北斗全球系统自主导航地面模拟测试系统设计与实现
《北斗导航系统干扰信号识别技术研究》
《北斗导航系统干扰信号识别技术研究》一、引言随着科技的不断进步，卫星导航系统已经广泛应用于各个领域，包括但不限于交通运输、地质勘探、农业科技等。
作为中国自主研发的全球卫星导航系统，北斗导航系统已经成为了国家安全、经济建设和社会发展的重要基础设施。
然而，随着其应用领域的不断扩展，如何有效识别和抵御外界对北斗导航系统的干扰信号，成为了一个亟待解决的问题。
本文将针对北斗导航系统干扰信号识别技术进行深入研究，以期为相关研究提供参考。
二、北斗导航系统概述北斗导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，具有高精度、高可靠性和实时性等特点。
该系统包括空间段、地面段和用户段三部分，通过卫星发射信号，地面接收并处理数据，最终为用户提供定位、导航和授时等服务。
北斗导航系统的应用领域广泛，涉及到国家安全、经济建设和社会发展的方方面面。
三、干扰信号对北斗导航系统的影响干扰信号是影响北斗导航系统性能的重要因素之一。
这些干扰信号可能来自于恶意攻击、电磁环境干扰等多种因素。
当干扰信号强度超过一定阈值时，可能会导致卫星信号失真、丢失，甚至使得整个系统无法正常工作。
因此，如何有效识别和抵御干扰信号，对于保障北斗导航系统的稳定运行具有重要意义。
四、干扰信号识别技术的研究现状目前，国内外学者针对干扰信号识别技术进行了大量研究。
这些研究主要集中在对干扰信号的分类、特征提取、识别算法等方面。
在分类方面，根据干扰信号的来源和特性，可以将其分为人为干扰和自然干扰两大类。
在特征提取方面，通过分析干扰信号的时域、频域和空域特征，可以提取出有效的识别信息。
在识别算法方面，研究人员提出了多种算法，如基于机器学习的识别算法、基于深度学习的识别算法等。
然而，由于干扰信号的多样性和复杂性，现有的识别技术仍存在一定的局限性。
五、北斗导航系统干扰信号识别技术的研究方法针对北斗导航系统的特点，本文提出了一种基于多特征融合的干扰信号识别技术。
该技术首先通过收集北斗导航系统的原始数据，然后对数据进行预处理和特征提取。
飞行器自主导航系统的设计与实现
飞行器自主导航系统的设计与实现本文将讨论飞行器自主导航系统的设计与实现。
这是一种非常重要的技术，可以使飞行器在没有地面控制员的情况下，通过内置的计算机进行自主飞行和导航。
我们将探讨一些关键技术和实现细节，以及它们对飞行安全和航空业的潜在影响。
一. 设计要求和目标一个成功的自主导航系统需要满足许多要求和目标。
首先，它必须能够精确可靠地确定飞机的位置和方向。
其次，它必须能够快速而准确地确定飞机的速度和加速度。
最后，它必须能够自动调整飞机的轨迹和高度，以确保高效和安全的飞行。
这些要求和目标实现的关键在于先进的技术。
例如，全球定位系统（GPS）的发展使得我们可以通过卫星确定飞行器的位置和速度。
采用惯性导航仪（INS）也可以实现一定程度上的自主导航，借助惯性传感器和电子系统来跟踪飞机的加速度和转向。
二. 关键技术1. 全球定位系统（GPS）我们已经提到全球定位系统（GPS）可用于确定飞行器的位置和速度。
GPS是一种卫星导航系统，由美国政府开发和维护，能够通过航天器和卫星设备来传输精确的位置信息。
飞行器通过接收卫星信号来确定其位置和速度，从而实现自主导航。
2. 惯性导航仪（INS）惯性导航仪（INS）对于飞行器自主导航也是非常重要的。
INS采用惯性传感器和电子系统来跟踪飞机的加速度和转向，然后通过先进的算法来计算飞行器的位置和速度。
虽然惯性导航仪有一定的误差，但对于短距离的自主飞行和导航任务非常实用。
3. 自动导航自动导航是一个可以将飞机从一个起点飞往一个终点的自主系统。
他可以在预先设置的高度和速度上飞行，可以根据受到的信号来在空中飞行。
这种方法有助于减少任务对于驾驶员的依赖性，也能提高任务的完成率。
三. 实现细节1. 全面的系统设计自动导航系统对于被飞机运用的应用，总是和整体系统有着密不可分的联络。
必须研究系统不同工作部分的效能和互连性，为了保证設計全面性，要确保对所有部分都进行适当的支撑。
2. 算法和控制器自主导航系统实现的核心是算法和控制器。
GNSS原理及测试方案
GNSS原理及测试方案GNSS（全球导航卫星系统）是一种利用地球上的多颗卫星通过无线电信号将导航和定位信息传输给地面接收设备的技术。
目前，全球主要的GNSS系统包括美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）、欧洲的Galileo（伽利略卫星导航系统）以及中国的北斗导航卫星系统。
这些系统由卫星群组成，每个卫星都会通过无线电信号将其当前位置和时间发送给地面接收设备。
地面接收设备根据接收到的多个卫星信号，通过计算和比较卫星的位置和时间差异，从而确定其当前位置。
GNSS的测试方案是通过模拟卫星信号进行定位误差和性能评估。
下面将详细介绍GNSS的原理和常见的测试方案。
GNSS的原理主要包括卫星信号发射和地面接收设备的信号处理两个部分。
1.卫星信号发射：每颗卫星都会将其当前位置和时间信息以无线电信号的形式发送给地面接收设备。
这些信号包含了卫星的精确轨道数据、时钟偏移和钟差等信息。
2.地面接收设备信号处理：地面接收设备收到多个卫星发射的信号后，通过计算和比较卫星的位置和时间差异，从而确定接收设备的当前位置。
这一过程称为定位。
测试方案：GNSS的测试方案可以分为室内测试和室外测试两个方面。
1.室内测试：室内测试是指在没有开阔空间能够接收到真实卫星信号的情况下，利用模拟设备模拟卫星信号进行测试。
室内测试主要包括：-信号仿真器：利用信号仿真器可以生成卫星信号，模拟卫星的位置和时间信息，并将信号输入到测试设备中进行定位误差和性能评估。
-天线评估：通过天线评估可以测试天线的接收灵敏度、天线增益和指向性等性能指标，从而影响定位的准确性。
2.室外测试：室外测试是指在开放的空间中进行实际的GNSS信号测试。
室外测试主要包括：-定位误差评估：通过在实际场景中安装GNSS接收设备，收集卫星信号并进行定位计算，从而评估定位的准确性。
-动态定位性能：通过在移动车辆或移动设备上安装GNSS接收设备，进行实时位置跟踪和轨迹记录，评估GNSS定位在动态环境下的性能。
北斗卫星导航系统性能评估理论与试验验证
北斗卫星导航系统性能评估理论与试验验证导航系统是现代社会日常生活中不可或缺的一部分，而卫星导航系统则是其中的重要组成部分。
北斗卫星导航系统作为我国自主研发的卫星导航系统，一直以来受到广泛的关注和研究。
如何对北斗卫星导航系统进行性能评估，验证其导航的准确性和稳定性，一直是学术界和工程界的重点研究领域。
北斗卫星导航系统性能评估需要借助有效的理论模型和试验验证方法。
在理论上，我们可以使用多种数学模型来描述卫星导航系统的性能和运行机制。
其中最常用的方法是使用数学统计学原理建立模型，分析和预测导航系统的误差、精度和可靠性等指标。
通过建立数学模型，可以定量评估北斗卫星导航系统在不同环境和条件下的导航性能，并提出改进措施。
除了理论模型，实际的试验验证也是评估北斗卫星导航系统性能的重要手段。
试验验证可以通过在实地环境下进行导航操作，收集导航数据，并进行分析和比对来实现。
试验验证的目的是评估卫星导航系统的定位精度、时间同步性、容错能力等性能指标。
我们可以在不同的地理环境、天气条件和导航场景下进行试验验证，以确定北斗卫星导航系统的性能优劣。
在进行性能评估时，我们需要关注北斗卫星导航系统的各项指标。
首先是定位精度，即导航系统确定位置的准确性。
我们可以通过比对卫星导航系统输出的定位结果和实际位置来评估其定位精度。
其次是时间同步性，导航系统需要准确地提供时间信息，以支持多个用户同时进行导航操作。
容错能力也是一个关键指标，即导航系统对于误差和干扰的容忍程度。
最后还包括导航系统的覆盖范围、可用性和稳定性等指标。
在评估北斗卫星导航系统性能时，我们需要注意的是不同场景和环境下的差异性。
卫星导航系统在城市、山区和海洋等不同环境中可能会产生不同的误差和干扰。
因此，在进行性能评估时，需要考虑这些差异，并提出相应的评估方法和模型。
同时，我们还需要关注卫星导航系统的工作状态和环境，以确保试验验证的准确性和可靠性。
综上所述，北斗卫星导航系统性能评估对于确保导航准确性和稳定性具有重要意义。
基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析
南京信息工程大学遥控遥测技术题目：基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析姓名：学号：专业：电子信息工程院系：电子与信息工程学院指导老师：10 年月基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析摘要利用卫星仿真工具包STK,结合国外全球导航系统的技术经验和北斗卫星导航系统目前公布的技术资料，对北斗卫星导航系统的星座设计、定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。
STK逼真的图形显示使得北斗卫星导航系统的星座仿真具有良好的可视化效果，通过对定位精度的分析，结果表明北斗卫星导航系统是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。
所做工作为北斗卫星导航系统的建设与应用提供了一定的参考意义。
关键词：北斗卫星导航系统；卫星仿真工具包；星座设计；精度因子1引言北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。
系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
目前，我国北斗卫星导航系统正处于星座组网建设阶段，根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力；2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
因此，对系统进行模拟仿真是我们开展后续工作的前提。
鉴于上述背景，本文借助国际著名的仿真分析平台Satellite Tool Kit（以下简称STK）对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性及定位精度等方面进行详细的仿真和分析。
2星座设计及仿真目前世界主要卫星导航系统均采用Walk- er星座布局。
Walker星座由一组运行于相同轨道周期和倾角的圆轨道卫星组成，记为Walker T/P/F每个轨道上的卫星等间距均匀分布，各轨道面间的升交点经度间距也以相同角度平均分布，因此T （卫星数量）=s（同轨道面的卫星个数）沪（轨道面个数）。
高精度北斗导航定位系统设计与实现
高精度北斗导航定位系统设计与实现导语：随着卫星导航技术的快速发展，全球定位系统（GPS）在生活中的应用越来越广泛。
而作为我国自主研发的全球卫星导航系统，北斗导航系统在提供导航定位服务方面具备独特的优势。
为了满足用户对于高精度定位需求，高精度北斗导航定位系统的设计与实现成为一个重要的研究方向。
本文将介绍高精度北斗导航定位系统的设计原理与实现方法。
一、设计原理高精度北斗导航定位系统主要包括信号接收与处理、数据计算与校正、定位算法与精度优化等模块。
下面将详细介绍这些模块的设计原理。
1. 信号接收与处理高精度北斗导航定位系统首先需要接收卫星发射的导航信号。
一般情况下，系统会选择多颗卫星进行信号接收，以提高定位精度。
接收到的信号需要进行预处理，包括频率同步、码相对齐等操作，以便后续的数据计算与校正。
2. 数据计算与校正接收到的导航信号中包含了多种参数，如卫星位置、钟差等。
系统需要对这些参数进行计算和校正，以获得更精确的定位结果。
数据计算与校正主要涉及导航星历解算、钟差修正等算法，采用高精度的数学模型来提高定位精度。
3. 定位算法与精度优化根据接收到的导航信号和经过计算与校正的参数，系统可以通过定位算法来估计用户的位置。
定位算法有多种，常用的包括最小二乘法（LS）、卡尔曼滤波（KF）等。
为了提高定位精度，系统还可以采用精度优化的方法，如差分定位、多智能体定位等技术。
二、实现方法高精度北斗导航定位系统的实现需要考虑多个方面的因素，包括硬件设备、软件算法以及系统架构等。
下面将介绍高精度北斗导航定位系统的实现方法。
1. 硬件设备高精度北斗导航定位系统的硬件设备包括天线、接收机、信号处理器等。
天线用于接收导航信号，接收机负责信号的放大和处理，信号处理器用于对信号进行解调和解码。
为了提高定位精度，硬件设备要具备高灵敏度和低噪声的特点。
2. 软件算法高精度北斗导航定位系统的软件算法是实现高精度定位的关键。
根据设计原理中提到的信号接收与处理、数据计算与校正、定位算法与精度优化等模块，可以选择合适的算法来实现系统功能。
北斗卫星导航试验验证系统设计与实现
北斗卫星导航试验验证系统设计与实现摘要：北斗是一个规模巨大、星地耦合紧密、建设周期长、技术状态处于动态演化过程中的大型系统。
系统面临着核心技术体系的复杂性、高网络传输密度、高稳定运行的困难，对系统的检测与验证提出了更高的要求。
本课题针对我国北斗卫星导航系统，从设计测试、星地对接、当量运转三个层面，研究北斗卫星导航系统在全系统、全尺度、全要素上的测试与验证体系结构。
该系统是目前国际上仅有的一种可与实际系统同步演化、并可与实际系统协同工作的试验与验证系统。
对其它空间飞行任务的试验与验证也具有一定的借鉴意义。
关键词:北斗卫星导航;试验验证系统设计;实现1卫星系统性能评估软件系统设计1.1空间信号性能模块空间讯号准确度空间讯号准确度包含使用者的距离误差、使用者的距离比率以及使用者的量测加速误差。
可以用Z采用分割法估价。
在此基础上，利用SISRE中给出的公式，仅需要输入预计轨精度和钟差精度，即可得到URE的数值。
这是一种比较传统的评价模型。
采用网格方法对土地利用效率进行评价。
在此基础上，利用网格点集来仿真地面站的位置，并将预报的卫星轨迹、钟差等信息投射到地面站上，从而得到URE值。
Z利用所测得的资料对URE进行了评价。
在此基础上，将卫星信号与卫星信号进行线性化以去除电离层、对流层、多路径、接收信号等干扰，并将剩余的卫星信号与卫星信号在视距上的投射信息相结合，得到卫星信号之间的关系。
1.2服务性能模块其中，服务效能模组包含了使用者的定位、导航及计时效能评价。
在GPS的定位能力评价方面，利用双C/A编码实现伪距离的单点定位，利用GPS的KlobucharS参数对电离层的误差进行修正；在北斗卫星通信中，利用B1I伪距离观测数据进行单频率、单点定位，以及利用B1I卫星传播的B1IKlobuchar8参数修正电离层模式，是北斗卫星通信中亟待解决的问题。
尽管北斗星历数据与GPS数据基本相同，但是，由于北斗GEO卫星的离心度、轨道倾角等因素，在拟合时需要对其进行修正，使得其解算方式也随之改变。
GPS卫星导航系统模拟器设计方案
GPS卫星导航系统模拟器设计摘要现阶段，GPS（全球卫星定位系统）已经广泛应用于各个领域。
在GPS的应用环境中，GPS接收机的定位性能是一项重要的指标。
为了测试接收机的性能，应用导航模拟器来模拟各种条件下的真实的GPS信号。
随着计算机技术的发展，导航模拟器可以采用硬件实现方案 ...<P>摘 。
要<BR>现阶段，GPS（全球卫星定位系统）已经广泛应用于各个领域。
在GPS的应用环境中，GPS接收机的定位性能是一项重要的指标。
为了测试接收机的性能，应用导航模拟器来模拟各种条件下的真实的GPS信号。
随着计算机技术的发展，导航模拟器可以采用硬件实现方案或者软件实现方案。
导航信号模拟器具有实用性高，操作方便，实时性强，灵活性高，可配置性强等优点。
<BR>文中给出了导航模拟器的软件实现方案，对C/A码和导航电文的产生做了详细的介绍和阐述，主要完成了C/A码的生成和导航星历的产生。
本方案设计出的C/A码和导航星历被写入到数字中频文件中。
<BR>通过对C/A 码和导航星历的原理和结构分析，采用高级C语言编程分别实现了37颗不同卫星的C/A 码编码和导航星历的生成，并将生成的C/A码和导航星历存储在特定的文件中，以便被使用。
<BR>关键词：全球定位系统；导航模拟器； C/A码；导航星历 <pclass='Xxs392'></p> </P><P>ABSTRACT<BR>GPS has widely used in many areas these days. Among the GPS utilities, the receiver’s orientation performance is one of the most important requirements. In order to verif y the receiver’s performance, navigation simulator is used for generating the actual GPS signal in various conditions. The conventional navigation signal simulator is implemented by hardware or software and hardware integration. With the development of PC industry, navigation signal simulator can be implemented by software only. Compared with the hardware-implemented navigation signal simulator, software-implemented navigation signal simulator has the characteristics of flexible configuration, easy to carry, easy to migrate, easy to upgrade, and easy to operate.<BR>The paper presents the navigation simulator’s implementation scheme and its various modules, especially gives a detailed introduction and explanation on the generation of the C/A code and navigation ephemeris, and mainly complete the 。
北斗卫星导航地基增强系统设计与测试分析
第4期2024年2月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.4February,2024作者简介:许鹏(1986 ),男,助理工程师,学士;研究方向:卫星导航㊂北斗卫星导航地基增强系统设计与测试分析许㊀鹏,赵㊀伟,罗㊀伟,兰㊀伟,桑㊀飞(61773部队,新疆乌鲁木齐831100)摘要:文章首先回顾㊁总结了全球卫星地基增强系统的产生㊁发展和演化情况,介绍了我国北斗卫星地基增强系统的现状;其次,对网络RTK 的误差和影响定位精度的因素进行了剖析研究,并以新疆地区为例,分别将北斗卫星地基增强系统与移动网络定位和GPS 系统定位精度进行对比;最后,将北斗系统与GPS 系统组合定位精度进行评估,探索北斗卫星地基增强系统的定位效果㊂关键词:北斗;定位精度测试;地基增强系统;CORS 系统中图分类号:TN953+.7㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀随着2020年6月23日北斗3号最后一颗全球组网卫星在中国西昌卫星发生中心成功发射并顺利进入预定轨道,标志着我国北斗全球系统星座部署和北斗3号系统组网完成,同时也代表4大全球卫星导航系统划分天下的局面正式形成㊂对于4大导航系统在非遮蔽条件下的基本服务均可以满足10m 左右的精度要求㊂但随着科学技术发展和城市建设质量要求的不断提升以及对定位精度需求的提高,基本服务已经远远不能满足像测绘作业㊁国土勘探㊁精准农业等高精度领域的需求㊂为了提高定位精度并且满足各类用户的不同需求,卫星导航增强技术与系统便应运而生㊂1㊀全球卫星地基增强系统的产生和发展历程1.1㊀全球卫星导航增强技术与系统㊀㊀卫星导航增强技术最早是为了应对随着全球卫星导航系统应用的不断推广和深入,目前的卫星导航系统还不能满足一些高端用户的要求㊂而发展起来的美国GPS 系统选择可用性(SA)政策,2000年美国取消了SA 政策,在一定程度上提高了导航定位精度㊂为此各种卫星导航增强系统应运而生㊂目前,国外卫星导航增强技术主要分为2大类,一类是星基增强系统(Satellite -Based AugmentationSystem,SBAS),另一类是地基增强系统(Ground -Based Augmentation Systems,GBAS)㊂1.2㊀GBAS 地基增强系统㊀㊀局部面积增强系统(Local Area AugmentationSystem,LAAS)最早主要是为航空机场提供高完整性增强服务,由FAA 提出,后FAA 和ICAO(国际民航组织)已停止使用 LAAS 这一词,取而代之的是 GBAS ㊂相比于SBAS,单个GBAS 建设成本较低,且现有完好性相对较高[1]㊂2㊀北斗地基增强系统㊀㊀北斗地基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成部分,不仅能满足 技术先进㊁高效可靠㊁经济适用和易扩展 的标准,而且还能与其他技术相结合,构建一个更加完善㊁灵活的北斗导航服务体系㊂它可以根据1~2m㊁dm 级㊁cm 级的测量结果,使得北斗/GNSS 技术能够更加有效地应用于各种领域㊂3㊀网络RTK 技术3.1㊀传统RTK 定位技术㊀㊀传统的实时动态差分定位技术(Real -TimeKinamatic,RTK)基于高精度的载波相位观测值可用于快速静态定位,在应用中遇到的最大技术难题就是参照位置校正数据的有效作用距离㊂定位误差的空间相关性随着参照位置和移动位置距离的增加而逐渐失去线性,在一定距离下(单频大于10km,双频大于30km),经过差分修正处理后的用户数据还是有较大误差,导致定位精度降低而无法解算载波相位的整周模糊度问题㊂因此,为了保证所需定位精度,传统的单机RTK 使用距离十分有限[2]㊂3.2㊀网络RTK 定位技术㊀㊀在20世纪90年代中期,技术人员提出了网络RTK 定位技术的概念,以解决传统RTK 技术的不足㊂网络RTK 是在某一地区建立若干个基准站,构成对该地区的网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准,向该地区相应地纠错信息,从而实现定位精确度的实时提升㊂与传统RTK 技术相比,网络RTK 定位技术不但扩大了覆盖范围,而且进一步压缩作业成本,提高了定位精度,减少了定位的初始化时间㊂网络RTK 系统的组成包括基准站网子系统㊁中心子系统㊁通信子系统㊁用户数据中心子系统㊁应用子系统,如图1所示㊂图1㊀网络RTK 系统组成3.3㊀连续运行参考站系统㊀㊀连续运行参考站系统(Continuous OperationalReference System,CORS)是由常年连续运行的若干固定基准站组成的网络系统,利用卫星导航定位㊁计算机㊁数据通信和互联网络等技术,按一定距离在一个个国家(区域)建立的㊂目前网络RTK 系统都是基于CORS 系统打造的,即很多CORS 系统都包含了网络RTK 定位功能㊂因此,CORS 的发展现状也体现了网络RTK 制式的发展现状㊂4㊀网络RTK 误差及导航系统精度分析4.1㊀网络RTK 误差分析㊀㊀导航信号从卫星的天线发射出来到接收机天线接收,然后由用户端接收机把测距信号量测出来,其中存在诸多影响因素,从而产生一定的误差㊂网络RTK 误差考虑到如下2方面:(1)天线相位中心偏差㊁多路径效应㊁无线电信号干扰以及与参考站㊁移动站有关的误差㊂(2)相对论效应㊁电离层误差和对流层误差等和星站间距离造成的误差㊂4.1.1㊀天线相位中心的偏差㊀㊀GNSS 测量可以用来检验天线的相位,可以通过计算卫星的质心来估算它们之间的距离㊂然而,这种方法的结果可能会受到精确星历的影响,导致它们的估算值可能会存在偏差㊂IGS 发展使得RTK 的施测变得更加精确,它通过比较使用者和被观察者的天线以及它们之间的相互影响,获取更准确的信息㊂这种方法大大提高了RTK 的精度,使其能够更好地反映实际情况㊂研究发现,天线的相位偏移主要由于它的天顶距对其产生的影响㊂然而,对于更精细的测量,笔者选择了50ʎ作为参考点㊂经过测量,可以看出随着角度的增加,数据误差也会随之增加㊂从0ʎ开始,误差几乎没有受到干扰,但是当角度达到45ʎ时,误差会达到最高,并且随着角度的增加,误差也会继续增加[3]㊂4.1.2㊀多路径效应的影响㊀㊀多路径效应(Multi Path Effect,MPE)是指各分量场在电磁波经过不同路径传播后,按各自相位相互叠加,使原有信号失真或产生错误,到达接收端的时间不同而产生的干扰㊂此类多路径现象会使接收方观察信号出现错误,造成追踪信号难度较大,该现象即为多路径效应㊂多路径效应对导航测量来说最为严重和危险,通常引起的误差约5cm 即可,而当反射系数大时则可能超过,误差值可达19cm 以上㊂特别是在多径效应的伪距离观测时,其错误可能高达10m或更高㊂多径误差和其他种类误差有所不同,除了与接收机天线圈周围存在环境及近㊁远反射物质有关外,还可以在一段时间内发生改变㊂因此多路径效应误差具有时变的复杂多样性,在实际应用中,很难用统一的模型进行描述㊂4.1.3㊀对流层延迟及其修正方法㊀㊀对流层是从地面开始向上延伸约50km 的大气层㊂在卫星信号传输过程中,对流层发生信号延迟的情况占到信号延迟的80%㊂当卫星导航信号穿过对流层时,信号的传播速度和路径就会发生变化,这种现象叫作对流层延迟(Transference)㊂对流层延时90%成因是由于大气层内的干燥分量导致的;剩下10%是由水蒸气导致的,称为湿度成分㊂因此,可通过对天顶方向干燥㊁湿度分量延时及对应投影函数表达对流层延时㊂ΔP trop =ΔP z ,dry M dry (E )+ΔP z ,wet M wet (E )(1)式中,ΔP trop 为对流层总延迟,ΔP z ,dry 为天顶方向对流层干分量延迟,M dry (E )为相应的对流层干分量投影函数,ΔP z ,wet 为天顶方向对流层湿分量延迟,M wet (E )为相应的对流层湿分量投影函数㊂当今,许多不同的对流层校验方法已被提出,而Hopfield㊁Saastamoinen 等新一代校验方法提供的数据比美国标准大气层的校验方法精度更高,误差仅为几毫米㊂在天顶方向,各模型的延迟改正误差都在20mm 以内,而湿分量部分的残余影响还是比较大㊂Hopfied 模型直接给出干分量和湿分量在传播路径上折射改正量(不再需要映射函数):ΔD trop =ΔD dry +ΔD wet(2)令i =dry ,wet ,则干湿分量用下式表示:ΔD i =10-6N i ð9k=1αk ,i k γk i éëêêùûúú(3)其中,折射指数公式为:N dry =0.776ˑ10-4P /T(4)N wet =0.373e /T 2(5)在这个方程中,用T ㊁P ㊁e 3个不同的参数来描述:大气温度(K)㊁大气压力(mbar )以及水气压(mbar)㊂r dry ㊁r wet 这些参数代表了从测量站出发,沿着干湿折射指数逐渐接近零的边缘线的距离(m),可以用下列公式来进行计算:γi =(γ0+h i )2-(γ0cos E )2-γ0sin E(6)在这公式中,边缘界面的高度(m)逐渐降至零,干湿折射指数分别为:h dry =40136+148.72(T -273.16)(7)h wet =11000(8)上面式中的系数为:g m =1.0-0.0026cos2B -0.28ˑ10-6Hα1,i =1α2,i =4a iα3,i =6a 2i+4b i α4,i =4a i (a 2i+3b i )α5,i =a 4i +12a 2i b i +6b 2i α6,i =4a i b i (a 2i+3b i )α7,i =b 2i (6a 2i+4b i )α8,i =4a i b 3i α9,i =b 4i a i =-sin Eh ib i =-COS 2E 2h i r 0在这些公式中,E 表示卫星的高度角,r 0表示测站的地心向径(m),P ㊁e 分别表示以mbar 为单位的测站大气压和水气压,T 表示测站的K 氏温度㊂Saastamoinen 模型为:ΔD dry =0.002277p g m(9)ΔD wet =0.002277g m1255T +0.05()e (10)其中,e 为水气压,可以根据测站上的相对湿度RH 来计算水气压㊂e =RH ˑexp(-37.2465+0.213166ˑT -0.000256908ˑT ˑT (11)g m 为平均重力,g m =1.0-0.0026cos(2B )-0.28ˑ10-6H ;B ㊁H 分别为用户纬度和高程㊂Saastamoinen 模型的投影函数采用了一种叫作Niell 的干分量投影函数,它的干分量投影函数为:m Hydro (ε)=1+a Hydro1+b Hydro1+c Hydro sin ε+a Hydrosin ε+b Hydro sin ε+c Hydro+1sin ε-1+a ht 1+b ht 1+c ht sin ε+a htsin ε+b ht sin ε+c ht éëêêêêêêêêùûúúúúúúúúˑH 1000(12)式中,ε为高度角,H 为正高,而干分量投影系数则由a Hydro ㊁b Hydro ㊁c Hydro 来表示;a ht =2.53ˑ10-5b ht =5.49ˑ10-3c ht =1.14ˑ10-3如果测站纬度Ø满足150ɤ|Ø|ɤ750,干分量投影系数利用下式进行内插计算,内插系数由系数表给出㊂p (Ø,t )=p avg (Øi )+[p avg (Øi +1)-p avg (Øi )]ˑØ-ØiØi +1-Øi +p amp (Øi )+[p amp (Øi +1)-p amp (Øi )]ˑØ-ØiØi +1-Øi{}ˑcos 2πt -T 0365.25()(13)式中,p 表示要计算的系数a Hydro ㊁b Hydro 或c Hydro ,Øi 表示表中与Ø最接近的纬度,t 是年积日,T 0为参考年积日,取T 0=28,a Hydro ㊁b Hydro ㊁c Hydro 的平均值及其波动值如表1所示㊂表1㊀干分量投影函数内插系数纬度a Hydro (average )b Hydro (average )c Hydro (average )a Hydro (amp )b Hydro (amp )c Hydro (amp )150.0012769930.0029153700.062610510.00.00.0300.0012683230.0029152300.062837390.000012709630.000021414980.00009012840450.0012465400.0029288450.063721770.000026523660.000030160780.00004349704600.0012196050.0029022570.063824270.000034000450.000072562720.00084795348750.0012046000.0029024910.064258460.000041202190.00011723380.00170372060㊀㊀而对于纬度Ø,|Ø|ɤ15ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (15ʎ)+p avg (15ʎ)ˑcos(2πt -T 0365.25)(14)对于纬度Ø,|Ø|ȡ75ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (75ʎ)+p avg (75ʎ)ˑcos(2πt -T 0365.25)(15)Niell 湿分量投影函数为:m wet (ε)=1+a wet1+b wet1+c wet sin ε+a wetosin ε+b wetsin ε+c wet(16)其湿分量投影系数a wet ㊁b wet ㊁c wet ,对于15ʎɤ|Ø|ɤ75ʎ是利用下式进行内插计算,内插系数如表2所示㊂p (Ø,t )=p avg (Øi )+[p avg (Øi +1)-p avg (Øi )]ˑØ-ØiØi +1-Øi(17)表2㊀湿分量投影函数内插系数纬度a wet (average )b wet (average )c wet (average )150.0005802180.0014275270.0434*******.00056794850.0015138630.04672951450.00058118020.0014572570.0439*******.00059727540.0015007430.04462698750.00061641690.0017599080.05473604而对于纬度Ø,|Ø|ɤ15ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (15ʎ)(18)对于纬度Ø,|Ø|⩾75ʎ,有:p (Ø,t )=p avg (75ʎ)(19)4.1.4㊀电离层延迟及其修正方法㊀㊀随着日照㊁X 射线㊁γ射线等多种射线的照射,50~1000km 地表上的中性气体分子会经历一系列的物理现象,这些现象构成了一个复杂的物理系统,其特点是:随着射线的照射,这些物质会经历一系列物理反应,最终形成一个复杂的物理系统,它的物理特征就像一个复杂的物理系统㊂由于路线出现了轻微的变形,因此,将光速c 与时间Δt 相除,所获取的ρ与其本身的几何尺寸并无关联㊂通常电磁波在电离层中的折射率为:n 2=1-X1-Y 2T2(1-X )ʃY 4T4(1-X )2+Y 2L(20)式中,X =f 2p f2=N e e 24π2ε0mf2;Y T =f H f sin θ;Y L =f H fcos θ;ʃ的值取决于使用的电磁波的极化特性㊂N e电子密度是指每立方米空间中自由电子的数量;e 为电子电量,为1.6022E -19C;ε0为真空中的介电常数,为8.8542E -12F /m;θ代表电磁波在传播过程中与地球磁场的夹角;f 表示入射的电磁波的频率;f H 自由电子的回旋频率是指它们在受到地球磁场的影响时,其运动的特性和强度;f p 为等离子体频率,使电中性等离子平板产生振荡的特性频率时,从离子中分离出自由进行自由运动㊂因此,电离层造成的误差,主要是由信号频率㊁观测方向的仰角㊁观测时间电离层情况等因素决定,与卫星到接收机视线方向的电子密度有关㊂此外,当电离层剧烈活动时,可引起多普勒频移的变化,因为总电子含量的变化很快,从而可能造成相位的频繁脱锁㊂双频电离层修正模型,目前使用较多的电离层修正模型,可以有效地将残余误差降至总量1%以下㊂双频修正采用2个频点B 1㊁B 2,伪距观测量可以表示为:ρi =ρ0+If 2i (i =1,2)(21)可以得到:ρ0=aᶄρ1+bᶄρ2(22)其中:aᶄ=f 21/(f 21-f 22)bᶄ=f 22/(f 21-f 22)假定伪距观测量ρ1㊁ρ2的观测噪声有相同的均方差σn ,且相互独立,那么ρ0相对于单频测量下的归一化均方差可表示为:σρ0σn=aᶄ2+bᶄ2(23)由上式可计算出双频修正后得到的伪距观测量的观测噪声是单频测量的观测噪声的2.8976倍㊂如果采用频点B 1㊁B 3进行双频修正,那么双频修正后得到的伪距观测量的观测噪声是单频观测量的观测噪声3.5119倍;如果采用频点B 2㊁B 3进行双频修正,那么双频修正后得到后的伪距观测量的观测噪声是单频测量噪声的14.2866倍㊂计算电离层修正时应采用B 1㊁B 2频点上的伪距观测量,综合考虑估计精度和计算复杂度,对电离层进行修正㊂4.1.5㊀相对论效应㊀㊀在惯性空间中,被称为相对论效应的卫星时钟之间的相对运动㊂相对论效应可以划分为狭义和广义2类㊂按照狭义相对论的原则,安装在高度飞行卫星中的卫星钟频率f s 将会变为:f s =f 1-V 2s2c 2()(24)即Δf s =f s -f =-V 2s2c 2f ,式中V s 为卫星在惯性坐标系中运动的速度,f 为同一台钟的频率,c 为在真空中的光速㊂如将地球同步轨道卫星平均速度V s =3874m /s,c =299792458m /s 代入即可得:Δf s =-0.835ˑ10-10f (25)这说明,与静止在地球上的同类型时钟相比,地球同步轨道卫星的卫星时钟速度要慢一些㊂按照广义相对论,同样的时钟,在卫星上的频率会差,在地面上的频率也会差㊂Δf 2=W s -W k c 2f(26)其中,W s ㊁W k 分别为卫星所处位置的地球引力位和地面测站处的地球引力位㊂广义相对论的影响范围较小,可以将地球的重力位置视为一个单独的质点,于是有:W s =-μγW K=-μR ìîíïïïï(27)其中,μ为地球引力常数;R 为测站到地心的距离;γ为卫星到地心的距离㊂于是,Δf 2可得:Δf 2=μc 2f 1R -1γ()(28)总的相对论效应为:Δf =Δf s +Δf 2=μc 2éëêêùûúú1R-1γ()-V 2s 2c 2f (29)卫星钟比地球同类型钟的频率是增加的,解决办法是在制造卫星钟时把频率降低,以解决当这些钟进入轨道受到相对论效应影响时,频率刚好为标准频率㊂然而,上述相对论效应的影响,并不是常数的地球的运动和卫星轨道高度的改变以及地球重力场的改变㊂经上述修正后,存在残差影响卫星时间最长可达70ns,对卫星钟速影响可达0.01ns /s,这一影响必须考虑在高精度的单点定位中㊂4.2㊀导航定位精度分析㊀㊀影响导航的性能指标主要包括4个指标:精确度㊁完好度㊁可用性㊁连续性,而精确度指标是各系统为用户提供稳定可靠服务的保证,也是用户选择导航系统的重要依据,是各系统服务性能的最主要指标[4]㊂导航系统的服务精度主要取决于卫星分布的几何图形和观测量的精度,DOP 值一般作为一个卫星导航的精度㊂δAccuracy =DOP ˑδUERE(30)UERE 是由时钟误差㊁电离层延迟等因素造成的偏差,更多地反映在天空卫星的空间分布上,由于卫星接收路径产生用户等效距离误差的标准偏差,距离越远,误差放大效应也会增大㊂DOP 值作为反应星座组合和轨道参数的数值,主要包括水平DOP (HDOP )㊁垂直DOP (VDOP )㊁位置DOP (PDOP )㊁时间DOP (TDOP )和几何GDOP ㊂其中几何精度因子GDOP 是由PDOP 和TDOP 的综合影响的精度因子,可通过以下公式计算求得㊂GDOP =PDOP 2+TDOP 2(31)PDOP =σ2x +σ2y +σ2zσURE(32)给定定位精度水平,可用性取决于卫星在特定位置和一天内的几何形状㊂定位精度的高低是由DOP 所能接受的最大值来决定的,所以卫星导航系统的可用性要看定位精度的高低㊂普遍规律是PDOP ɤ6作为可用性评价系统的依据㊂利用几何精度因子的功能可预测导航系统的可用性(CFA),这就相当于在使用导航服务要求定位精度满足一定的要求㊂然而,事实上,系统完整性对于某些应用领域,尤其是航空领域来说是一个关键问题㊂因此,对系统的可用性,除了考虑DOP 门槛要求外,还应考虑组合导航系统观测卫星数量较多㊁GDOP 下降㊁组合导航系统定位时可选择最优星座即GDOP 数值最小的星座等自主完好监测和故障检测排除能力,这将有效提高导航系统定位精度[5]㊂5㊀仿真验证部分㊀㊀算例1:以2016年新疆地基增强CORS 站测试数据为例,数据来源为北斗导航新疆地基增强系统㊂通过运用北斗卫星导航新疆地基增强系统,新疆地区的事后导航定位服务区域能够实现全覆盖,同时重点区域能够获得dm 级甚至cm 级高精度定位服务㊂通过对比,可以发现新疆地基增强CORS 站系统的实时定位精度达到了5cm 以上,而且其高程精度也达到了10cm 以上,事后静态定位精度也达到了5mm 以上,而且其高程精度也不低于10mm㊂而移动网络定位精度远低于北斗卫星导航增强系统定位精度㊂算例2:北斗与GPS 联合精密定位,能够获得更高精度且系统鲁棒性更好㊂定位结果如表3所示㊂表3㊀北斗㊁GPS㊁北斗&GPS 定位精度对比单位:cm观测值N E U 北斗17.917.130.5GPS3.04.17.0北斗+GPS 4.0 3.56.26㊀结语㊀㊀北斗定位系统是中国重要的信息基础设施,它的建立为中国在导航卫星领域的国际影响力奠定了坚实的基础㊂经过模拟验证,与传统的BDS 定位方法相比,北斗地基增强系统的静态定位和动态网络RTK 测量精度都能满足要求,而且,将BDS 技术整合起来,更能体现多卫星集成技术的优越性㊂BDS 网络RTK 定位技术已经取得了巨大的进步,它的不断改进将有助于北斗地基增强系统的发挥,为北斗导航卫星的发展和应用提供坚实的基础㊂参考文献[1]郭树人,刘成,高为广,等.卫星导航增强系统建设与发展[J ].全球定位系统,2019(2):1-12.[2]刘文建.北斗/GNSS 区域地基增强服务系统建立方法与实践[D ].武汉:武汉大学,2017.[3]赵俊天.新疆维吾尔自治区CORS 系统的建设与定位服务测试[D ].西安:长安大学,2017.[4]李征航,张小红.卫星导航定位新技术及高精度数据处理方法[M ].武汉:武汉大学出版社,2009.[5]黄文德,康娟,张利云,等.北斗卫星导航定位原理与方法[M ].北京:科学出版社,2019.(编辑㊀沈㊀强)Design and test analysis of Beidou satellite navigation foundation enhancement systemXu Peng Zhao Wei Luo Wei Lan Wei Sang FeiUnit 61773 Urumqi 831100 ChinaAbstract This paper briefly reviews and summarizes the generation development history and evolution of the globalsatellite foundation enhancement system introduces the current situation of the Beidou satellite foundation enhancement system in China analyzes the error of the network RTK and the factors affecting the positioning accuracythen compares the Beidou satellite foundation enhancement system with the mobile network and the positioningaccuracy of the GPS system and explores the positioning effect of the Beidou system and GPS system.Key words Beidou positioning accuracy test ground -based enhancement system CORS system。
北斗导航系统定位算法仿真研究
北斗导航系统定位算法仿真研究一、概述随着科技的快速发展，卫星导航系统已经成为现代社会不可或缺的重要技术支撑。
北斗导航系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，在军事、民用等多个领域都发挥着关键作用。
北斗导航系统的定位算法作为实现精准定位的核心技术，其性能优劣直接影响到整个系统的定位精度和稳定性。
对北斗导航系统定位算法进行深入研究与仿真分析，对于提升系统性能、优化定位效果具有重要意义。
本文旨在通过对北斗导航系统定位算法进行仿真研究，深入剖析其工作原理、性能特点以及影响因素。
我们将介绍北斗导航系统的基本组成、工作原理以及定位算法的基本原理。
我们将建立北斗导航系统定位算法的仿真模型，包括信号传播模型、接收机模型、误差模型等，以便对算法性能进行定量评估。
我们将通过仿真实验，分析不同场景下定位算法的性能表现，探讨影响定位精度的主要因素，并提出相应的优化策略。
通过本文的研究，我们期望能够为北斗导航系统定位算法的优化提供理论支持和实践指导，推动北斗导航系统在实际应用中的性能提升和拓展。
本文的研究成果也将为其他卫星导航系统的定位算法研究提供一定的参考和借鉴价值。
1. 北斗导航系统概述北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，简称BDS），作为中国自行研制的全球卫星导航系统，是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的时空基础设施。
它旨在为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，其服务范围覆盖全球，具有高精度、高可靠性，并具备短报文通信能力。
北斗导航系统的发展经历了北斗一号、北斗二号和北斗三号三个阶段。
北斗一号系统于2000年年底建成，开始向中国提供服务北斗二号系统于2012年年底建成，服务范围扩展至亚太地区而北斗三号系统则于2020年建成，实现了向全球提供服务的目标。
随着全球组网的成功，北斗卫星导航系统的国际应用空间将会不断扩展，为全球科技、经济和社会发展做出贡献。
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第26卷第3期 2017年6月航天器工程SPA C EC R A FT EN G IN EERIN GVol. 26 No. 3105北斗全球系统自主导航地面模拟测试系统设计与实现贾卫松王海红燕洪成曾连连(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对北斗高精度自主导航性能指标的测试验证，设计了支持北斗全球系统星座的自 主导航地面模拟测试系统。
利用标准航天器链路通信终端接入星载自主导航计算机，实现以远程 仿真测试服务器为核心的模拟测试系统架构，从通信机制、时间同步策略、结果评估方法等方面阐 述系统设计原理。
工程实践结果表明：文章设计的自主导航地面模拟测试系统，支持在模拟建链场 景及误差源的条件下对卫星自主导航进行“跑合”验证，可应用于北斗全球组网卫星设计、测试及在 轨运行阶段。
其设计方法对其它卫星自主智能任务的测试系统构建亦具有借鉴意义。
关键词北斗全球系统；自主导航；地面模拟测试系统中图分类号：V474. 25; V524 文献标志码：A DOI：10. 3969/j. issn. 1673-8748. 2017. 03. 016 Design of Ground Simulation and Test System of BeidouAutonomous NavigationJIA Weisong WANG Haihong YAN Hongcheng ZENG Lianlian(Beijing Institute of Spacecraft System Engineering,Beijing 100094,China) Abstract ：According to the verification of Beidou high precision autonomous navigation performance, the ground simulation and test system of Beidou satellite constellation is designed. Using the standard spacecraft link protocol terminal to access the on-board autonomous navigation computer, the architecture based on the simulation server is built. This paper expounds the system design principle from communication mechanism, time synchronization strategy, result evaluation method. The engineering practice shows that the system introduced in this paper supports the running-verification of satellite autonomous navigation under the conditions of simulated link scene and error source, and can be used in the stage of design, test and in-orbit operation. The design method can be used as reference for the construction of the test system of other satellite autonomous intelligence tasks.Key words：Beidou satellite constellation；autonomous navigation；ground simulation and test system发展趋势，可使导航系统在一段时期内完全脱离地面 1 引言运控系统并继续给用户提供精确导航服务[1]。
1997年后发射的GPSII-R及后续GPS卫星都具有星 高精度自主导航是新一代全球卫星导航系统的 间链路功能，初步具备自主导航能力。
我国北斗全球收稿日期：2017-05-08;修回日期：2017-05-28基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：贾卫松，男，工程师，从事航天器综合电子及自主运行设计工作^Em ail: kingarthurjs@ 163. com。
106航天器工程26卷系统自主导航通过星间双向测距、数据交换以及星载 处理器滤波处理，不断修正地面站注入的卫星长期预 报星历及时钟参数，并自主生成导航电文和维持星座 基本构型[2]，可支持60天在轨自主运行[3]，增强系统 的生存能力。
由于空间环境的影响，星载计算机处理 器运算能力较低，在工程实现中需要持续优化算法设 计，实现兼顾输出电文精度和满足卫星硬件资源的目 标。
自主导航算法的地面验证过程应全面考虑影响 导航性能的环境因素和硬件效应。
目前国内针对基 于星间测量的自主导航技术局限于通过软件仿真进 行研究与评估。
南京航空航天大学等针对基于星间 测量的星座自主导航进行研究并实现仿真系统[4]， 但其仅利用局域网通信的计算机仿真出星座自主导 航系统的运行过程，不具备与真实卫星设备的对接 及系统验证能力。
基于星间测量的自主导航在卫星 物理实物平台中的验证技术领域尚属空白。
本文以北斗全球系统卫星研制为背景，设计了 自主导航地面模拟测试系统，在设计阶段即可模拟 整星软硬件环境，实现自主导航长期可靠性“跑合” (指系统组装完成后，按事先设计规程进行的运转试 验），具备从设计到在轨的全生命周期的扩展应用能 力，充分验证北斗高精度自主导航性能指标。
2问题分析与设计原则北斗全球系统自主导航算法复杂，接口信息繁多，组网卫星之间时序配合精确，具有如下特性：(1)自主导航计算机处理器及存储器的选用受到空间环境限制，但在有限的运算精度、处理能力和存储资源条件下必须保证导航服务的性能指标。
(2) 运行于较高轨道的北斗导航卫星易于受到单粒子效应影响触发设备复位或切机故障，在自主运行60天期间需要自主快速恢复。
(3) 时分体制的星间网络为自主导航提供通信链 路资源和测量信息，但在轨的星间几何构型及路由算 法必须保证较小的位置精度因子，提高定位精度。
为此北斗自主导航技术需要在地面进行充分的 测试与验证。
然而单纯采用软件模型仿真的方法仅 能验证算法理论，无法证明其在卫星实物平台工程 实现的可行性与正确性；作为正在快速发展的卫星 自主智能的代表，北斗自主导航信息综合性强的特 点，导致传统的激励-反馈模式的测试方法失效；北 斗全球组网批产的快节奏，导致在整星测试阶段及 分系统测试阶段没有资源供给自主导航进行长期“跑合”可靠性测试，这些均成为地面验证的难题。
针对自主导航的在轨特性及测试验证中遇到的 问题，北斗全球系统自主导航模拟测试系统在构建 时遵循以下设计原则：①扩展性：以最小的设备集合 实现最完整的功能包络，尽量在单机阶段完成全面 验证及长期可靠性“跑合”，同时进行标准化接口设 计，灵活扩展支持分系统及整星测试，使软件设计、 单机验证、整星测试全生命周期场景一致。
②通用 化：验证全球组网星座级自主导航信息流及星间星地协议，具备灵活接入中圆地球轨道(M E 0 )、地球 静止轨道(GEO )和倾斜地球同步轨道（IGSO )三类 轨道卫星的能力。
③集成化：融合软硬件实物平台 与全星座虚拟仿真平台，集成运控、星间链路[5]及测 控多通道信息模拟与处理。
④自动化：支持60天无 人值守运行，自主完成数据分析及跟踪评估。
3技术方案北斗全球系统自主导航地面模拟测试系统以北 斗全星座卫星自主导航仿真为基础，模拟测控系统、 运行控制系统及星间链路系统，引入卫星钟差、星间 测距时延、收发天线相位中心至卫星质心的修正量 等误差因素，建立在轨真实环境的半实物模拟测试 平台。
基于航天器工程建设中设备接口繁多和信息 类型庞杂的特点，本节从系统架构和信息流设计两 方面对方案进行论述。
3.1系统架构设计自主导航软件运行于星载计算机，由导航载荷、测控应答机和星间收发信机构成外部通道环境，由北斗星座组网构成空间链路环境，因此在模拟测试系统设计中，利用标准航天器链路通信终端替代链路设备，以仿真测试服务器建立仿真星座，实现图1所示的以服务器为核心的模拟测试系统架构。
第3期贾卫松等：北斗全球系统自主导航地面模拟测试系统设计与实现1071) 仿真测试服务器北斗自主导航技术的基础是全球组网，由网络 中的卫星节点之间测量通信并分布式计算[6]实现精 确定位。
作为控制中心，仿真测试服务器构建了北 斗全球系统星间及星地网络，利用通信终端实现与 自主导航计算机交互信息，并具备直接与整星对接 的扩展能力。
服务器实现全星座卫星分布式自主导 航的仿真，集成地面测控站、地面运控主控站及Ka 频段锚固站模拟功能，基于以太网定制服务协议链 接各通信终端。
通信终端通过卫星电缆与自主导航 计算机进行信息交互，将自主导航计算机实物目标 接入至仿真星座网络中。
与整星对接时，测控应答 机、相控阵收发信机及导航载荷替代通信终端，通过 整星电缆网与自主导航计算机通信。
在服务器外围 配套中频处理机和射频上、下变频器，实现与相控阵 收发信机通信，配套网络交换机与整星测控前端及 运控前端通信，建立测控、运控及星间通道，将被测 卫星接入至仿真卫星网络，服务器通过更换底层驱 动，实现整星测试设备拓扑下的通信功能扩展。
服 务器提供可视化界面，远程控制卫星自主导航的运 行，实时监视接口状态及算法运算过程，对下行播发 的星历及钟差结果进行跟踪评估。
2) 测控通信模拟模拟系统针对测控通道设计了测控通信终端。
通过模拟卫星应答机系统，将在远程仿真测试服务 器产生的遥控指令数据，通过信号协议转换转发至 自主导航计算机的遥控接口，实现卫星时间校正、星间网络拓扑及路由配置等控制功能。
自主导航计算 机产生的实时遥测数据，通过遥测接口发往测控通 信终端，经解析后发送至远程仿真测试服务器。
仿 真测试服务器根据软件状态及结果遥测实现过程自 动化判读，监测卫星运行状态。
3) 运控通信模拟导航卫星载荷设备负责主控站注入的运控信息 业务数据的处理及转发，模拟卫星载荷的运控通信 终端接收仿真测试服务器中模拟主控站的注入信 息，转化为星载接口业务格式，通过信号协议转换注 入至自主导航计算机。
自主导航计算机从运控通信 终端获取启动电文参数及运行周期、拟合时长等控 制信息，并将计算产生的自主导航电文及完好性信 息，通过运控通信终端播发至远程仿真测试服务器。