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全球定位系统

2017年  第42卷  第2期

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导航星座异构扩展对系统服务性能的影响
孙江艳, 胡彩波, 杨茂和, 孙文龙
2017, 42(2): 1-5. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.001
摘要:
本文分析“北斗”区域卫星导航系统目前所采用的三种卫星混合组网的星座现状,通过设计扩展不同类型、不同数量的卫星,利用STK仿真软件,对所选重点区域和扩展区域的重要服务性能,如几何精度因子(GDOP)和可见卫星数量进行仿真,进而综合得出不同导航星座异构扩展对系统服务性能的影响情况。分析结果表明, IGSO卫星对增强系统对区域服务性能的提高具备更好的条件。根据“一带一路”非洲沿线国家重点城市的分布特点,进一步对星座异构扩展数量和在轨位置进行优化和改进,为有限条件下星座扩展实现服务性能最大化改善提供参考。
基于泛在位置服务的嵌入式导航计算机系统研究与设计
申庆辉, 郭承军
2017, 42(2): 6-11. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.002
摘要:
 分析了全球定位系统(GPS)、捷联惯导系统(SINS)和无线定位技术(WLAN)在城市复杂环境下室内外定位时的优缺点,提出了在城市复杂环境下采用基于卡尔曼滤波松组合的SINS/GPS组合导航定位方式,在室内环境下时,单独使用WLAN无线定位技术时易受室内复杂环境的影响,比如天花板、墙壁造成的多径效应,在传播过程中易受相近频段电器的干扰等等;提出了采用基于卡尔曼滤波的SINS/WLAN的组合导航定位技术来实现,从而实现更加平滑的导航定位结果。同时兼顾全组合导航系统高精度、低功耗、小型化的要求,设计出基于TMS320C6713和FPGA架构的嵌入式导航计算机平台。通过该平台系统的搭建,能够有效解决人们对泛在位置服务的需求问题。
量子卫星暗空间背景载荷测试时段仿真分析
蒋虎, 邓雷
2017, 42(2): 12-14. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.003
摘要:
 量子卫星上的有些载荷器件对空间背景光较敏感。空间背景光来源主要有地球、月球等。量子卫星在轨运行期间,它与月亮、地球等天体相对位置的变化,使得量子卫星工作轨道上空间背景光分布是随时间变化的。考虑了主要空间背景光源的影响,对量子卫星暗空间背景载荷测试时段进行算例仿真、分析,为量子卫星顺利开展在轨测试和实验提供了技术支持。
滑动式与非滑动式GPS精密星历
徐炜, 贾雪, 严超, 刘扬, 杜文选, 王涛
2017, 42(2): 15-20. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.004
摘要:
 本文在GPS卫星5 min精密星历的基础上,使用滑动式和非滑动式的Lagrange多项式插值法、Chebyshev多项式拟合法内插卫星的瞬时坐标,确定了内插精度与插值阶数的关系,并对各种方法的优缺点进行了比较分析。结果表明,滑动式内插算法能够抑制插值区间端点附近的振荡与跳跃异常,使用较低的插值阶数就可以达到最优的内插精度,在内插精度与稳定性方面都较非滑动式内插算法有所提高。
监测接收机性能指标体系研究
刘魁星, 高帅, 顾青涛
2017, 42(2): 21-24. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.005
摘要:
 本文从卫星导航系统地面段的需求出发,建立了监测接收机完备的指标体系,结合性能指标测试方法给出了性能指标的定义和数据处理方法,使用该指标体系和测试方法对监测接收机进行了测试,测试结果表明,测试方法可行,指标体系完备。
GPS/BDS/GLONASS组合伪距单点定位性能测试与分析
严超, 余学祥, 徐炜, 张广汉
2017, 42(2): 25-31. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.006
摘要:
本文以高山峡谷地区以及城市建筑群区域GNSS卫星受山体及建筑物遮挡的实际问题为出发点,通过选取不同的卫星方位角模拟不同遮挡环境,研究GPS/BDS、GPS/GLONAS和GPS/BDS/GLONASS组合系统伪距单点定位模型对于单GPS、单BDS系统在不同遮挡环境下的定位精度和三维导航可用性等方面的改善情况。结果表明,组合系统相对于单系统,增加了可见卫星数,降低了PDOP值,当观测条件不佳时,可以很好地改善定位精度和提高三维导航可用性。
一种改进的星载GPS周跳探测与修复方法
陈逸伦, 郝金明, 于合理, 田英国, 邓科
2017, 42(2): 32-36. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.007
摘要:
 周跳探测与修复是星载GPS数据预处理的重要内容。首先使用SWARM卫星实测数据对TurboEdit算法的有效性进行了分析,针对算法在观测噪声较大情况下无法有效探测小周跳的问题,提出了一种改进算法。该算法利用载波相位观测值对伪距组合观测值进行平滑,降低了观测噪声对宽巷模糊度的影响,提高了周跳探测能力。实验结果表明,改进算法能够有效提高小周跳的探测能力。
基于GPS电离层测量的SAR成像补偿技术
吴学森, 张发祥, 王登亮, 甄卫民
2017, 42(2): 37-39+49. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.008
摘要:
 本文在总结电离层中信号传播时延特性的基础上,提出了一种使用基于GPS电离层测量总电子含量(TEC)改进SAR成像的方法。由模拟的低频SAR经过电离层后的成像情况证明,电离层的影响十分严重。当使用GPS测量的路径TEC进行校正后,可以重新得到比较理想的成像效果。
海口地区扩展F和GPS电离层闪烁发生时间相关性分析
李静静, 盛冬生, 张红波
2017, 42(2): 40-43. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.009
摘要:
 对2012年8月至2013年7月太阳活动高年海口地区扩展F和GPS L1频段电离层闪烁进行了发生时间相关性分析。结果表明,该地区的GPS电离层闪烁与扩展F具有较好的相关性,二者发生的相关系数为095.受太阳活动高年低纬电离层不均匀体发展演化特性和设备观测方式的影响,观测到的电离层闪烁起始时间稍早于扩展F。扩展F结束时间比电离层闪烁结束时间有所滞后,分析认为,在低纬电离层不均匀体的消亡阶段,1 km以下中小尺度的不均匀体首先消失。
基于矢量跟踪的GNSS/SINS相干深组合系统研究
蔡南荆, 郭承军
2017, 42(2): 44-49. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.010
摘要:
为满足组合导航系统在高动态环境下的性能要求,设计基于矢量跟踪的GNSS/SINS相干深组合导航方法。利用矢量跟踪环路将所有可视卫星的跟踪和导航解算融为一体,增强通道间的辅助;高动态对载波跟踪影响更大,在通道预滤波中将码环载波环分别用独立的滤波器处理,组合滤波中采用通道间差分降低滤波状态维数,提高计算效率。引入惯导的加速度辅助本地信号参数预测,较精确地测量卫星视线方向的加速度,减小接收机在高动态时段的剩余动态,提高本地信号参数的预测精度。基于矢量跟踪软件接收机搭建相干深组合仿真系统,实验表明该方法在高动态等环境下能提高信号跟踪性能,改善系统的精度、可靠性。
北斗船舶航线监管平台系统设计与实现
安庆, 吴树森
2017, 42(2): 50-54. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.011
摘要:
 针对目前对海上船舶采用传统手段进行监管存在盲区及资费昂贵的痛点,利用北斗卫星导航系统所具有的定位、测速、授时,及其北斗一代所特有的短报文双向通信及功能,设计了一套北斗船舶航线监管平台系统,并将它应用于武汉市港航局所辖的船舶航线的监管工作中。结果证明,该系统在不依赖其它通信技术手段前提下,能够实现船舶实时定位、测速、精密授时、船舶之间、以及船舶与监控中心和授权手机短报文双向通信。另外,还具有防撞报警、航迹偏差告警等功能,以及全天候、无盲区、低资费、高可靠的优势,有较大的实用价值。
 GNSS电离层TEC和闪烁接收机监测
王丽芝
2017, 42(2): 55-58. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.012
摘要:
GAMIT/GLOBK是全球应用最广泛的高精度GPS数据处理软件之一,不仅在高精度定位方面得到应用,而且在全球地壳板块运动监测、电离层监测和GPS气象学等领域也得到广泛应用。本文介绍了在Windows7系统下实现Ubunru Kylin16.04桌面版系统的安装,并在Ubuntu Kylin系统平台下安装、更新最新版GAMIT/GLOBK10.60,并利用中国及其周边IGS站观测数据进行基线解算和网平差,验证了软件安装的正确性。
基于北斗的智能路标系统设计与模拟实现
陈明发, 邓健, 朱棪, 阮华敏, 郎晗笑
2017, 42(2): 59-62. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.013
摘要:
  针对当前大城市中心道路的交通拥堵问题,基于北斗卫星定位系统提供的车辆位置信息,设计并模拟实现了基于北斗的智能路标系统。该系统利用车辆中北斗定位终端提供的位置信息与道路参数作为变量,基于车道占有率建立了道路的实时路况模型,并通过路标的LED灯光颜色变换引导车流,最后,基于PC端与单片机的串口通信模拟了系统的运行流程。系统有效实施具有一定的实用价值。
基于ARM的车辆位置监控系统设计与实现
董简然, 封维忠
2017, 42(2): 63-65. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.014
摘要:
 设计一款依靠准确的数据定位配合通信技术及电子地图的车辆位置监控系统,用来实现车辆和监控中心信息交互,提高交通运行效率和改善交通拥挤现象。利用微处理器ARM@ CortexTM -M3处理GPS接收到的卫星信号,通过GPRS模块将运算和整理后的数据发送到互联网,上位机根据程序接收互联网上的数据调用谷歌地图实时显示车辆位置信息。借助此系统能够直观且方便对车辆位置分析和管理调度,达到监控的目的。
单基站CORS-RTK在道路工程测量中的应用
李燕军, 龚真春, 李相全, 石小涛, 李春林
2017, 42(2): 67-69+78. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.015
摘要:
 相比较于常规RTK和多基站CORS及网络RTK,单基站CORS有其独特的优势。简述了单基站CORS的基本构成和原理及其优点和不足。以单基站CORS在某市政公路改扩建工程测量中应用为例,给出其在道路1:500数字带状地形图绘制和道路放样的测量结果及精度分析。实际应用表明,单基站CORSRTK可明显提高作业效率,能满足一定的精度要求。
  基于北斗卫星通信的波浪能监控系统设计与应用
霍海波, 许逸, 王世明, 赵举, 杨波
2017, 42(2): 70-73. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.016
摘要:
  波浪能发电已成为缓解能源危机的有效手段之一。然而波浪能发电功率低,发电系统不稳定,因此对波浪能发电装置的位置及运行状况监控极其重要。本文利用北斗卫星的双向通信,设计了一种监控系统,监测波浪发电系统运行情况,并将信息转至远程监控中心,便于远程监控。实验结果表明,该监控系统能够起到监控作用,优化输出功率。
基于Android系统的物探测量手簿放样软件设计与实现
韩善锋, 曹凤海, 刘潇, 宋占武, 甄建光
2017, 42(2): 74-78. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.017
摘要:
 本文从嵌入式操作系统的发展和石油物探测量的需求出发,在Android平台上设计并实现了基于Android系统的物探测量手簿放样软件。该软件已能替代商业GNSS接收机手持终端采集软件,完全能满足野外物探测量作业的需要。在Android手机普及的情况下,野外测量无需再专门购置设备,使用成本和维护成本大大降低。
行业导航电子地图在线路工程勘测中的应用
王瑞, 班伟, 王路, 杨欢
2017, 42(2): 79-82. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.018
摘要:
在长距离线路工程初步设计阶段,传统的踏勘方式暴露出诸多弊端和局限性,随着GPS导航定位技术、信息化软件、无线通信、手机移动终端等多种高新技术的飞速发展,导航电子地图的出现解决了这一实际难题,本文简单介绍了国内导航电子地图的发展现状及优缺点,着重阐述了奥维互动地图在实际线路工程勘测中的坐标系转换、套合CAD图等行业功能,结果表明,使用带行业功能的导航电子地图可以大大提高踏勘选线工作效率,提高线路设计的合理性,减少实地踏勘成本和工作量,缩短设计周期。
基于北斗定位系统的虾塘投饵管控系统的设计和实现
张丽珍, 杨加庆, 邵祺, 杨朦朦, 胡庆松, 张乐
2017, 42(2): 83-87. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.019
摘要:
 水质长期实时监控对于水产养殖具有极其重要的作用,为此设计了一套基于北斗卫星定位系统的移动式水质监测系统,根据虾塘养殖特点有针对性地选取了需要检测的溶解氧、PH值、温度、电导率等水质参数进行实时在线检测。通过数据采集模块获取虾塘实时水质参数信息,再经专家系统智能判断虾塘水质动态,科学进行水质管理、饲料投喂以及科学养殖等。
北斗卫星系统在远洋渔业冷链物流中的应用
陈莹, 曹守启, 陈成明, 花传祥
2017, 42(2): 88-92. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.020
摘要:
为了保证远洋渔获物在运输过程中的质量安全,需要管理者对它这段时间内的运输状态进行实时监测管理,并形成完整的管理系统。文章提出将北斗与RFID温度标签应用到远洋渔获物冷链物流过程中,可以实时在线监测渔获物温度与运输位置,保障其质量安全与运输效率,为冷链物流系统的建设提供支持。
基于北斗—物联网技术的远洋渔船补给信息管理系统应用
王淑芳虞丽娟, 陈成明, 曹守启, 夏俊
2017, 42(2): 93-97. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.021
摘要:
 新兴的信息技术物联网为现代远洋渔业注入了新的生机,提供了智能化的平台。其中,“北斗”卫星导航系统作为信息感知和信息传输的手段,在物联网的感知层和网络层发挥着重要的作用。本文着眼物联网构成的关键环节和北斗系统在物联网技术中的应用,从而进一步探讨了北斗—物联网技术在远洋渔船补给信息管理系统的应用。最后提出了基于北斗—物联网技术的远洋渔船补给信息管理系统这一概念以及在该系统中补给的流程。
基于北斗系统的吊管机管道定位系统设计及实现
宋秋红, 徐少蓉
2017, 42(2): 98-101+112. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.022
摘要:
 针对管道铺设作业的日益增多,提出了基于北斗系统的吊管机管道定位系统设计构想。采用北斗系统的导航定位系统可以精确地获取作业吊管机的位置信息,从而对单根管道进行单点定位。同样的,管道中可放置携带北斗定位模块的管道爬行器,通过连续采点将位置信息传输出来可以绘成管线图。这样既节约了人力成本又监控了管道铺设范围,后期还可结合其它仪器对管道状态进行监控并做一些必要的维护和紧急处理,为优化管道施工管理提供了参考价值。
基于北斗系统的远洋渔船机舱在线监测设计
崔秀芳, 程晗, 蔡陈玉
2017, 42(2): 102-105. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.023
摘要:
 随着国际远洋渔业的迅速发展,国家对远洋渔业也日趋重视。远洋渔船作为其中最为重要的组成部分,其自动化程度将会直接体现我国在远洋渔业上综合竞争力。我国自主研发的北斗卫星导航系统集定位、导航和双向短报文通信为一体,特别适用于远洋渔船在线监测领域。本文主要介绍在对渔船监测中引入北斗系统的作用及意义,以北斗系统为媒介加强渔船与陆地的互动能力,实现实时将船舱采集数据以及当前渔船位置传输至陆地渔政部门,使得陆地渔政部门能更加快速地获取船只机舱的运行状态,从而加强我国远洋渔船体系的自动化程度。
北斗卫星导航系统在人工鱼礁中应用的探索
姜少杰, 吴伟
2017, 42(2): 106-109. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.024
摘要:
  由于过度捕捞和环境污染,全球渔业资源持续下降,许多天然渔场遭到严重破坏,目前以人工鱼礁为主要修复手段的海洋牧场建设在世界各沿海国家得到迅猛发展,并且取得了良好的效果。简单介绍了北斗卫星导航系统的基本组成和它的优点,并从卫星定位和数据实时传输在人工鱼礁的投放、鱼礁的监测及鱼礁集鱼效果监测的应用上进行了探讨,概括了北斗系统在该领域的应用价值和发展前景。
GPS快速静态技术在重力勘探中的应用
赵振兴, 张亚东, 白薇
2017, 42(2): 110-112. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.025
摘要:
 GPS快速静态定位技术作为一种高效实用的测量手段,在面广点稀、树高林密、数据链传输受阻的测区重力勘探点布设中广泛应用。本文结合工程实例,介绍了快速静态技术的原理方法和在重力勘探中的应用及测试精度分析。
双系统平台下GAMIT/LOBK10.60安装与使用
王录爽, 李森
2017, 42(2): 113-116+120. doi: doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.026
摘要:
 GAMIT/GLOBK是全球应用最广泛的高精度GPS数据处理软件之一,不仅在高精度定位方面得到应用,而且在全球地壳板块运动监测、电离层监测和GPS气象学等领域也得到广泛应用。本文介绍了在Windows7系统下实现Ubunru Kylin16.04桌面版系统的安装,并在Ubuntu Kylin系统平台下安装、更新最新版GAMIT/GLOBK10.60,并利用中国及其周边IGS站观测数据进行基线解算和网平差,验证了软件安装的正确性。
Bernese 5.0软件介绍及常见问题分析
蒋欠欠, 郭英, 戚宪东
2017, 42(2): 117-120.
摘要:
 介绍了Bernese5.0软件数据处理的准备工作、手工处理内容、BPE中控制文件的组成,并通过自动批处理PPP.PCF处理GPS数据,分析遇到的问题及解决的方法。