多系統(tǒng)兼容衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)概述

洪冰清，覃新賢,2,3，陳海強(qiáng),2,3

(1. 廣西大學(xué) 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院，廣西 南寧 530004；2. 廣西大學(xué) 廣西高校多媒體通信與信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530004；3. 廣西大學(xué) 廣西多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，廣西 南寧 530004)

?

多系統(tǒng)兼容衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)概述

洪冰清1，覃新賢1,2,3，陳海強(qiáng)1,2,3

(1. 廣西大學(xué) 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院，廣西 南寧 530004；2. 廣西大學(xué) 廣西高校多媒體通信與信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530004；3. 廣西大學(xué) 廣西多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，廣西 南寧 530004)

隨著各導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)展與完善，多系統(tǒng)兼容衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用成為衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展的趨勢(shì)，在對(duì)多系統(tǒng)兼容衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)空轉(zhuǎn)換算法、快速選星算法、系統(tǒng)完好性檢測(cè)等技術(shù)嚴(yán)重影響著導(dǎo)航接收機(jī)的性能。文中針對(duì)多系統(tǒng)兼容接收機(jī)設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵技術(shù),闡述了當(dāng)前多系統(tǒng)兼容接收機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)未來多系統(tǒng)兼容接收機(jī)的研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；多系統(tǒng)兼容；快速選星算法；完好性檢測(cè)

衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)作為航天與空間技術(shù)、通信計(jì)算機(jī)以及信息論技術(shù)的結(jié)合領(lǐng)域，已經(jīng)嚴(yán)重滲透到人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，對(duì)導(dǎo)航定位精度的需求也越來越高[1]。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)作為一個(gè)國(guó)家科技、軍事力量的象征，目前各國(guó)都在競(jìng)相發(fā)展自己的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。隨著GPS, 導(dǎo)航基帶信號(hào)處理算法等。

GALILEO, GLONASS, 北斗等各大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的迅猛發(fā)展與完善，導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)將大幅增加，多系統(tǒng)兼容應(yīng)用是衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)[2-3]。多系統(tǒng)兼容的接收機(jī)可合理利用多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的在軌衛(wèi)星，綜合各個(gè)衛(wèi)星的導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)，有效提高定位精度、完好性和可用性等性能。

1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 GPS系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)是能夠全天候的提高導(dǎo)航定位和授時(shí)服務(wù)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。第一代GPS系統(tǒng)始建于1973年，于1995年7月進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)。GPS系統(tǒng)由空間星座部分、用戶設(shè)備部分和地面監(jiān)控部分組成，空間星座部分由分布在6個(gè)軌道平面的24顆衛(wèi)星組成，可見衛(wèi)星數(shù)目隨觀測(cè)時(shí)間和地點(diǎn)的不同而不同，約在4～11顆范圍內(nèi)；地面監(jiān)控站由 1個(gè)主控站、4個(gè)注入站和6個(gè)監(jiān)測(cè)站組成，控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；用戶設(shè)備主要來完成定位、導(dǎo)航和授時(shí)等功能。為保持GPS在全球?qū)Ш较到y(tǒng)中的優(yōu)越性，美國(guó)政府于2005年5月開始終止SA干擾政策，并在L2波段上和在L5波段上增發(fā)了民用信號(hào)，GPS的民用接收機(jī)在L1、L2和L5頻段均可以接收到GPS信號(hào)。目前 GPS 正進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，考慮與其它系統(tǒng)的兼容性問題。

1.2 GLONASS 系統(tǒng)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Orbiting Navigation Satellite System，GLONASS)，是由前蘇聯(lián)研制由俄羅斯完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GLONASS 系統(tǒng)于 1993 年開始正式使用，1995 年基本完成衛(wèi)星組網(wǎng)。其空間星座部分包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備份衛(wèi)星，同時(shí)加強(qiáng)了 GLONASS 導(dǎo)航信號(hào)在高緯度地區(qū)的覆蓋能力，增強(qiáng)了抗干擾特性。GLONASS系統(tǒng)曾因資金短缺而導(dǎo)致發(fā)展停滯，以致不能獨(dú)立組網(wǎng)。隨著俄羅斯經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，GLONASS不僅完成了星座部署實(shí)現(xiàn)星座的正常運(yùn)行，還積極的進(jìn)行技術(shù)革新升級(jí)：一方面，新一代的衛(wèi)星將采用碼分多址的技術(shù)，逐步統(tǒng)一于通用的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)體制；另一方面，提高衛(wèi)星的使用壽命是GLONASS目前必須解決的重要問題；另外，為解決 GLONASS 海外建站的難題必須發(fā)展星間鏈路技術(shù)[4]。

1.3 GALILEO 系統(tǒng)

GALILEO是歐盟建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，于 1999 年由歐盟開始建設(shè)。GALILEO 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原計(jì)劃到2008年時(shí)發(fā)射27顆工作衛(wèi)星和3顆備份衛(wèi)星。但是由于經(jīng)費(fèi)原因，這些計(jì)劃尚未實(shí)現(xiàn)。GALILEO系統(tǒng)整體上處于在夾縫中生存的環(huán)境中，但是作為了新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的代表，添加了許多先進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新的理念。比如，使用了BPSK、BOC、AltBOC 和MBOC等導(dǎo)航信號(hào)的調(diào)制方式，系統(tǒng)地提出了包括GALILEO完好性在內(nèi)的許多創(chuàng)新的概念[5]。GALILEO衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前已經(jīng)完成了大部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和論證，同時(shí)相當(dāng)成熟的一箭多星的發(fā)射技術(shù)已經(jīng)為GALILEO的完備部署做好了充分準(zhǔn)備。

1.4 北斗系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)正在實(shí)施的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[6]。預(yù)計(jì)到 2020年左右，北斗系統(tǒng)空間星座部分將由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，可以提供覆蓋全球范圍的導(dǎo)航定位服務(wù)，同時(shí)為用戶提供授權(quán)服務(wù)和開放服務(wù)。目前在開放服務(wù)中，北斗系統(tǒng)的定位精度已經(jīng)優(yōu)于10 m，測(cè)速精度優(yōu)于0.2 m/s，授時(shí)精度優(yōu)于50 ns。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于地理測(cè)繪、交通運(yùn)輸和國(guó)家安全等重要領(lǐng)域，產(chǎn)生了不可估量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

1.5 其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

日本區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Quasi-Zenith Satellite System，QZSS)是一個(gè)區(qū)域性的、空基、在任何天氣情況下適用的連續(xù)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)系統(tǒng)?？臻g段由3顆衛(wèi)星組成，目前第一顆QZSS衛(wèi)星Michibiki已經(jīng)發(fā)射，未來其余兩顆QZSS發(fā)射成功后，將會(huì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)日本24 h信號(hào)連續(xù)覆蓋。QZSS提供可與GPS(L1、L2和L5)互操作的信號(hào)、一個(gè)廣域差分GPS增強(qiáng)信號(hào)L1-SAIF以及一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的LEX信號(hào)，其中，LEX信號(hào)能夠在很短的傳輸時(shí)間內(nèi)播發(fā)大容量的數(shù)據(jù)。印度也在大力發(fā)展其起身的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，印度區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Indian Regional Navigation Satellite System，IRNSS)基線星座由7顆衛(wèi)星組成，由對(duì)地靜止衛(wèi)星和非靜止衛(wèi)星組成。三顆對(duì)地靜止衛(wèi)星分別位于34°E、83°E 和131.5°E，兩顆地球同步軌道衛(wèi)星分別位于55°E 和111.5°E，傾角為29°。IRNSS系統(tǒng)能提供定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的持續(xù)區(qū)域覆蓋能力。IRNSS 將在L5和S頻段播發(fā)導(dǎo)航信號(hào)，其中，分別在L5(1 176.45 MHz)和S(2 492.028 MHz)頻段上采用 BPSK 調(diào)制方式。

2 多系統(tǒng)兼容接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

自上世紀(jì)90年代以來，各導(dǎo)航接收機(jī)廠家就不斷研究全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)多系統(tǒng)兼容接收機(jī)的應(yīng)用。目前，國(guó)際上帶變形的多系統(tǒng)兼容接收機(jī)廠家主要有JAVAD公司、Novatel公司等[7]。其中JAVAD公司的Triumph芯片可兼容捕獲、跟蹤、處理GPS、GLONASS、GALILEO、北斗等衛(wèi)星信號(hào)；Novatel公司的OEMV系列接收機(jī)可兼容捕獲、跟蹤、處理GPS、GLONASS衛(wèi)星信號(hào)。在解決全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)的多系統(tǒng)兼容問題中存在很多關(guān)鍵性問題，如多系統(tǒng)時(shí)間、坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一、多系統(tǒng)選星、多系統(tǒng)完好性等技術(shù)都是需要解決的重點(diǎn)問題。

2.1 多系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)及轉(zhuǎn)換

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，時(shí)間量在觀測(cè)量獲取以及衛(wèi)星的幾何觀測(cè)和運(yùn)動(dòng)信息描述上具有重要意義，因此時(shí)間是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要基準(zhǔn)。時(shí)間統(tǒng)一是多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容定位的基礎(chǔ)，擁有高精度的時(shí)間基準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)高精度的導(dǎo)航與定位?，F(xiàn)在各大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都擁有各自獨(dú)特的時(shí)間基準(zhǔn)，相互之間存在著恒定的差值，需要一系列的時(shí)間轉(zhuǎn)換算法才能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間時(shí)間基準(zhǔn)的統(tǒng)一與兼容。

GPS系統(tǒng)時(shí)是以協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC為基準(zhǔn)，是衛(wèi)星原子鐘和各地面監(jiān)控站的時(shí)鐘讀數(shù)的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果。GPS系統(tǒng)時(shí)沒有跳秒修正，與UTC時(shí)在1980年1月6日零時(shí)是重合的。在此之后，GPS系統(tǒng)時(shí)與UTC的整秒差異隨UTC的跳秒而改變，由時(shí)間服務(wù)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行公布。GLONASS采用系統(tǒng)特有的時(shí)間基準(zhǔn)，它基于前蘇聯(lián)的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC，兩者之間差值保持在1 ms以內(nèi)。由于GLONASS系統(tǒng)時(shí)保持與UTC同步整秒校正，因此兩者之間不存在整秒差值。但是由于GLONASS地面監(jiān)控段的工作特點(diǎn)，兩者之間恒存在3 h的差值。GALILEO時(shí)間系統(tǒng)保持與國(guó)際原子時(shí)的偏差在33 ns以內(nèi)，它與UTC時(shí)在1999年8月22日零時(shí)重合。而北斗時(shí)采用了中國(guó)國(guó)家授時(shí)中心提供的UTC作為基準(zhǔn)，兩者之間存在跳秒改正差值。北斗時(shí)起始點(diǎn)與UTC時(shí)在2006年1月1日的零點(diǎn)重合。

在多系統(tǒng)兼容接收機(jī)進(jìn)行位置解算過程中對(duì)系統(tǒng)時(shí)間的處理通常采用兩種方案[8]，一種是采用基于UTC時(shí)，采用時(shí)間轉(zhuǎn)換算法將不同系統(tǒng)的時(shí)間轉(zhuǎn)換到相同的基準(zhǔn)下；然而實(shí)際上在實(shí)際的多系統(tǒng)兼容定位中，大多數(shù)情況下并不做復(fù)雜的時(shí)間系統(tǒng)的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，而是直接將系統(tǒng)之間時(shí)間差當(dāng)做“接收機(jī)鐘差”未知數(shù)進(jìn)行解算。這是因?yàn)楦鱾€(gè)系統(tǒng)的UTC修正參數(shù)存在各自的偏差，很難將各個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間統(tǒng)一到同一時(shí)間基準(zhǔn)下。把系統(tǒng)之間的時(shí)間差當(dāng)做未知數(shù)求解，不僅可以準(zhǔn)確求出系統(tǒng)間的時(shí)間差，還可以避免時(shí)間轉(zhuǎn)換過程中的誤差帶來的定位精度影響。

2.2 多系統(tǒng)坐標(biāo)基準(zhǔn)與轉(zhuǎn)換

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通過衛(wèi)星發(fā)播測(cè)距信號(hào)，提供衛(wèi)星坐標(biāo)、時(shí)間等基準(zhǔn)信息，以提供用戶定位的手段。對(duì)于多系統(tǒng)兼容接收機(jī)來說，由于不同系統(tǒng)所采用的坐標(biāo)基準(zhǔn)不同，必須研究不同系統(tǒng)之間的坐標(biāo)基準(zhǔn)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系。此外，在不同應(yīng)用場(chǎng)合下，接收機(jī)也常需要采用不同坐標(biāo)形式進(jìn)行輸出定位結(jié)果，必須研究不同坐標(biāo)形式及相互轉(zhuǎn)換關(guān)系[9]。不同系統(tǒng)的坐標(biāo)基準(zhǔn)如表1所示。

表1 不同系統(tǒng)的坐標(biāo)基準(zhǔn)

WGS84、GTRF和CGCS-2000 坐標(biāo)系與國(guó)際地球參考框架(ITRF)的一致性較高，約為 5 cm。對(duì)精度要求不高(精度低于 5 cm)的用戶來說，可認(rèn)為三者是相互兼容的，無需再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，但對(duì)高精度用戶而言，則必須考慮它們之間的參數(shù)轉(zhuǎn)換。不同的坐標(biāo)系可以通過平移和旋轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。目前，坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模型可以采用 Bursa Model(布爾沙模型)或者M(jìn)olodensky Model(莫洛金斯基模型)?？梢宰C明兩種模型具有等價(jià)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。通常情況下，地心坐標(biāo)系下采用 Bursa Model，而參心坐標(biāo)系下采用Molodensky Model。

2.3 多系統(tǒng)快速選星算法

隨著GPS和GLONASS系統(tǒng)的現(xiàn)代化升級(jí)以及BD2和GALILEO系統(tǒng)的快速建成，未來在多系統(tǒng)星座分布條件下，多系統(tǒng)兼容接收機(jī)的可見衛(wèi)星將達(dá)到數(shù)十顆。為了兼顧定位精度和設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原則，需要從多顆可見衛(wèi)星中選擇幾何分布最好的數(shù)顆衛(wèi)星。為此，需要根據(jù)定位精度需求，從多個(gè)系統(tǒng)的較多可視衛(wèi)星中選擇部分衛(wèi)星進(jìn)行定位解算，以達(dá)到在定位精度和導(dǎo)航運(yùn)算量之間的均衡，這就是所謂的選星原則。

早在20世紀(jì)70～80年代就出現(xiàn)了若干經(jīng)典的選星算法，包括最佳幾何精度因子法[10]、最大矢端四面體體積法[11]、準(zhǔn)最佳法、最大正交投影法[12]、綜合法等眾多算法[13]。但是學(xué)些選星算法都是針對(duì)單系統(tǒng)下的4顆衛(wèi)星組合所提出的選星算法，且這些算法都存在計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性不好，不適合多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等問題。為了減小計(jì)算量解決多系統(tǒng)多星的選星問題，文獻(xiàn)[14]提出了一種基于模糊數(shù)學(xué)和準(zhǔn)最佳法的模糊選星法、基于仰角和方位角的快速選星算法。模糊選星法在準(zhǔn)最佳選星法中融入模糊數(shù)學(xué)中的綜合評(píng)判的思想，減少了選擇最后兩顆衛(wèi)星的計(jì)算量?；谘鼋呛头轿唤堑目焖龠x星算法實(shí)際上在最大矢端四面體體積法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提高了選星效率的同時(shí)，將原來只能選出4顆衛(wèi)星的體積法擴(kuò)展為選多顆星的情況。文獻(xiàn)[15]利用一些交叉學(xué)科基于遺傳算法提出了一種基于遺傳算法的選星算法，文獻(xiàn)[16]也基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的思想提出了一種GPS衛(wèi)星的最佳選星算法。文獻(xiàn)[17]專門針對(duì)多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)問題，提出了一種基于凸面幾何學(xué)的多星座選星算法，解決多系統(tǒng)選星問題。

2.4 接收機(jī)自主完好性檢測(cè)

完好性是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，導(dǎo)航接收機(jī)尤其是多系統(tǒng)兼容接收機(jī)必須具備完好性監(jiān)測(cè)能力。接收機(jī)自主完好性檢測(cè)就是利用實(shí)時(shí)的導(dǎo)航信息來評(píng)估系統(tǒng)的完好性，也就是說，因?yàn)樾l(wèi)星發(fā)生故障或者由外界誤差源造成定位失效時(shí)，接收機(jī)可以及時(shí)檢測(cè)到故障、發(fā)出告警信號(hào)，并且能夠保證在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下排除故障。完好性關(guān)心用戶在導(dǎo)航應(yīng)用過程中定位誤差是否在所允許的誤差以內(nèi)，這個(gè)誤差為告警限值。當(dāng)用戶定位誤差超過告警限值時(shí)應(yīng)該及時(shí)告警，保證用戶的安全性，但當(dāng)定位誤差沒有超限時(shí)不應(yīng)該頻繁出現(xiàn)誤警，否則會(huì)降低可用性。

接收機(jī)自主完好性檢測(cè)技術(shù)是傳統(tǒng)單系統(tǒng)接收機(jī)解決完好性的較理想方法。從80年代中期開始，文獻(xiàn)[18～19]最早開始研究RAIM算法，提出了經(jīng)典的快照算法和濾波算法，之后的各種RAIM算法都是此算法基礎(chǔ)上發(fā)展完善來的。快照算法由于計(jì)算簡(jiǎn)單且性能很好的滿足了時(shí)間要求而成為RAIM研究的主要趨勢(shì)。隨著多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)，有關(guān)RAIM的研究集中在多系統(tǒng)故障下的RAIM以及故障檢測(cè)識(shí)別等方面。文獻(xiàn)[20]研究了多故障環(huán)境下關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置，以及多故障下的RAIM故障檢測(cè)算法。Lee Y C改進(jìn)了單系統(tǒng)的RAIM算法，提出了針對(duì)多系統(tǒng)定位域一致性比較的RRAIM算法。國(guó)內(nèi)學(xué)者自20世紀(jì)90年代開始對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)RAIM技術(shù)的研究，針對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的完備性檢測(cè)的理論和應(yīng)用并通過實(shí)驗(yàn)比較分析展開了研究。隨著多導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)包括北斗系統(tǒng)在內(nèi)的多系統(tǒng)組合的完好性檢測(cè)算法展開研究[21-22]。薛瑞等研究了多頻多系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性，并提出了一種基于偽距誤差包絡(luò)的多頻完好性檢測(cè)方法，增加了衛(wèi)星導(dǎo)航的可用性。

3 結(jié)束語

隨著導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展，多系統(tǒng)兼容的接收機(jī)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。在多系統(tǒng)兼容定位中，由于可見衛(wèi)星數(shù)量的增加，有效提高了接收機(jī)的定位精度、完好性、可靠性等性能。針對(duì)多系統(tǒng)兼容接收機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù)，本文從多系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)及轉(zhuǎn)換、多系統(tǒng)坐標(biāo)與轉(zhuǎn)換、多系統(tǒng)快速選星與接收機(jī)自主完好性檢測(cè)幾個(gè)方面進(jìn)行了具體分析。目前在多系統(tǒng)兼容的快速選星算法和完好性檢測(cè)方面的研究還不充分，如何實(shí)現(xiàn)高效快速的實(shí)現(xiàn)選星與完好性檢測(cè)還需要做進(jìn)一步研究。

[1] 陳俊勇.GPS技術(shù)進(jìn)展及其現(xiàn)代化[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2010,30(3):1-4.

[2] 寧津生,姚宜斌,張小紅.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展綜述[J]導(dǎo)航定位學(xué)報(bào), 2013,1(1):3-8.

[3] 楊元喜.北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的進(jìn)展、貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)[J].測(cè)繪學(xué)報(bào),2010,39(1):1-6.

[4] 韓夢(mèng)澤.俄羅斯GLONASS系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)展研究[J].江蘇科技信息,2013(19):73-74.

[5] 李穎,趙風(fēng)海,李金海,等.Galileo系統(tǒng)E1/E5/E6頻段信號(hào)分析與仿真[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2014,35(2):368-375.

[6] 劉基余.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].遙測(cè)遙控,2013,34(3):1-8.

[7] 吳清波.多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航兼容接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué),2011.

[8] Wing M G, Eklund A, Kellogg L D. Consumer-grade global positioning system (GPS) accuracy and reliability[J]. Journal of Forestry Washington, 2005,103(4):169-173.

[9] 焦文海.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)坐標(biāo)基準(zhǔn)建立問題的研究[D].上海:中國(guó)科學(xué)院,2003.

[10] Milliken R J,Zoller C J. Principle of operation of NAVSTAR and system characteristics[J].Navigation,1978,25(2):95-106.

[11] Bogen A H.Geometric performance of the global positioning system[J]. Geometric Performance of the Global Positioning System,1974,43(2):46-49.

[12] Noe P S,Major K A M,Wu T K.A navigation algorithm for the low-cost GPS receiver[J].Navigation,1978,25(2):258-264.

[13] Kihara M, Okada T. A satellite selection method and accuracy for the global positioning system[J].Navigation,1984, 31(1):8-20.

[14] Zhang M,Zhang J.A fast satellite selection algorithm: beyond four satellites[J].IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing,2009,3(5):740-747.

[15] 張尚悅,賈傳熒.基于遺傳算法的最佳天文定位星座組合[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào), 2004,4(1):110-113.

[16] Mosavi M R,Sorkhi M.An efficient method for optimum selection of GPS satellites set using recurrent neural network[C].Russia:IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics,IEEE,2009.

[17] Blanco D N,Nunes F D.Satellite selection method for multi-constellation GNSS using convex geometry[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2010,59(9):4289-4297.

[18] Brown G,Hwang P Y C.GPS failure detection by autonomous means within the cockpit[J].Navigation,1986,33(4):335-353.

[19] Lee Y C. Analysis of range and position comparison methods as a means to provide GPS integrity in the user receiver[C].CA,USA:The User Receiver Us Institute of Navigation Annual Meeting,1999.

[20] Blanch J,Walter T,Enge P.RAIM with optimal integrity and continuity allocations under multiple failures[J].IEEE Transactions on Aerospace & Electronic Systems,2010, 46(3):1235-1247.

[21] 薛瑞.多頻衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性研究[D].北京:北京航空航天大學(xué),2010.

[22] 陳小平,滕云龍,徐紅兵.接收機(jī)時(shí)鐘輔助RAIM算法研究[J].宇航學(xué)報(bào),2009,30(1):271-275.

Reviews on Key Techniques in Multiple Systems Combined GNSS Receivers

HONG Bingqing1, QIN Xinxian1,2,3, CHEN Haiqiang1,2,3

(1.School of Computer and Electronic Information, Guangxi University,Nanning 530004,China; 2.Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Multimedia Communications and Information Processing, Guangxi University,Nanning 530004,China; 3.Guangxi Key Laboratory of Multimedia Communications and Network Technology(Cultivating Base),Guangxi University,Nanning 530004,China)

The global navigation satellite system is one of the fastest and most popular hot spots in the field of information technology. With the continuous development and improvement of the navigation satellite, the application of multiple system compatible satellite navigation system has become the trend of the development of the satellite navigation. In the design of multiple systems combined GNSS receivers, the space-time conversion algorithm, fast satellite selection algorithm and the integrity detection of the navigation system seriously affect the performance of the navigation receiver. Based on some key technologies in the design of multiple systems combined GNSS receivers, this paper expounds the development status of the current multiple systems combined GNSS receivers, and prospects the research emphases of the future multiple systems combined GNSS receivers.

satellite navigation system; multiple systems combined; fast satellite selection algorithm; integrity detection

2016- 07- 29

國(guó)家自然科學(xué)基金(61072153)

洪冰清(1990-)，女,碩士研究生。研究方向：衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)處理算法。覃新賢(1963-)，男，博士，教授。研究方向：衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)處理算法等。陳海強(qiáng)(1976-)，男，博士，教授。研究方向：編碼理論和中繼系統(tǒng)等。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.06.042

TN965.5;P288.4

A

1007-7820(2017)06-150-05