北斗三号基本系统空间信号质量评估

全球卫星导航系统(GNSS)空间信号(SIS)质量直接影响了用户使用性能。北斗三号卫星不同于北斗二号卫星,将继续播发北斗二号老信号,同时新增播发B1C, B2a等新信号,多频多信号多分量的信号体制较北斗二号更为复杂,对导航卫星信号质量控制提出了较大挑战。2018年底北斗系统完成了18颗卫星组网,完成北斗三号基本系统建设并开始提供全球服务,有必要对北斗三号在轨卫星空间信号质量进行量化评估。传统空间信号质量评估方法侧重于单项的定性评估,而针对北斗三号复杂的信号体制,缺乏系统的、定量的分析结果。该文对标北斗系统接口控制文件(ICD),从功率特性、频域特性、时域特性、相关域特性和信号一致性等方面研究了不同参数配置对评估结果的影响,形成了一套面向新型调制方式和多频多分量复用信号的量化评估方法。基于40 m大口径天线的空间信号质量评估系统,对18颗MEO卫星进行了长时间监测跟踪和数据采集,首次对北斗三号卫星空间信号质量进行了全面量化评估。结果表明：北斗三号卫星空间信号质量良好,18颗MEO卫星一致性较好,符合ICD指标要求,可满足服务区内用户需求;评估方法可用于对后续导航卫星空间信号质量的量化评估。     

卫星导航长码信号波形监测方法

由于信号微弱,如何获得在轨导航卫星的清晰信号波形是卫星导航信号质量监测研究中的难点之一,为此提出了一种在轨导航卫星的信号波形监测方法。该方法基于Vernier采样原理,利用大口径抛物面天线对在轨卫星进行信号采集,经过消除初相和残余频率、累加平均和数据组合等处理,获得清晰的码片波形。对于相同码速率的民用信号和长码信号,可确定民用信号和长码信号的伪码相位偏差。利用大口径抛物面天线对北斗卫星进行跟踪,获得了多颗北斗卫星B1频点民用信号和长码信号的码片波形。结果表明,民用信号和长码信号的码片波形的轮廓差异较小,但伪码相位存在偏差。     

卫星导航空间信号用户测距误差评估方法

空间信号（SIS）精度是卫星导航系统的基本性能之一,而卫星的用户测距误差（URE）是SIS 精度的重要指标。基于轨道误差及钟差误差研究了GPS（全球定位系统）和BDS（北斗卫星导航系统）的SIS URE评估方法,并利用实测数据评估了GPS和BDS的SIS性能。验证结果表明：GPS的SIS URE均优于2.2 m,BDS SIS URE除GEO-01和GEO-04卫星外均优于2.5 m,符合GPS 标准定位服务性能规范（2008年）及北斗卫星导航系统公开服务性能规范（1.0版）对SIS URE的指标要求。     

GPS III首星空间信号质量监测评估

GPS （Global Positioning System）在新一代卫星载荷中采用了大量新技术,首颗卫星成功发射后,官方尚未系统公布各导航信号的调制方式、复用方法等关键信息,因而其在轨测试阶段的空间信号质量评估具有重要的意义.该文选择地面接收功率、功率分配、相位关系、调制特性和测距性能等评估参数,深入分析了GPS III卫星L1频点空间信号质量,剖析了该卫星上多种新技术的信号特征.论文成果对其它GNSS（Global Navigation Satellite System）卫星载荷设计及信号体制设计等方面具有重要的参考意义.     

北斗信号区域完好性监测方法设计与实现

随着北斗导航系统的广泛推广和应用,其系统完好性问题也逐渐走到我们的视野里, 如何保证北斗卫星的完好性则成为当前北斗系统亟待解决的问题。本文以卫星导航系统的完好性检测为背景,以北斗系统作为研究对象和平台,设计了针对北斗导航系统接收机的加权最小二乘的 RAIM 监测算法,并且通过已有的完好性检测设备采集数据进行算法验证,证明了该软件算法的准确性。     

名词拓展 术语浅析之GNSS篇-----GNSS的四把交椅

一条新闻：北京时间6月2日晚23时53分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第四颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道,这标志着北斗卫星导航系统组网建设又迈出了重要的一步。     

GNSS信号接收机的构件初识──GNSS导航信号的收发问题之十

GNSS信号接收机是GNSS导航卫星的用户设备,是实现GNSS卫星导航定位的终端仪器。它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GNSS卫星导航定位信号的无线电接收设备,既具有常用无线电接收设备的共性,又具有捕获、跟踪和处理弱达3.5E-16W~2.5E-17W卫星微弱信号的特性。为此,GNSS信号接收机的构件必须满足这种捕获、跟踪和测量GNSS信号的需求。     

北斗GNSS高精度接收机板卡发展与应用

上世纪90年代中期，GPS开始进入了我国民用领域，从1995年，我国第一套国产测量型GPS“横空出世”；到2008年中国高精度卫星导航终端的井喷增长；再到2012年，中国北斗卫星导航系统的亚太组网成功，历经了二十多年的发展，国产高精度GNSS产业已经形成从进口主导转变为国产替代，逐渐主导国内市场，并积极参与国际竞争的产业格局。     

鱼塘多节点水质评估系统设计

为解决鱼塘管理系统测量误差大、评估失准等问题，设计了鱼塘多节点水质评估系统，该系统利用遥控手柄控制气动船体运动，利用GPS/BDS双模定位模块对所监测水域进行空间与时间上的准确定位和时间同步，利用水质传感器获取鱼塘的酸碱度、水温及浑浊度，利用模糊分析法对鱼苗生存适宜度进行综合评估，利用WIFI、GPRS、GSM 3种可切换的通讯方式将获取的信息发送至App，测试结果表明，测量相对误差在３％以内，可实现对鱼苗的生存适宜度的综合性评估。     

GNSS民航应用服务性能监测与评估系统发展思考

目前以全球导航卫星系统(GNSS)为主要定位、导航和授时源的基于性能的导航 (PBN)、广播式自动相关监视(ADS-B)等技术应用在国际民航领域大规模展开,GNSS 空间信号的性能对于民航安全运行的作用十分关键。按照国际民航组织(ICAO)的有关规定,对 GNSS 信号的服务性能进行监测与评估是使用 GNSS 要素的必要条件。通过分析国内外 GNSS 服务性能监测与评估工作的现状,对系统未来的发展趋势进行了阐述,重点对国内有关领域的研究和实践提出了建议。     

矢量GNSS接收机自主完好性监控性能研究

在分析了矢量跟踪环路和标量跟踪环路故障检测方面差异的基础上,该文指出全球导航卫星系统(GNSS)矢量接收机自主完好性监控(RAIM)技术所存在的问题,即RAIM检测量受噪声影响导致检测故障不准确,和故障信息在环路中的传播使得难以准确识别出故障源。针对上述问题,对矢量接收机的结构进行了改进,提出基于预滤波器的双环路跟踪结构。在新结构中,通过基于容积卡尔曼滤波算法的预滤波器削弱噪声的影响,并通过双环路切换的方法阻止故障信息的传播。仿真实验结果表明,改进后的矢量接收机不仅RAIM检测统计量的均值和方差都显著减小,而且识别故障的准确率有了明显的提高,RAIM性能较原来得到了有效提升。     

基于北斗的3S和BIM技术在铁路施工中的应用

铁路工程建设是一项复杂的系统工程,随着高速铁路的建设及运营里程的增加,对铁路施工的质量、安全、进度提出了更高的要求。结合了3S技术的定位能力、遥感监测能力、时空分析能力、可视化能力和BIM技术的微观精细化建模能力,本文提出了基于北斗的3S技术和BIM技术铁路施工总体框架,该框架更好地实现铁路施工过程中的智能化管理。具体阐述了3S技术和BIM技术在高精基准网、施工组织、方案审核优化、质量管理、安全管理、可视化和决策各个环节的应用。     

Linux下GNSS中频信号采集系统及接收机设计

针对GNSS中频信号数据量大、传统数据采集卡成本高昂的问题,设计了Linux操作系统下基于USB2.0串行总线和FPGA的GNSS中频数据采集系统,完成了相应的软硬件设计。利用状态机控制CY7C68013A各端点缓存的读写状态,完成高速数据传输功能,通过FPGA缓存中频数据有效提高系统数据传输带宽。编制了Linux下完整的GNSS软件接收机,实现了基于QT的接收机用户界面软件和Qwt插件的数据图形化显示窗口。测试结果表明:数据采集系统的传输速率可达200 Mbit/s以上,在降低成本的同时有效解决了大量数据的传输问题,软件接收机满足定位精度要求,具有良好的灵活性和适应性,而且易于扩展和升级算法。     

基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法

压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰,然后利用解扩重扩算法获得的加权矢量进行欺骗式干扰识别和抑制,最后对无干扰信号再次使用解扩重扩技术形成指向真实卫星的高增益多波束。仿真结果证明所提方法可以同时抑制压制式干扰和欺骗式干扰。该方法不需要卫星来向信息,对阵列流形误差稳健。     

一种应用于GNSS接收机的新型低功耗高速预分频

该文设计了一款应用于全球卫星导航系统(GNSS)接收机射频芯片的基于新型源耦合锁存器结构的预分频,用于产生接收机所需要的本振信号。与传统的静态源耦合逻辑锁存器相比,新结构引入一个钟控晶体管,可实现在采样期间减小锁存器的时间常数,有效地提高了最高工作频率,并且扩展了工作频率范围。通过建立一个简单但有效的小信号模型,新结构的优点被详细阐述。实验结果显示,该预分频最高频率可达6.9 GHz,消耗电流仅为1.2 mA。该预分频在0.18 m CMOS工艺上实现,已成功应用于GNSS接收机射频芯片中。     

卫星导航系统基四选星算法

随着卫星导航系统的发展,可见星数大大增多,为了减少接收机运算量,需选择可见卫星的一个子类。本文分析了卫星导航系统中N个4星最优分布与某4星最优分布中的k(k≤3)个卫星(共4N+k颗卫星)的联合分布GDOP值,并以此为基础提出了一类低复杂度近似最优的基四选星算法。该算法以经典的4星选择算法(最大体积法和四步选择法)为基础,通过多次迭代与部分执行,实现任意多于4星的卫星选择。仿真结果表明该算法与准优算法相比运算复杂度和GDOP值都更低。     

自适应波束形成技术在GNSS抗干扰中的应用

介绍了自适应波束形成技术的基本原理, 对具体算法进行了数学推导。根据波束形成技术的特点, 提出一种将其应用于GNSS抗干扰系统的解决方案。以七阵元均匀圆阵为例, 推导出期望信号的阵列响应公式, 给出接收信号协方差矩阵的求解方法, 从而为将自适应波束形成技术应用于GNSS抗干扰系统铺平了道路。仿真显示利用该方法能够在卫星信号来向保持一定增益的同时, 在干扰来向形成深度零陷, 从而达到较好的GNSS抗干扰效果。     

北斗用户终端测试系统的设计与实现

根据目前北斗用户终端在测试检验与质量评估方面暴露出来的问题,提出了建设标准统一、与其他同类测试平台间能够相互验证的北斗用户终端测试系统的必要性。进一步分析了用户设备测试系统发展趋势,设计了测试系统的系统体系架构及软件体系架构,提出了一种测试系统实现方案。通过该测试系统的建设,能够满足北斗用户终端功能和性能的准确、全面、标准化的测试及性能评估。     

电离层闪烁对GNSS信号影响的相位屏仿真方法

建立了利用相位屏模型实现的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)闪烁仿真方法.仿真包括随机相位屏的产生和抛物波方程求解.相位屏产生中,通过将零均值的Gauss白噪声通过特定滤波器(根据闪烁功率谱密度函数设计)的方法产生二维随机相位分布;抛物波方程求解中,通过分步法求解抛物波方程获得接收机处的卫星信号复振幅.上述过程考虑了信号倾斜传播路径、不均匀体特征参量等因素, 这些因素可由实测数据估计获得.利用中国低纬地区典型闪烁事件期间的GNSS观测数据提取闪烁相关参量, 并用于闪烁仿真.从信号强度时间序列、幅度相位统计特性、谱特征等多个方面, 对仿真和实测结果进行比较.结果表明, 建立的GNSS信号闪烁仿真方法可以有效复现电离层闪烁影响下的GNSS信号, 仿真信号符合理论变化规律, 且与实测数据结果具有一致性.由此表明了建立的GNSS信号闪烁仿真方法的有效性.