度约为1.8 m,与GPS基本导航服务相比,伪距单点定位精度可提高约22％和16％。两个星基增强系统利用完好性电文计算的完好性保护限值大致相当,均在16 m以内,能够对定位误差进行包络。

低轨卫星精密定轨的轨道精度评估方法研究

袁俊军, 孟瑞祖

2017, 42(5): 10-15. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.002

[摘要](634) [PDF 1147KB](154)

摘要:
厘米级精密卫星轨道是完成低轨卫星承担的科研、商业等任务的必须前提,其中事后轨道精度评定是低轨卫星精密定轨任务中重要一环。依据观测条件和卫星搭载设备等情况,选择合适的精度评定方法有利于客观准确的评估定轨结果。本文以GRACE卫星为例,讨论了内外精度评估方法,得到有益结论,为我国开展后续国产卫星精密定轨任务具有借鉴意义。

基于星敏感器的星图匹配方法的对比与分析

孔令淑, 陈梦, 张福刚

2017, 42(5): 16-20. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.003

[摘要](496) [PDF 1197KB](68)

摘要:
随着对地观察测绘卫星、深空探测卫星对姿态测量精度要求的提高,进一步提高星图匹配精度是当前面临的重要课题之一。星点提取和定位是星图识别的前提。本文简单探讨了新型Top-hat变换的星点提取方法,通过实验对比分析了三角形星图匹配算法和采用P向量的星图匹配算法优缺点。

欧洲地区IGS基准站坐标时间序列各分量方向最优噪声模型变化探讨

杨登科

2017, 42(5): 21-24. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.004

[摘要](426) [PDF 1097KB](67)

摘要:
针对现有坐标时间序列研究中各分量方向间噪声特性对比研究较少,本文选取欧洲地区58个IGS基准站11年的坐标时间序列,采用不同的噪声模型组合对它们进行噪声分析并就各分量方向间的噪声特性进行对比。结果表明,各测站在NEU分量表现出不同的噪声特性,因此分析时间序列变化特征的物理解释时需对各分量区别对待;垂直分量的有色噪声、振幅等明显大于水平方向,与一般认为的垂直分量精度低于水平分量相一致。

模型的高精度抗差坐标转换算法研究

张洋, 张志刚, 钱栋, 黄岩松, 于龙昊

2017, 42(5): 25-28. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.005

[摘要](401) [PDF 758KB](130)

摘要:
针对经典空间直角坐标转换没有考虑公共点坐标精度对求解坐标转换参数的影响,提出了一种基于稳健抗差估计理论的空间直角坐标转换方法,该方法采用IGGIII模型对精度较低或误差过大的公共点重新定权,逐渐降低其在求解坐标转换参数中的作用,进而获得可靠的坐标转换参数。最后利用编制的算法程序对某工程实例中的公共点坐标数据进行计算,结合设计的两个方案对比分析表明本文提出的方法实用、有效,可以达到高精度坐标转换的目的,在实际测量生产中具有一定的推广价值。

基于位置融合的WiFi室内定位新策略

王华强, 鲁晶, 张海涛

2017, 42(5): 29-32. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.006

[摘要](359) [PDF 815KB](130)

摘要:
基于接收信号强度（RSS）的WiFi室内定位技术由于其成本低、易部署的特点成为近年来的一个研究热点。基于RSS的WiFi室内定位由于受到室内环境复杂、动态变化性强的特性,位置估计精度和可靠度较低,因此本文提出了一种新的位置融合定位策略进一步改善基于RSS的WiFi室内定位的精度。新的位置估计策略融合三种AP选取策略的位置估计结果,试验结果表明，新提出的位置融合定位策略能够提高位置估计的精度,同时保证定位结果的可靠性,其整体定位性能更优。

电离层延迟高阶项对GPS精密单点定位精度影响分析

秦姗兰, 王文萍, 庄文泉

2017, 42(5): 33-38. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.007

[摘要](657) [PDF 2461KB](105)

摘要:
随着GPS卫星轨道、钟差及各种误差修正模型的不断精化,静态精密单点定位(PPP)定位精度达到mm级,进行电离层延迟高阶项较小量级的误差改正研究,对改进PPP数据处理策略具有重要的参考价值。本文利用分布在不同地理纬度的5个IGS跟踪站3天的观测数据,对比分析了电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度及静态PPP定位精度的影响。分析结果表明,电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度的影响分别为cm级和mm级,对低纬度地区PPP定位精度的影响大于3 mm,但对中高纬度的测站观测值、定位精度的影响比低纬度地区小很多。

基于定位坐标的多节点欺骗干扰检测算法分析

姚李昊, 申杰敏

2017, 42(5): 39-42. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.008

[摘要](350) [PDF 884KB](71)

摘要:
欺骗干扰由于其功率小、隐蔽性强等优点,逐渐成为干扰卫星导航信号的重要手段。本文使用基于定位位置的多节点欺骗干扰检测中常用的模型,通过NeymanPearson方法推导出了基于定位坐标的多节点欺骗干扰检测算法,该算法可以得到不同欺骗条件下的观测量阈值和检测概率的表达式,这为基于多节点实地检测欺骗提供理论依据。

基于SYSTOLIC阵列的空频联合自适应调零算法

柳丰收, 郭保稳

2017, 42(5): 43-48. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.009

[摘要](511) [PDF 1646KB](80)

摘要:
在卫星导航自适应调零天线研究领域,分为超高自由度算法方向与稳健自适应计算方向。超高自由度算法的代表是空频自适应处理(SFAP),SFAP极大的增加了自适应计算的自由度,可以提高通道失配时系统的干扰抑制度。稳健自适应计算的代表是QR-RLS算法,因为QR-RLS算法属于数据域算法,因此它对自相关矩阵条件数恶化具有很好的适应性。结合两种算法的优点,给出一种SYSTOLIC-SFAP算法。该算法在SFAP框架下,采用SYSTOLIC阵列完成QR-RLS自适应计算,具有对通道失配不敏感且收敛性能良好的特点。

精密星历类型对实时长距离差分动态定位的影响分析

郭敏

2017, 42(5): 49-52. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.010

[摘要](362) [PDF 1035KB](104)

摘要:
随着流动站远离基准的距离,其间的距离超过30 km,流动站往往无法获得固定解,为实现实时远距离动态差分的实时处理,往往选择GAMIT软件中的实时运动学处理模块TRACK,获得实时位移序列。为解算流动站的坐标并提高其精度,测绘工作者几乎选择事后精密星历(IGS)。但IGS星历时延迟很长(一般12 h),为提高时间效率,本文在处理流动站的数据时,分别使用了快速星历(IGR)和事后精密星历(IGS),通过比较两者结果高度吻合。研究结果表明GAMIT软件解算GNSS站的测站坐标、天顶延迟、钟差等的数据精度与选择精密星历的类型几乎无关,对测绘人员选择星历具有重要的参考价值。

PPP／INS组合系统研究进展与展望

王浩源, 孙付平, 肖凯

2017, 42(5): 53-58. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.011

[摘要](1802) [PDF 778KB](588)

摘要:
随着GNSS多系统的建设,精密单点定位(PPP)技术向着实时固定解方向发展,PPP／INS组合系统因无需布设基准站,在导航测绘领域有着广泛应用前景。本文系统总结了GNSS多系统、PPP模糊度固定、INS辅助对PPP／INS组合系统的贡献,以及组合系统在滤波方法、平滑算法、随机模型建立等方面的工作,并展望了PPP／INS组合系统的发展趋势。

基于DGPS的非稳态条件下空速校准方法

屈飞舟

2017, 42(5): 59-62. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.012

[摘要](519) [PDF 795KB](104)

摘要:
准确的空速和高度是进行飞行试验和确保飞行安全的基础,最新的民用运输类飞机适航标准要求在飞机全包线范围内都要进行空速系统校准。飞机在地面滑跑阶段和失速过程中速度是急剧变化的,而传统的空速校准方法只适用于飞机稳定平飞的状态。介绍了DGPS综合法的原理,利用DGPS高度差与飞机压力高度差之间的关系,获得了非稳态条件下空速系统的位置误差结果,并成功应用于国产支线飞机的合格审定试验。

一种基于软相关的GNSS比特同步方法

张剑, 邵晨光, 李满庆

2017, 42(5): 63-67. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.013

[摘要](427) [PDF 1321KB](100)

摘要:
接收机中因为比特同步错误而导致的导航电文提取失败和伪距计算错误等问题非常普遍。目前的比特同步算法主要是直方图法。其中,基于硬判决的直方图法应用较为广泛,主要是因为其实现方便,但在低载噪比下同步成功率太低,无法满足工程需求。因此,需要对低信噪比下的bit同步算法进行研究。本方案提出了直方图法与软相关结合的bit同步算法。首先,模拟产生在不同载噪比下的GNSS信号数据,它有20个比特边界。然后,采用两种算法进行比特同步。重复仿真多次,每次仿真采用随机的比特边界,得到每种算法在不同载噪比下的正确比特同步概率。分析仿真结果发现,比特同步的时间越长,各算法的正确概率越大。在低载噪比下,软相关方法远高于传统的直方图法。最后基于altera arriaV芯片完成了软相关的比特同步方案工程实现。

一种面向GPS单频RTK的周跳探测算法

金星, 王玲, 黄文德

2017, 42(5): 68-73. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.014

[摘要](466) [PDF 1191KB](91)

摘要:
针对传统码-载波相位周跳探测方法应用于单频RTK时,存在的对小周跳不敏感、易受码观测噪声的影响等问题,本文提出一种多普勒观测值辅助的单频周跳探测方法。该方法将连续两个相邻历元多普勒观测值与载波相位差分观测值相结合,以构造实时周跳探测的多普勒-载波相位差分序列。然后应用假设检验方法,检测单频载波相位观测值是否存在周跳。实测数据分析表明:本文提出的方法能够准确探测单频载波相位观测数据中的小周跳,且该方法对周跳探测的灵敏度比传统码-相位差分序列方法更高,适用于单频RTK定位技术。

基于北斗的全海深装备定位与通信系统设计与实现

陈忠, 郭威, 周悦, 王彪

2017, 42(5): 74-79. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.015

[摘要](257) [PDF 3249KB](89)

摘要:
基于北斗双模工作模式,设计一种将全海深海洋装备的地理位置信息提供给母船或控制中心的定位与通信系统。提出使用卫星无线电导航业务RNSS模式进行定位,并将位置及待传输信息通过卫星无线电测定业务RDSS模式发送至接收模块;采用光敏、倾角和温度多传感器组合冗余实现海洋装备作业环境的全天候有效检测,进而通过单片机控制北斗模块的休眠与唤醒及北斗系统RDSS／RNSS模式间切换。定位测试试验和马里亚纳海沟海试结果表明,所设计的全海深定位与通信系统不仅具有很高的快速定位成功率,而且能够有效节约电池电量和实现短报文信息传输。

应急物流领域导航定位技术研究

李亚平, 吴海涛, 侯汉平

2017, 42(5): 80-84. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.016

[摘要](365) [PDF 779KB](122)

摘要:
本文针对应急情境下的物流业务特点和存在问题,给出了应急物流的概念、特征、流程,调研了卫星导航技术在国家级应急业务系统和物流行业级信息化系统中的应用现状、室内定位技术在物流配送中心和应急救援现场的应用情况,总结出应急物流业务中的导航技术面临的问题和挑战,结合未来导航定位授时系统(PNT)的发展,提出导航定位的安全可信技术、连续可用技术、终端设备的小型化低功耗技术将是未来应急物流应用的关键突破口,这些技术的进步将会促进应急物流领域对导航定位更广泛的需求和更深入的应用。

利用Bernese解算地基GPS天顶总延迟

韩晓冬, 王浩森, 王建雯, 王硕, 王杰

2017, 42(5): 85-88. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.017

[摘要](318) [PDF 1020KB](77)

摘要:
主要介绍利用Bernese软件解算天顶总延迟的方法,及遇到的一系列问题和解决方法,意在为以后更加深入研究GPS数据反演大气可降雨量做准备。通过对拉萨站、上海站、台湾站、长春站4个IGS测站天顶总延迟的数据对比,相同时期不同地区天顶总延迟存在较大差异,在相同地区不同时间天顶总延迟也有所不同。

《卫星导航原理》课程教学改革探索

徐荣, 戴卫恒, 赵陆文, 张北江

2017, 42(5): 89-92. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.05.018

[摘要](295) [PDF 1691KB](106)

摘要:
卫星导航在军民领域的广泛应用带动了卫星导航技术的迅猛发展,培养卫星导航各应用领域的专业和工程技术人才已成为社会发展的迫切需求。针对当前军校推进人才培养模式的转变,如何紧贴部队需求,培养我军需要的卫星导航人才也是当今军校高等教育需要研究的课题。本文在分析我校本科通信工程专业的《卫星导航原理》课程现状的基础上,提出了对教学内容、教学方法、考核方式进行改革,在教学过程中进行了一段时间实践,取得了良好的教学效果。