低轨卫星导航增强星座地基观测仿真系统设计

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2022.0053

测绘通报 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (2): 110-115.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2022.0053

低轨卫星导航增强星座地基观测仿真系统设计

周全^1,2, 张扬², 李子申², 韩保民¹, 孟昊¹, 董孝松¹, 郭振华³

1. 山东理工大学建筑工程学院, 山东淄博 255000;
2. 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094;
3. 山东黄金矿业(玲珑)有限公司, 山东招远 265406

收稿日期:2021-02-07 发布日期:2022-03-11
通讯作者: 韩保民。E-mail:hanbm@sdut.edu.cn
作者简介:周全(1996-),男,硕士生,主要从事GNSS导航定位和低轨增强研究。E-mail:2428186959@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金（41074001）；山东省专业学位研究生教学案例库建设项目（SDYAL21132）

Design of ground-based observation simulation system for LEO satellite navigation enhanced constellation

ZHOU Quan^1,2, ZHANG Yang², LI Zishen², HAN Baomin¹, MENG Hao¹, DONG Xiaosong¹, GUO Zhenhua³

1. School of Architectural Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, China;
2. Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China;
3. Shandong Gold Mining (Linglong) Ltd., Zhaoyuan 265406, China

Received:2021-02-07 Published:2022-03-11

摘要/Abstract

摘要： 现阶段整星座低轨卫星观测数据的缺失制约了LEO卫星导航增强研究，针对该问题，本文设计了LEO导航增强星座地基观测仿真系统，构建生成了LEO星座伪距和载波相位观测值的仿真模型；介绍了仿真系统设计流程和架构、仿真地基LEO观测数据；使用RTKLIB进行了标准单点定位（SPP）和精密单点定位（PPP）解算，验证了仿真系统搭建的正确性，以及伪距和载波观测值仿真的正确性。结果表明，相较于只考虑几何距离的地基观测数据，该系统考虑各误差模型后观测数据置信度高，可用于支撑LEO导航增强星座定位研究。

关键词: 低轨卫星, 导航增强, 仿真系统, RTKLIB, 标准单点定位, 精密单点定位

Abstract: Aiming at the restriction of LEO satellite navigation enhancement research due to the lack of the observation data of LEO constellations nowadays, the ground-based observation simulation system of LEO navigation enhanced constellation is designed. Firstly, the observation model of the pseudo-range and the carrier phase are derived, then the process and architecture of the simulation system are introduced, finally the SPP and PPP are calculated respectively based on the simulated ground-based LEO observation data. The correctness of the simulation system and the accuracy of the simulated pseudo range and carrier observation data are verified. The results show that, after considering various error models, the observation data simulated by the designed system owns a higher confidence compared with the ground-based observation data when only the geometric distance is considered. The system can be used to support the LEO navigation enhanced constellation positioning research.

Key words: LEO, navigation enhancement, simulation system, RTKLIB, SPP, PPP

中图分类号:

P228

周全, 张扬, 李子申, 韩保民, 孟昊, 董孝松, 郭振华. 低轨卫星导航增强星座地基观测仿真系统设计[J]. 测绘通报, 2022, 0(2): 110-115.

ZHOU Quan, ZHANG Yang, LI Zishen, HAN Baomin, MENG Hao, DONG Xiaosong, GUO Zhenhua. Design of ground-based observation simulation system for LEO satellite navigation enhanced constellation[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2022, 0(2): 110-115.

参考文献

[1] 宁津生,姚宜斌,张小红.全球导航卫星系统发展综述[J].导航定位学报,2013,1(1):3-8.
[2] LIU X, ZHAN X Q, CHEN M L. Quantitative assessment of GNSS vulnerability based on D-S evidence theory[J]. Journal of Aeronautics, Astronautics and Aviation, Series A, 2014, 46(3):191-202.
[3] 杨元喜.综合PNT体系及其关键技术[J].测绘学报,2016,45(5):505-510.
[4] 张小红,马福建.低轨导航增强GNSS发展综述[J].测绘学报,2019,48(9):1073-1087.
[5] JOERGER M, GRATTON L, PERVAN B, et al. Analysis of iridium-augmented GPS for floating carrier phase positioning[J]. Navigation, 2010, 57(2):137-160.
[6] 蒙艳松,边朗,王瑛,等.基于"鸿雁"星座的全球导航增强系统[J].国际太空,2018(10):20-27.
[7] 王磊,陈锐志,李德仁,等.珞珈一号低轨卫星导航增强系统信号质量评估[J].武汉大学学报(信息科学版), 2018,43(12):2191-2196.
[8] 王磊,李德仁,陈锐志,等.低轨卫星导航增强技术:机遇与挑战[J].中国工程科学,2020,22(2):144-152.
[9] 许承东,李怀建,张鹏飞. GNSS数学仿真原理及系统实现[M].北京:中国宇航出版社,2014:76-79.
[10] 冯来平.低轨卫星与星间链路增强的导航卫星精密定轨研究[D].郑州:信息工程大学,2017:21-22.
[11] 王宁波,袁运斌,李子申,等.不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析[J].测绘学报,2017,46(4):421-429.
[12] 韩玲,王解先,柳景斌. NeQuick模型算法研究及性能比较[J].武汉大学学报(信息科学版),2018,43(3):464-470.
[13] RADICELLA S M,ZHANG M L. The improved DGR analytical model of electron density height profile and total electron content in the ionosphere[J]. Annals of Geophysics, 1995, 38(1):35-41.
[14] 陈远鸿.基于精密星历的计算卫星位置的方法[J].测绘信息与工程,2008,33(2):10-11.
[15] 谷世铭,党亚民,王虎,等.北斗天线相位中心偏差改正对精密单点定位的影响[J].测绘通报,2020(1):66-70.
[16] 杨文丽,敬红勇,毕少筠,等.导航天线相位中心与卫星质心的偏差对伪距误差的影响分析[J].空间电子技术,2016,13(1):59-63.

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Design of ground-based observation simulation system for LEO satellite navigation enhanced constellation

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[1]	陈一彪, 秘金钟, 谷守周, 杨李俊, 王洪斌, 楚彬. BDS-3+GPS精密单点定位模型及性能分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 12-17,39.
[2]	罗幼安, 蒋爱国, 杨福鑫, 张洁, 何东旭, 许英龙. BDS精密单点定位在海洋石油钻井平台动力定位系统的应用研究[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 111-116.
[3]	肖浩威, 王江林, 郭海荣, 杨立扬. PPP-B2b服务的实时精密单点定位精度分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 117-121.
[4]	马会林, 吴文坛, 吴秀丽. 亚太区域北斗三号对北斗二号精密单点定位的增强效果分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(1): 56-60.
[5]	李建刚, 李红慧, 柴祥君, 王天宇. GPS、BDS、GPS+BDS精密单点定位精度评估[J]. 测绘通报, 2021, 0(9): 124-129.
[6]	刘生锋, 杨文龙, 谷涛. BDS-3双频组合精密单点定位精度分析[J]. 测绘通报, 2021, 0(3): 7-11,17.
[7]	慕仁海, 党亚民, 许长辉. BDS-3新频点单点定位研究[J]. 测绘通报, 2021, 0(3): 12-17.
[8]	焦博, 郝金明, 时春霖, 刘伟平, 刘婧, 谢建涛. 北斗小数周偏差时变特性分析及应用[J]. 测绘通报, 2021, 0(1): 66-70.
[9]	李宏达, 张显云, 廖留峰, 李婷, 聂士海. 利用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP反演大气可降水量[J]. 测绘通报, 2020, 0(6): 63-66,98.
[10]	饶鹏文, 毛亚. BDS卫星实时钟差估计[J]. 测绘通报, 2020, 0(5): 69-72,100.
[11]	董景利. 基于RTKLIB的低成本高精度GNSS静态测量系统[J]. 测绘通报, 2020, 0(4): 157-160.
[12]	邵银星, 赵春梅. 低轨卫星增强BDS单频伪距单点定位[J]. 测绘通报, 2020, 0(3): 69-72.
[13]	戴金倩, 吴迪, 戴小蕾, 楼益栋. BDS-3实时精密单点定位精度分析[J]. 测绘通报, 2020, 0(1): 30-34.
[14]	谷世铭, 党亚民, 王虎, 谷守周, 许长辉, 任政兆, 张金旭. 北斗天线相位中心偏差改正对精密单点定位的影响[J]. 测绘通报, 2020, 0(1): 66-70.
[15]	杨久东, 孔海洋, 侯金亮. GPS/GLONASS精密单点定位加速收敛方法研究[J]. 测绘通报, 2018, 0(8): 1-5,25.