北斗导航系统与全球卫星定位系统

 1.北斗导航系统2000年10月31日凌晨0时2分,由我国航天科技集团空间技术研究院自行研制的第一颗导航定位卫星———“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射成功。“北斗导航试验卫星”的发射成功,为我国“北斗导航系统”的建设奠定了基础。2000年12月21日零时20分,我国自行研制的第二颗“北斗导航试验卫星”,在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空,并准确进入预定轨道。它与10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起,构成了“北斗导航系统”。这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统。针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计。搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性。仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

基于单神经元PID控制器的压电陶瓷控制方法

卫星地面综合测试是卫星研制过程中的重要环节,对系统功能验证及性能评估具有重要作用。传统的卫星地面综合测试系统存在研制周期长、投入较大、自动化流程不够完整、可重用性较差等不足。而北斗导航卫星地面综合测试系统采用分布式、高实时性、可配置、多主机的集成体系结构,是集计算机通讯、实时控制、实时数据处理、事后分析等功能于一体的测试系统,适用于从卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试。通过卫星系统级的各项接口、功能、性能指标测试,表明该系统满足支持系统论证、状态确认、问题排查等测试需求,有力支撑了北斗导航卫星的成功发射和在轨运行。     

空间碎片问题的现状和未来

自1957年10月4日前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星Spulnik1算起,人类进入太空时代已有50年,从此大约又进行了4500次太空发射。人造航天器大体可分为两类。一类是无人航天器,包括人造地球卫星和各种空间探测器。人Z造地球卫星是一种环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器。按用途可分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星,应用卫星直接为国民经济和军事服务,因而用途也最广。在人类发射的人造卫星中,90％以上是应用卫星。应用卫星按其用途又可具体分为空间物理探测卫星、通信卫星、天文卫星、气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星等。     

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。     

宇宙航行--"从低速到高速"之四

出于对自然界知识(包括我们周围宇宙的历史和现状)的渴求以及生产生活的需要(如获取资源和通讯)，人类正在把它的活动扩大到太空．1957年10月苏联把第一颗地球卫星送上了轨道，一个月后美国发射了另一颗，1961年苏联把载人宇宙飞船送上了天，第二年美国也完成了同样的任务．1959年9月苏联第一个把一颗探测器送到月球上．1969年7月美国第一个把人送上了月球并使之安全地返回．我国的第一颗地球卫星于1970年4月发射成功；1984年4月又发射了我国第一颗通讯卫星．2003年10月将杨利伟送入围绕地球的轨道上遨游了3圈．从1977年，美国等国又开始了对于太阳系其他行星的探测．     

全球定位系统的原理及其应用

 在生活中,GPS这个词时常出现在我们的视野中,那什么是GPS?一、GPS系统的提出全球定位系统是美国国防部部署的一种卫星无线电定位导航与报时系统,GPS是全球定位系统的简称。20世纪50年代后期,美国派侦察船跟踪侦察苏联向太平洋发射洲际弹道导弹时发现,如果知道导弹轨迹,就可推出船的位置,那么导弹换成在轨卫星也行。在此思想指导下,1958年底,美国海军委托霍普金斯大学应用物理实验室研究军用舰艇导航服务的卫星系统,即海军导航卫星(又称子午仪导航系统),于1964年1月研制成功,用于北极星核潜艇的导航定位并逐步用于各种军舰导航定位。     

欧洲航天局发射第一颗充满水的卫星

欧洲航天局在荷兰航天局的支持下准备向近地轨道发射一颗充满去电离水的小型卫星，据报道，重量仪为129千克的“液体”卫星将进行一系列非常重要的科学实验．这些实验将来可以更好地理解液体在微重力条件下的特性。     

GNSS导航卫星抛物面天线系统建设与测试

导航卫星的信号质量是影响卫星导航系统精度、连续性和可靠性的关键因素,为实时监测上海地区可见GNSS导航卫星的信号质量,建成了GNSS导航卫星抛物面天线系统;该系统可以对包括北斗导航卫星系统在内的GNSS导航卫星的空间信号进行监测,分析导航卫星空间信号的质量;GNSS导航卫星抛物面天线系统主要由3.2m抛物面伺服跟踪天线、GNSS信号中频采集器、数据存储装置、监测控制平台以及相关监测设备组成;介绍了导航卫星抛物面天线系统的建设及其测试情况,测试结果表明,所建成的抛物面天线系统可以对观测范围内的各卫星导航系统的各颗卫星的导航信号进行实时信号跟踪与监测,相关技术指标达到了预期要求。     

封面照片说明

伽利略计划（欧洲全球导航卫星计划）是欧盟为打破美国GPS在全球的垄断而与欧空局联合研制的民用导航卫星系统。伽利略系统由分布在3个轨道面上的30颗卫星组成，每个轨道面上有10颗卫星．轨道高度23616千米．轨道面倾角56度，运行周期14小时04分．并能与GPS完全兼容。     

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。     

北斗实时卫星共视时间传递技术及其性能评估

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）时间传递技术以其低成本、高精度、广覆盖范围等特点，广泛应用到高精度时频领域。传统卫星共视技术利用全球卫星导航时间比对标准（Common GNSS Generic Time Transfer Standard,CGGTTS）共视文件实现事后高精度时间传递，很难实现实时时间传递。为满足数字换流站、电力物联网、移动通信等对实时、高精度时间传递的需求，研究了基于北斗三号全球卫星导航定位系统（BDS-3）伪距观测数据的实时卫星共视技术，开展了短基线和西安-三亚长基线北斗实时卫星共视时间传递实验来评估实时共视时间传递性能。实验结果表明北斗实时卫星共视时间传递精度优于1 ns，可为时频系统、数字换流站等应用领域提供纳秒级时间同步和纳秒级时间溯源服务。     

基于北斗的高精度时空服务设备的研制

为提供基于北斗的高精度授时/定位服务,设计了一种小型化、多通路的时空服务设备。该设备采用高性能多核DSP和FPGA作为主处理器,实时采集和处理北斗卫星数据,从而为终端提供精准的北斗时间/位置,以及北斗短报文通信功能。同时,利用设备内部高性能恒温晶振产生与北斗时间高度同步的时间基准,为卫星失锁时提供可靠的守时数据。此外,为满足不同设备使用需求,主处理器进行了多种类型接口的扩展。经多台设备试验证明,该设备提供的授时、守时以及位置等各项信息精度指标均满足设计要求。     

封面故事

正实践十号返回式科学实验卫星(简称"SJ-10卫星")工程是专门用于"微重力科学和空间生命科学"空间实验的返回式科学实验卫星,于2016年4月6日成功发射。SJ-10卫星总质量约3600 kg,由长征-2D运载火箭发射,轨道倾角63°,近地点轨道高度220 km,远地点轨道高度482 km。卫星在轨工作寿命15天,回收舱设计在轨运行寿命为12天,12天后回收舱返回地球,而留轨舱将继续在轨工作3天。实践十号将完成     

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。     

卫星定位系统简介

 随着科学技术的不断进步和发展,当今社会已进入电子信息时代。快速、准确的卫星定位在军事、国民经济等诸多领域中广泛应用。目前能够实现全球卫星定位服务的,有美国的全球定位系统(GlobalPositioningSystem,简称GPS)和俄罗斯的“格洛纳斯”(GLONASS)全球导航系统(GLONASS为全球卫星导航系统的缩写),中国也有自己的区域性卫星定位系统“北斗一号”。卫星定位服务现已成为全球公认的八大无线产业之一。本文首先以GPS和“北斗一号”为例介绍卫星定位的基本原理,然后详细介绍各种已有和正在建设的卫星定位系统。     

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。     

基于UM220的北斗接收机及WEB终端设计

根据北斗卫星导航系统提供的定位服务,设计一款便携式北斗接收机进行定位,同时设计WEB终端,接收数据并对其进行分析处理和展示。北斗接收机采用UM220北斗模块进行定位,获取定位数据后经STM32单片机处理由GPRS模块发送到远程服务器。WEB终端采用Java语言编写北斗信息管理系统,对接收到的数据进行处理、存储和展示;此外引入在线地图API,通过地图显示位置信息。经测试,北斗接收机能有效定位并转发数据至服务器;通过WEB终端能对数据进行查询、显示,有良好的人机交互体验。     

风云三号C星全球导航卫星掩星探测仪首次实现北斗掩星探测

全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)是国际首台北斗系统(BDS)和全球定位系统(GPS)双系统兼容掩星探测仪, 2013年9月23日随风云三号卫星C星(FY3 C)发射入轨, 目前已测得大量掩星数据. 介绍了FY3 C-GNOS的组成; 统计了2013年10月12日全天的FY3 C-GNOS掩星事件及其全球分布情况; 通过与GPS精密定轨结果进行对比分析, 测试了BDS在轨实时定位精度, 检验了BDS掩星产品的可靠性和一致性. 初步分析结果表明: 14颗BDS卫星在轨运营的条件下, BDS和GPS兼容掩星探测仪可将掩星事件数提高约33.3%; BDS实时定位平均偏差优于6 m, 标准偏差优于7 m; 5-25 km高度范围内, BDS与GPS内符合精度大气折射率优于2%, 温度优于2 K, 湿度优于1.5 g/kg, 压强优于2%, 电离层峰值密度优于15.6%. GNOS的在轨正常运行及BDS与GPS掩星定位精度及反演产品的一致性为北斗掩星探测的业务化运行奠定了基础.     

北斗卫星导航接收机跟踪环技术设计与实现

跟踪环路设计是实现北斗卫星导航接收机的关键环节,为实现接收机的环路跟踪,设计了一种基于DSP+FPGA的数字BDS接收机实时高精度跟踪环路,并阐述了环路跟踪的原理和方法。采用二阶锁频环辅助三阶锁相环完成北斗载波信号的高精度稳定闭环跟踪,同时使用载波来实时地辅助码环跟踪,从而完成北斗卫星信号的实时高精度跟踪。试验结果表明,该跟踪环路能实现对北斗卫星信号的跟踪,并且环路在0.4s就进入稳态,同时具有良好的动态性能。