摘要：在全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)导航信号的产生、发射、传播和接收过程中各种环节的异常,都有可能对卫星信号质量产生影响。用户接收到异常信号后,会在一定程度上影响其位置、速度、时间(position,velocity,time,PVT)性能。开展GNSS导航信号监测评估,可以在第一时间及时准确发现异常并快速告警,确保GNSS用户,特别是民航、海事等涉及生命安全领域相关用户的高效、可靠使用。然而,针对GNSS导航信号的各种异常的综合监测评估,目前国内外尚无全面而系统的研究成果,因此无法进行实时或准实时的信号异常自动识别与分析。文中提出建立GNSS导航信号畸变模型库的理念,针对GNSS导航信号的产生、发射、传播和接收过程中各类信号异常,通过仿真分析和实测数据验证,建立一套较完善的数学分析方法,研究GNSS导航信号各类常见畸变产生机理及特点,并在此基础上,定性或定量地给出不同程度的信号畸变对信号质量评估以及对用户定位的影响。本文的研究成果能够为卫星系统故障自动识别与快速定位提供支撑材料。同时,还可为卫星星上信号产生方面的设计者提供参考,在信号设计和优化过程中提供依据。

摘要：针对生命安全用户对导航系统高完好性服务能力的迫切需求,以及国际航空完好性服务竞争日趋激烈的现状,北斗全球卫星导航系统一体化设计和规划了北斗星基增强系统(BDSBAS)。该文从国际民航组织(ICAO)相关标准要求,对BDSBAS服务性能进行研究和分析,推导并论证了系统精度、完好性、连续性等主要指标的分解方法;在此基础上,仿真计算了BDSBAS不同航空完好性服务等级对北斗系统等效伪距测量误差(UERE)、卫星故障概率、虚警概率等方面性能的要求。相关研究与分析结果能够为北斗及BDSBAS工程建设提供有益参考和借鉴。

摘要：北斗卫星导航系统是一个构成庞大、星地一体紧密耦合、建设周期长、技术状态不断演进的巨系统。面临着关键技术体制复杂、组网发射密度高、系统稳定运行难度大等多方面挑战,对系统的试验验证工作提出了极高的要求。本文分析了北斗系统在设计试验、星地对接及等效运行等方面试验验证任务,提出了一个与北斗系统全系统、全规模、全要素等效的地面试验验证系统体系架构。该系统具备软硬件平台协同工作、仿真系统与真实系统的等效运行,以及试验平台与卫星地面等系统远程互联等突出特点,解决了多系统仿真建模、系统高动态特性模拟及软硬件协同仿真等难题,实现了对北斗系统设计、建设与运行阶段的全过程验证,以及对北斗系统星间链路、卫星自主完好性及精密定轨等技术体制的试验验证。本文提出的系统是目前卫星导航领域唯一一个实现系统全状态仿真、能与真实系统同步迭代演进并协同运行的试验验证系统,可为其他航天任务的试验验证工作提供参考。

摘要：北斗卫星导航系统作为复杂巨系统,需要科学、完整、高效的时频体系总体设计与工程实现。北斗三号系统的时频体系设计首先通过基于星间链路实现星载钟之间的比对与时间同步,基于星地时间比对链路实现主控站与卫星间的星地时间比对与精密同步,基于卫星双向、地面有线双向时间比对链路实现主控站各分系统之间的比对与精密同步,同时基于组合钟组和综合原子时等方法生成北斗系统时间(BeiDou system time,BDT),从而实现北斗系统内的时间建立、保持与同步。然后,通过直接或间接的溯源比对以及时差监测,实现BDT与其他导航系统时间基准的统一。北斗三号卫星信号的长期监测数据表明,BDT天稳定度达到4.6×10^(−15),星载钟本地时间准确度达到1.25×10^(−11),星载钟万秒稳定度达到1.65×10^(−14),同时BDT相对于其他卫星导航系统的时差保持在50 ns以内。经系统运行检验与监测评估,证明北斗三号系统时频体系功能完备、组织架构科学、体系指标先进,能够全面支撑北斗三号的全球服务能力。

摘要：低轨卫星星座具有几何图形变化快、落地信号功率强、全球天基监测覆盖等天然优势,可对中高轨全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)星座进行有效补充和增强,提升全球定位、导航与授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)服务的精度、完好性、可用性和抗干扰等能力,已成为下一代卫星导航系统重要的发展方向.本文总结了国内外低轨星座发展现状,对不同低轨星座进行了分析和设计,对低轨星座提升导航定位精度、加速精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)收敛、全球天基监测等导航增强能力进行了分析,重点论证了低轨星座突破现有中高轨GNSS技术瓶颈的机遇和体系增量能力,给出了相应的仿真分析结果,以期对我国低轨星座和北斗卫星导航系统的融合发展提供参考和建议.

摘要：针对当前国际卫星导航应用从单一GPS时代发展到多GNSS(全球卫星导航系统)时代带来的新趋势和新要求,本文从星座互操作、信号互操作、时间互操作和坐标互操作四个方面开展北斗三号系统与其他GNSS系统间的互操作设计.在星座设计方面,北斗三号的星座轨道高度与倾角设计与GPS,GLONASS和Galileo三大系统的星座充分互补,全球导航卫星PDOP平均可提升37.9%;在信号体制方面,北斗三号通过相同频率相似频谱设计实现与其他系统的互操作,并签署了兼容与互操作协议,可确保用户在不改变硬件设计的情况下同时使用各大系统导航服务;在时间基准与坐标基准方面,北斗三号系统建立与维持了与国际上高度一致的基准体系,实现与国际UTC,GLNT等时差偏差保持在50 ns以内,并与国际ITRF 2014坐标参数精度保持一致.因此,北斗三号系统通过四个方面的努力,实现了与其他GNSS的互操作,可联合美俄等全球卫星导航系统为全球用户提供更优质的服务.

摘要：梳理和介绍了美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略、日本准天顶卫星系统、印度导航星座等主要卫星导航系统的建设现状、在轨星座卫星、实测性能以及最新进展,系统分析了各系统主要的技术特点和发展策略。当前,四大全球卫星导航系统和两个区域卫星导航系统均已提供全球或区域定位导航授时服务,北斗全球系统星座部署也圆满成功。各卫星导航系统在保证稳定运行提升服务性能的同时,都在积极谋划后续系统升级换代,实施新技术、新体系的规划部署和在轨验证,全球卫星导航系统新一轮竞合态势逐渐显现。文章重点从高性能服务、弹性对抗、多功能聚合、兼容互操作等方面,综合论述国际卫星导航系统的发展趋势和前景,为我国下一代北斗系统论证研究和建设发展提出了建议。

摘要：从导航增强与弹性定位、导航和授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)两个方向,系统阐述基于低轨星座的PNT性能提升能力,包括全球天基监测、全球准实时高精度、可信认证、弹性应急备份等。综合国内外低轨星座发展现状,分析了低轨星座实现PNT性能提升的两种实现途径:一是在导航频段播发信号实现性能提升,可与现有各全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)实现良好的兼容与互操作性能;二是利用通信频段播发导航通信(导通)融合信号,实现与现有导航频段信号的弹性应急备份。二者均可实现定位精度及其收敛时间、完好性、安全性等性能提升,但因信号频段和业务类型差异,两者的技术体制、实现能力和代价有所不同。为此,文章从星载接收与处理技术、导航增强和导通融合信号体制设计、同时同频收发干扰抑制技术、弹性终端融合接收处理技术等方面,分析了实现导航增强和弹性PNT服务的关键技术,最后给出了基于低轨星座的PNT性能提升的发展建议。文章的研究成果,有助于进一步探索低轨星座的潜力,促进全球卫星导航系统的发展,并为低轨PNT性能提升技术的研究和应用提供参考。

摘要：“北斗”三号全球卫星导航系统自正式开通服务以来,在国民经济、国防安全、人民生产生活等方面发挥了至关重要的作用。本文介绍了“北斗”系统服务体系构成,围绕路线设计继承发展、服务功能高度集成、增量发展螺旋上升三大特点,总结了“北斗”系统定位导航授时、报文通信、导航增强与国际搜救四类服务演进,详细论述了各服务的设计特点和性能,结合全球卫星导航系统新一轮变革研判了“北斗”系统服务发展趋势,并从系统稳定运行、服务性能提升、多手段融合赋能三大方面提出了发展建议。

摘要：本文结合全球卫星导航系统自主导航技术发展现状,介绍了自主导航能力的发展特点及重要作用,分析设计了卫星导航系统自主导航体系架构,并对自主导航关键的时空基准保持技术进行了分析,提出了基于星间观测的完全自主导航的滤波算法、滤波状态噪声协方差信息选择方法及自主导航星载数据处理方法.论证了基于地面观测数据(锚固站)的半自主导航方法,比较了不同锚固站分布、数量及观测周期对自主导航性能的影响,并利用一套地面仿真试验系统验证了自主和半自主模式下的精密定轨和时间同步精度,可为卫星导航系统自主导航设计提供参考.