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。     

转发式北斗导航卫星信号性能评估的研究与实现

北斗一代在使用过程中存在隐蔽性不良,定位实时性差等问题,为了实现北斗导航信号的性能评估,相对于以往的硬件形式,如硬件接收机、频谱分析仪、矢量网络分析仪等,提出了以软件接收机的方法对北斗导航信号进行性能评估。首先分析了转发式北斗导航信号评估的意义、内容与方法,并采用软件接收机的形式进行评估;然后研究了转发式北斗导航的信号性能评估关键技术,给出了捕获、跟踪、评估参数计算的程序流程;最后根据实测数据在Linux高性能集群系统上进行了测试验证,实现了北斗导航信号的捕获、跟踪以及评估中的评估参数计算。测试结果表明,文章中的设计方法可实现北斗导航信号性能的评估,效果良好,评估内容、指标易于调整,便于软件算法参数的测试、升级,可为后续的卫星导航信号评估以及算法测试等提供了一定的依据。     

基于软件接收机的卫星导航信号模拟器性能指标测试

针对卫星导航信号模拟器的性能指标测试评估问题,提出了基于软件接收机的性能指标测试方法;通过分析模拟器性能,包括对动态性能、相位噪声、通道间时延一致性和静态定位精度的综合分析,给出了相应的测试方法和测试流程,并结合卫星导航信号模拟器产生的实际信号对各项性能指标的测试结果进行分析;经测试结果表明,软件接收机可以有效地对卫星导航信号模拟器各项性能指标进行测试,测试结果符合理论预期,满足模拟器性能指标测试评估的需求。     

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。     

一种基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法

为了应对高动态卫星信号短时受遮挡的恶劣环境,研究了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法。首先介绍了BDS/INS紧组合滤波方程,然后详细推导了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法,并进行了相应的理论分析。最后利用惯性/卫星组合导航信号软件模拟器对基于序贯处理的BDS/INS紧组合导航系统的滤波性能进行了仿真分析。结果表明：提出的基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法在不损失滤波精度的情况下,有效地减小了系统的运算量,提高了计算效率,增强了惯性/卫星组合导航系统在高动态卫星信号短时受遮挡场景下的适用能力。     

封底照片说明

2009年4月15日,我国继2007年4月发射了第一颗“北斗”导航卫星后,又发射了第二颗“北斗”导航卫星,卫星运行在地球的静止轨道上。科学家们计划2020年前后建立运行在3种轨道,共计30多颗卫星的全球导航卫星系统,是集导航、定位、授时、通信为一体的空间核心基础设施,可提供开放服务与授时服务。“北斗”卫星导航系统在用户容量、服务区域、动态性能、定位精度、使用方式和抗干扰能力等方面表现优异,并与国外卫星导航系统兼容。     

一种通用的卫星导航信号码时延估计误差评估方法

卫星导航信号的码时延估计误差是决定系统服务性能的关键因素,迫切需要对多种不同调制与复用方式的导航信号进行全面的码时延估计误差性能评估,从而为后期的系统应用提供重要的选择依据.为此,本文提出了通用的码时延估计误差评估方法.首先,概括了导航接收机的码跟踪环路模型,根据是否匹配接收以及是否相干处理,将目前的导航接收机归纳为四种类型.其次,在假设码时延估计误差非常小的条件下,分别给出了匹配接收下相干处理和非相干处理时的估计误差以及相互之间的关系;推导了非匹配接收下非相干处理时的估计误差,并讨论了与相干处理时的关系.最后,推导了码时延估计误差的齐夫-扎凯界限,解决了估计误差不满足非常小这一假设条件时的评估.本文提出的评估方法均以导航信号的功率谱密度表示,为信号设计和接收机的研制提供了重要的理论指导,同时也给具体信号的评估带来了极大便利.仿真实验中对新一代典型导航信号的码时延估计误差做了有效评估.     

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。     

卫星导航接收机自动测试系统

为了满足卫星导航接收机整机性能快速、精确测试的需求,实现对导航接收机性能的自动测试,构建了一种基于NI PXI硬件平台,采用导航信号模拟器、虚拟仪器技术和Microsoft Visual Studio 2008软件进行开发的卫星导航接收机自动测试系统。系统实现了多导航接收机的定位精度、冷启动首次定位时间、热启动首次定位时间、捕获灵敏度、速度精度的并行自动测试。良好的人机交互界面与多接收机并行测试的稳定运行,大大缩短了测试时间,提高了测试效率。通过对北斗导航接收机大量测试,结果表明该卫星导航接收机快速测试系统对于导航接收机整机性能并行测试快速、有效。