基于sigma-ε模型估计并分析了不同接收机、不同类型卫星载波相位观测量的方差分量, 发现该分量的变化与卫星的类型和接收机均有密切联系。为构建更真实的随机模型, 结合最小二乘法和MINQUE法来实时估计不同类型卫星的方差分量。然后, 通过实验对该方法的性能进行了评估, 结果表明: 相比于经验模型, 该方法在短基线的情况下能提高相对定位或方位角的精度和稳定性, 方位角精度和极差均可提高10%左右, 东、北、天3个分量的精度和极差也有约5%~10%的提升。
北斗卫星导航系统 载波相位 信噪比 实时估计 随机模型 BDS carrier phase real-time estimation stochastic model
1 沈阳航空航天大学, 电子信息工程学院, 沈阳 110136
2 辽宁省通用航空重点实验室, 沈阳 110136
3 沈阳飞机设计研究所，电磁环境效应航空科技重点实验室，沈阳110035
空间信号（SIS）精度是卫星导航系统的性能之一。针对目前精度评估模型存在的问题，提出了分段式SIS用户测距误差（URE）评估模型,并研究了SIS 用户测速误差（URRE）、用户测加速度误差（URAE）评估模型，利用广播星历和精密星历评估了GPS和BDS的SIS精度性能。结果表明,除BDS C02卫星的URE以及GPS PRN10卫星的URAE略大以外，其余GPS和BDS卫星的SIS URE,URRE和URAE均符合各自系统的指标，验证了所提精度评估方法的有效性。
北斗卫星导航系统 空间信号 精度 性能评估 GNSS GNSS, BeiDou Navigation Satellite System(BDS) signal in space accuracy performance evaluation
1 沈阳航空航天大学电子信息工程学院,沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学辽宁省通用航空重点实验室,沈阳 110136
针对最小二乘法在卫星故障检测和识别中存在的问题,研究将加权最小二乘算法用于卫星故障检测和识别,该算法将测量方程的协方差矩阵对角线元素作为加权因子,进而得到基于加权最小二乘法的卫星故障检测算法。通过各颗卫星伪距残差的平方和建立检验统计量,根据故障检测误警率和概率密度函数得到检测门限,将计算得到的伪距残差平方和与检测门限进行比较,进而实现故障的检测和隔离。结合实测数据,验证对比了两种算法的性能,结果表明: 加权最小二乘RAIM算法在故障检测的灵敏度和故障识别性能方面优于最小二乘RAIM算法的性能。
北斗卫星导航系统 最小二乘算法 加权最小二乘算法 Beidou Satellite Navigation System (BDS) RAIM Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) least-square method weighted least-square method
1 沈阳航空航天大学,电子信息工程学院，沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学,辽宁省通用航空重点实验室，沈阳 110136
3 北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191
4 电磁环境效应航空科技重点实验室，沈阳 110035
在民航等应用领域，卫星导航系统的可用性是决定其能否作为唯一或主要导航系统的关键性能指标。主要对GPS卫星导航系统的空间信号(SIS)可用性进行评估分析，研究一种基于马尔可夫过程的卫星导航单星可用性算法模型，并研究对卫星导航星座可用性的评估模型。结合GPS实测数据和GPS标准定位服务性能标准(GPS SPS PS)中的可用性指标，证明提出的空间信号评估模型有效且符合GPS SIS可用性指标要求。研究结果对我国北斗卫星导航系统可用性的评估具有一定的参考价值。
空间信号 可用性 北斗卫星导航系统 GPS GPS signal-in-space availability BeiDou Satellite Navigation System (BDS)
1 沈阳航空航天大学, 电子信息工程学院，沈阳 110136 ,辽宁省通用航空重点实验室，沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学, 电子信息工程学院，沈阳 110136
3 电磁环境效应航空科技重点实验室，沈阳110035
4 大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026
在北斗接收机中,载波的捕获速度和载波频率捕获误差影响着北斗接收机的性能。针对在处理精频捕获时传统算法计算量大的问题，提出利用载波相位对北斗二代导航信号进行精频捕获的算法。首先利用FFT循环相关对北斗信号实现快速捕获，然后通过去除C/A码的连续输入信号之间的相位关系对载波中频进行精频估计。利用卫星导航实验平台采集实际的信号对提出的捕获算法进行验证，结果表明，该算法降低了多普勒频率估计误差，估计误差在10 Hz以内，在卫星信号较弱时多普勒频率估计误差在50 Hz以内。所提算法对北斗二代接收机的设计具有一定的参考价值。
北斗卫星导航系统 捕获算法 快速傅里叶变换 精频估计 BeiDou satellite navigation system acquisition algorithm Fast Fourier Transform ( FFT) fine frequency estimation
1 海军装备部装备采购中心, 北京 100070
2 华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
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0.4 s就进入稳态,同时具有良好的动态性能。
北斗卫星导航系统 环路跟踪 锁频环 锁相环 码环跟踪 BeiDou satellite navigation system loop tracking FLL PLL code loop tracking
内蒙古工业大学电力学院，内蒙古 呼和浩特 010051
减小北斗卫星导航系统接收机的测量误差是提高其性能的主要措施之一。采用时间序列分析法对北斗卫星导航系统接收机模块UM220的测量误差进行建模，并依据模型对测量误差进行卡尔曼滤波。实验结果表明，北斗卫星导航系统接收机的测量误差可采用ARMA(2，2)或ARMA(1，1)模型；卡尔曼滤波后，静态测量误差标准差至少减小了28.86%，动态测量误差标准差至少减小了48.63%。
北斗卫星导航系统 误差建模 卡尔曼滤波 BDS error modeling ARMA ARMA Kalman filtering
