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关键词： 北斗卫星导航系统   卫星星座   2OS畸变模型   相关函数   功率谱  

摘要： 导航信号质量监测评估是确保卫星导航正常系统运的重要工作之一,不仅能够为导航空间信号的设计提供技术支持和手段,还可以为科学研究和工程应用提供参考价值。对北斗空间信号监测评估的结果,不仅可推动中国卫星导航信号体制设计和评估理论发展,还能够为管理和维护导航系统提供支撑信息,这将有利于提高北斗在国际上的影响力。本文主要研究了北斗区域导航系统的卫星星座导航性能及北斗空间信号的畸变模型,主要研究内容可分为以下两个方面:第一,详细地分析了北斗区域导航系统的卫星星座性能。根据目前北斗区域导航系统“5GEO+5IGSO+4MEO”的星座结构并结合其在民航中的应用进行研究,针对卫星可见性、精度衰减因子(DOP)以及水平保护级(HPL)值性能指标,对其在亚太地区的分布特性进行了仿真分析,并对中国区域内四个观测点进行了指标的对比分析。结果表明:北斗区域导航系统在亚太区域内可以为民航用户提供理想的卫星可见数、DOP值和HPL值,且均满足非精密进近的需求。第二,针对卫星导航信号异常会降低导航性能的问题,建立了北斗卫星导航信号的2OS畸变模型,并对2OS畸变模型的相关峰和功率谱进行了仿真分析,然后利用相关损耗、伪距测量偏差和S曲线锁定点偏差评估畸变模型的影响。仿真结果表明:北斗空间信号发生畸变会使空间信号的时域波形、相关峰和功率谱发生变形,因此产生伪距测量误差,使北斗的测距精度和定位精度降低,并降低了增强系统的完好性。

关键词： 大比例尺   地形图绘制   精度控制  

摘要： 在地形图绘制中，精度的控制对地形图绘制的准确性有重要影响，如何选取并控制精度，是地形图绘制中所必须掌握的技能。特别是大比例尺地形图绘制中，精度的控制尤其重要的，如果精度不准确，误差将会被直接放大，无论是地形图的绘制质量还是对地形图的绘制准确性都会产生不利影响。因此，我们应认识到精度控制对大比例尺地形图绘制的重要性，并根据大比例尺地形图的绘制需要，合理控制精度，保证绘制精度满足地形图绘制需要，提高大比例尺地形图的绘制质量。

关键词： 北斗卫星导航系统   汽车操稳性   测试方法   质心侧偏角   数据融合  

摘要： 当今,随着汽车工业的发展,汽车操控稳定性控制技术越来越重要,获取汽车操控稳定性参数的测量方法也随之成为国内外研究热点。欧美国家是利用全球定位系统(GPS)测量汽车操控稳定性控制系统相关参数。随着中国北斗卫星导航系统(BDS)的迅猛发展,其定位精度不断提高,应用领域逐渐变多,同时打破了GPS在汽车操控稳定性测量领域的垄断地位。本文提出一种基于北斗卫星导航系统测量估计汽车操控稳定性的方法。该方法对提高我国汽车操控稳定性控制系统设计水平,改善汽车结构设计方法以及扩展中国北斗系统的应用领域都有重要的意义和作用。论文对汽车操控稳定性参数测量方法和多传感器测量数据融合进行了研究,并进行了多种工况和路况下的汽车操控稳定性测试进行了仿真,以及实车测试。本文对汽车操控稳定性关键参数汽车质心侧偏角估计、横摆角速度测量进行研究,以解决利用GPS测量技术、智能多传感器数据融合技术、基于北斗卫星导航系统测量技术等测量估计汽车在各试验工况下车身姿态、质心轨迹、质心侧偏角、横摆角速度等参数的实际问题,主要内容包括:概述了汽车操控稳定性关键参数测量方法和试验方法,并重点介绍了基于GPS汽车操控稳定性参数测量方法及其相关理论。提出了论文重点研究内容,主要包括:北斗导航卫星系统误差分析、GPS测速理论、汽车的动力学性能研究、多传感器数据融合研究以及汽车操控稳定性相关参数测试方法的研究,并对各相关领域的研究现状、不足及可借鉴的经验进行了综述。研究了汽车操控稳定性测试系统测量模型,建立多自由度整车模型,推导汽车操控稳定性状态参数计算公式,模拟仿真测量稳定性关键参数,比对实车测试方案。以测量汽车操控稳定性参数为研究对象,利用客观模糊逻辑和聚类方法对GPS与惯性导航系统进行数据融合,从而为两个系统数据进一步融合做了预处理,为减小和消除数据延迟和数据不同步问题做了预处理。在此研究基础上,利用卡尔曼滤波器对两个单天线北斗卫星导航系统接收机所接收到的速度信号进行数据融合。论文在研究利用GPS/INS测量汽车操控稳定性相关参数的理论方法基础之上,提出了基于单天线北斗卫星导航系统测量汽车操控稳定性参数的方法;该方法是利用两个单天线北斗接收机和INS进行数据融合从而达到汽车操控稳定性关键参数质心侧偏角的测量估计。利用两个北斗系统接收机测量得到的四个速度,然后通过建立汽车运动学模型进行耦合来估计汽车的质心侧偏角。北斗系统测量的数据与INS测量的数据通过卡尔曼滤波器进行融合。文中讨论了北斗系统测量中的延迟问题,两个北斗接收机的数据同步问题。通过已有的方法解决了延迟和同步问题。通过对建立的汽车运动学方程分析,进一步讨论了测量估计汽车质心侧偏角与汽车横摆角速度的关系。并提出了汽车在直线行驶时测量汽车质心侧偏角的方法,即以汽车动力学模型作为补充方法。通过试验验证,表明此方法的可行性和优越性。

关键词： 电子海图   北斗卫星导航系统   定位   搜救  

摘要： 中国的北斗系统已正式被国际海事组织海上安全委员会纳入了全球无线电导航系统,这意味着北斗导航系统在国际上已被认可为海上卫星导航系统。目前基于PC机的电子海图显示系统发展较为成熟,在移动终端,电子海图发展相对缓慢。本文在移动终端北斗用户机上开发出以电子海图为基础的平台,结合已有PC端电子海图、北斗系统定位和短报文通信功能,研究基于电子海图的北斗海上定位和搜救系统。电子海图显示系统与北斗卫星导航系统的组合将会大大提高海上航行船舶的安全。本文研究分析了电子海图及卫星定位技术的发展现状;建立了基于电子海图的北斗海上定位和搜救系统;提出了在电子海图显示平台上利用北斗系统进行船端和岸端搜救控制中心定位、通信的方案。本文的主要创新点为在便携式用户机上实现电子海图的基本显示功能和利用北斗独特的短报文功能进行通信。本研究主要工作如下:首先详细分析了S-57数据传输标准和S-52显示标准,在此基础上对海图原始数据进行解析和处理;利用墨卡托投影变换、坐标转换、海图冗余数据处理以及屏幕裁剪技术,设计出用户机电子海图显示应用程序;最终在用户机上实现电子海图的基本显示功能,其中包括显示模式、语言选择、缩放显示及颜色方案等。其次,结合北斗用户机上的电子海图、已有PC机电子海图、北斗设备、北斗卫星导航系统的定位和短报文通信功能,实现船舶在海上的自主定位、位置搜索、短报文通信等功能;利用北斗短报文实现海上船舶与船舶以及船舶与岸端搜救控制中心之间的通信和求救功能等,同时获取海上船舶的实时位置,做到岸端搜救控制中心有效地对海上航行船舶进行管理。最后本文实现了北斗用户机电子海图的基本显示、系统的定位及搜救功能;并且在用户机和PC机上验证了系统的有效性。

关键词： 大比例尺   地形图   航测数字化成图  

摘要： 随着社会经济不断发展和科学技术不断进步，测绘技术水平迅速提高，测绘行业在国民经济建设中的地位显得极为重要。航测以其具有宏观、快速、准确、现势性等特点，为高质量、高效率测制大比例尺地形图奠定了基础。在进行大量地籍测绘工作时，用摄影测量方法来获取制图资料是一种经济而合理的手段。而航测数字线画图外业调绘成图是大比例尺航测制图过程中十分关键的一环。本文主要是对大比例尺地形图的航测数字化成图的相关年内容就进行了阐述。

关键词： 北斗卫星导航系统   北斗卫星导航接收机   基带信号处理   捕获算法   跟踪算法  

摘要： 随着我国北斗战略的发展,北斗卫星导航系统应用日渐成为国家支持的导航产业核心。而对于北斗的任何应用均离不开北斗卫星导航接收机技术的支持。因此作为接收机核心技术之一的导航信号的基带信号处理技术成为了备受瞩目的焦点。本文首先介绍了北斗全系统结构及服务区覆盖范围等系统基本概况。然后重点介绍和研究了北斗IB1信号结构及其伪码生成器结构等与本文研究算法相关的技术参数。接着,详述了全文的核心算法之一的导航信号捕获算法的目地与作用。在这一部分讨论了以串行时域搜索为代表的传统算法,以FFT捕获为代表的快速并行捕获算法。鉴于后者具有高效快速的特点,于是采用后者作为捕获算法并进行了仿真测试。针对一般捕获方法分辨率过低的缺点,提出利用FFT捕获算法加载波相位关系求解载波精频的算法,并针对实测信号特点提出了利用分段共用数据法对算法可行性进行测试。最后,按照由总体到部分将跟踪算法按照总体结构设计、载波环设计及码跟踪环设计的顺序逐层进行了研究。对于载波环部分,则是以二阶锁相环为先导逐步介绍了科斯塔斯环和可以作为锁相环补充的锁频环技术。在讨论码环设计时,采用了最常用的延迟锁定环(DLL)技术。最后对环路的软件设计方法进行了介绍,同时在载波环路中采用了锁频环辅助锁相环的技术,将经典的DLL环作为码跟踪环技术并对环路展开了测试。

关键词： 北斗导航系统  

摘要： 卫星导航与位置服务产业在国际上已成为继互联网、移动通信之后发展最快的新兴产业之一。随着北斗系统迅速发展，相应北斗的应用也渗透到各行各业。本文首先对北斗系统进行了简介，然后通过多个方向多个领域对北斗导航系统的应用展开阐述。

关键词： 城市三维基础地理信息系统   城市规划   应用  

摘要： 城市三维基础地理信息系统,融合了较多的先进技术,同时构建大了面积的城市三维模型数据,集成不同的专业信息。这一系统,具有精度高、仿真和网络化、共享等特点,所以能够使得城市的规划更加科学、合理。为此,对城市三维基础地理信息系统实行概述,并对城市规划中三维地理信息系统的应用情况加以分析,现进行具体阐述。

关键词： 北斗卫星导航系统   抗干扰   空时联合处理   冲激噪声   抗欺骗式干扰  

摘要： 我国自主研发并且独立运行的北斗卫星导航系统,能为水利、渔业、测绘、交通运输以及军事等领域提供全球性、全天时、全天候的导航定位服务,具有重大的科技、经济、军事意义。然而,由于导航卫星距离地球十分遥远,接收到的卫星信号非常微弱,很容易受到复杂电磁环境或者人为射频干扰的影响而导致无法正常提供导航服务,因此研究北斗卫星导航系统抗干扰技术具有至关重要的意义。在这样的背景下,本文围绕一类重要的盲自适应抗干扰算法——基于循环平稳特性的盲自适应抗干扰算法展开了深入研究,得到了一些有意义的结果:1.提出了一种基于卫星信号非零循环频率的盲自适应抗压制式干扰算法。由于许多压制式干扰在循环频率为零处依然具有自相关性导致已有的基于周期时延的盲自适应抗压制式干扰算法失效问题,本文在深入分析卫星扩频通信系统原理的基础上,利用卫星信号的非零循环频率,提出了一种经改进的盲自适应抗压制式干扰算法,通过仿真证明提出的算法能抑制更多类型的压制式干扰。此外,本文将提出的算法在空域上对于干扰的抑制进一步推广到空时二维域,使其在不增加天线阵元的条件下能抑制更多数量的干扰。2.提出了对冲激噪声稳健的盲自适应抗干扰算法。针对常规盲自适应抗干扰算法在冲击噪声环境下性能退化的问题,本文首先引入了分数低阶矩阵的概念,并利用其在冲击噪声下有界的特点,得到改进的CROSS-SCORE算法(FLOM-CS),然后针对强冲激噪声环境下所提算法性能受限的问题,本文从阵列响应的角度出发,对所提算法进一步进行改进,提出了分数低阶CROSS-SCORE算法(FLO-CS),通过理论分析和仿真结果表明,提出的两种算法在高斯噪声和冲激噪声环境下均呈现出良好的性能,并且在强冲激噪声环境下,FLO-CS算法的性能优于FLOM-CS算法。3.提出了一种基于阵列天线的抗欺骗式干扰方案。本文所提的盲自适应抗干扰算法对于压制式干扰具有良好的抑制作用,然而在欺骗式干扰环境下,其效果不尽如人意。对此本文首先提出了基于卫星信号非零循环频率的Cyclic-MUSIC算法,提出的算法具有高分辨力、信源选择性以及低阵元下的稳健性等优点,然后再将欺骗式干扰来向估计值、零点约束条件与所提的抗压制式干扰算法相结合,在已知欺骗式干扰来向估计值的条件下,使其具有抑制欺骗式干、压制式干扰以及提高卫星增益的能力。

关键词： 全球卫星导航系统   北斗卫星导航系统   卫星星座   星间链路   锚固站   协同定轨   联合树推理   卡尔曼滤波  

摘要： 某些航天任务的正常运营要求对相关星座卫星进行持续不断的精密轨道确定,这其中尤以全球卫星导航系统为典型代表。但是,传统的人造卫星精密轨道确定方法通常要求在全球布设一定数量的地面测控站,这对于我国正在发展中的北斗卫星导航系统提出了严峻的挑战。近年来,随着星间测量/通信技术的发展,以及分布式信息融合算法研究的深入,一种新的卫星星座轨道确定方法逐渐成为领域内的研究热点:基于星间链路的卫星星座协同轨道确定。本文从这一问题出发,着眼于我国北斗卫星导航系统的自主运行,展开了对以下四个方面的研究。(1)鉴于单纯基于星间链路的卫星星座自主定轨中存在的星座整体漂移问题,提出了基于地面锚固站和星间链路的卫星星座协同定轨方案,建立了相应的卫星运动模型及相对测量模型,并应用局部可观测性理论论证了方案的有效性。(2)从状态空间模型出发,设计了基于扩展卡尔曼滤波的分布式协同定轨算法,具体包括全阶扩展卡尔曼滤波、降阶扩展卡尔曼滤波以及迭代级联扩展卡尔曼滤波三类,并从精度、计算量、通信量三个角度对算法性能进行了详细分析。(3)从概率图模型出发,设计了基于联合树推理的分布式协同定轨算法,新算法的计算精度与集中式贝叶斯估计等效;并受平方根卡尔曼滤波的启发,针对星载计算机字长不足的应用场景,提出了分布式平方根联合树推理算法,该算法具有优于集中式贝叶斯估计和标准联合树推理的数值稳定性。(4)针对北斗卫星导航系统的自主运行问题,建立了类广播星历轨道模型并推导了相应的定轨偏导数;针对协方差矩阵及其平方根矩阵的条件数过大的问题,设计了集中式窗口迭代平方根卡尔曼滤波算法和分布式窗口迭代平方根联合树推理算法,有效弥补了现有算法的不足。论文所提出的新算法弥补了现有的集中式卡尔曼滤波以及基于精确贝叶斯推理的分布式滤波的不足;所提出的类广播星历轨道模型及其定轨偏导数可为导航星座的自主星历拟合提供参考;所提出的分布式协同定轨算法可作为一套标准设计流程,为其它多平台协作系统的设计提供参考。