北斗数据接入中间件的设计与实现

北斗应用系统的设计,在数据的获取和访问上是与特定的北斗硬件设备绑定在一起。对于软件的开发人员来说,需要根据特定的北斗硬件设备开发北斗定位数据的访问模块。文中提出并设计北斗数据接入中间件,通过对不同厂商北斗硬件设备的描述和分析,设计一个通用的北斗数据接入具体实现层,屏蔽北斗数据的接入、通信和传输细节,提高系统的开发效率。

依托北斗数据中心探索数据驱动的案例教学

依托北斗数据中心的软硬件平台和数据资源优势,开展数据驱动的数据分析课程案例教学研究,激发学生在数据驱动教学模式下,自主分析数据,挖掘出数据中蕴含的新规律,培养学生创新思维和实践动手能力。首先,结合数据分析课程内容,构建北斗数据驱动下的教学案例库;其次,改造科研平台NUDTTK,为开展数据驱动的案例教学提供必要的数据下载、计算、分析服务;再者,设计必要的选题,推动学生开展创新实践研究。

基于北斗数据的重点营运车辆超速行为识别方法

本文介绍了基于北斗卫星定位数据的营运车辆超速行为识别方法,针对已有研究和数据中通过超速预警识别超速行为存在的问题,提出一种新的基于可变时间距离阈值的超速行为识别算法,开展算例验证,并与基于固定时间距离阈值方法进行了的识别对比,验证了本文方法的识别有效性。该识别方法实现了对重点营运车辆超速行为的快速监测和实时监控预警,提升了高速公路的态势感知能力以及超速事件的快速辨别响应能力,为公众出行安全提供强有力的保障。

基于北斗数据的重点营运车辆驾驶行为分析

营运车辆交通事故高发多发,营运车辆的驾驶员随之变成受重点关注的一类驾驶员群体。研究其驾驶行为,从中寻找驾驶行为具有危险性高的驾驶员,对提升道路交通安全、保障群众生命财产安全有着重要意义。在分析营运车辆北斗数据的基础上,通过因子分析提取反映驾驶员行为的特征参数,筛选特定车辆样本,通过聚类完成营运车辆驾驶行为危险程度分级,探究高速公路重点营运车辆的驾驶行为规律,及时确定具有驾驶危险性的车辆。

基于国家基准站的北斗数据质量分析

GNSS数据质量可为高精度数据处理提供基础性的参考信息,目前GPS数据质量检查方法成熟且数据资源丰富,而北斗数据质量缺少系统全面的分析。该文介绍北斗观测数据质量检查内容和方法,并基于国家基准站计算了北斗数据多路径效应、周跳、信噪比等质量结果,分析了北斗质量特性和影响因素,并将北斗与GPS进行了对比。结果表明,北斗数据多路径误差、信噪比等质量指标与高度角和信号频率有关,在相同环境下北斗数据质量在多路径误差方面优于GPS数据质量,信噪比方面北斗SN2优于GPS,SN1和SN3较GPS稍差。

北斗观测数据的质量检查与分析

对GNSS观测数据进行质量检查是实现GNSS精密定位和进行后续数据处理的基础,只有掌握了观测数据的质量情况,才能保证观测数据的可靠性。本文介绍北斗观测数据的质量检查内容及其实现方法,并利用实测数据进行实例分析。

北斗三频数据实时周跳探测与修复方法对比分析

首先介绍了基于无几何相位组合、伪距相位组合以及LAMBDA算法进行三频周跳探测与修复的原理。然后对比了不同采样间隔下无几何相位组合和伪距相位组合周跳检验量的精度。无几何相位组合不受伪距噪声及多路径的影响,其周跳检验量的精度明显高于伪距相位组合的精度,周跳探测效果较好。最后从耗时和成功率两个方面对比分析了3种周跳修复方法的效果,结果表明无几何相位组合修复周跳时采用了搜索算法且搜索步长为经验值,其耗时和成功率都是最差的;伪距相位组合修复周跳时无需搜索,耗时最短,但其易受伪距噪声及多路径的影响,导致部分周跳修复失败;使用LAMBDA算法能有效减小搜索空间,并能在一定程度上控制历元间差分残留误差的影响,速度快且成功率高。综合考虑,建议使用筛选的两个无几何相位组合进行周跳探测,确认发生周跳后再使用LAMBDA算法进行修复。

北斗大数据在天然气下游业务领域的应用

天然气作为清洁优质的化石能源在实现“双碳”路径上扮演着重要的角色,然而天然气供需不平衡是困扰中国天然气市场发展的主要矛盾之一。基于北斗卫星技术的应用场景分析,以及液化天然气市场特征,设计提出了北斗大数据技术在天然气下游业务领域应用的总体思路、数据来源、实施难点、数据清洗、算法模型和数据可视化分析五方面内容,并从工业客户、交通用户、小微用户、加气站的角度总结了应用经验。最终,针对北斗大数据在天然气下游的应用从天然气供需平衡、供应链优化以及创新数据业务的体制机制三方面提出了建议。

拖网渔船电子捕捞日志的作业信息与北斗船位数据获取的作业信息的可信度比较研究

为分析电子捕捞日志数据的准确性和可信度,以"粤新会渔01282""粤新会渔01240""粤新会渔01286""粤新会渔01239""粤茂滨渔47239""粤新会渔02163""粤茂滨渔42278""粤新会渔00070"和"粤新会渔01268"9艘拖网渔船2018年8月17日-2019年4月30日的作业状态为研究对象,利用北斗船位数据提取拖网作业时间、作业网次和作业渔区,与电子捕捞日志数据的相关信息进行比较验证。结果表明,9艘拖网渔船的电子捕捞日志数据与北斗数据提取的作业时间的重复率分别为36.7%、64.8%、71.4%、81.5%、24.7%、46.7%、66.7%、79.6%和68.9%。作业渔区的重复率分别为80%、86.9%、65.7%、74.7%、75.3%、85.6%、71.6%、56.9%和65.2%,作业网次的重复率分别为65%、86.4%、60%、70%、75.3%、67.1%、54.4%、62.1%和35.4%。作业时间与渔获量的相关性分析结果表明,"粤新会渔01286""粤新会渔01239""粤新会渔01240"和"粤茂滨渔47239"的作业时间与渔获量呈极显著相关(P<0.01),"粤茂滨渔42278"的作业时间与渔获量呈显著相关(P<0.05),"粤新会渔01282""粤新会渔02163""粤新会渔00070"和"粤新会渔01268"的作业时间与渔获量无显著相关性(P<0.05),反映出电子捕捞日志数据的准确性和可信性尚有空间可待提高。

基于北斗船位数据的南海外海灯光罩网渔船作业特征研究

灯光罩网是中国南海外海主要捕捞作业方式之一。为加强对南海外海灯光罩网渔船生产监测和渔船捕捞活动的有效管理,根据2017年2—5月南海外海灯光罩网渔船北斗船位数据,分析定位时间、经纬度等特征,结合作业时间、等深线等采用多层过滤法判断渔船作业状态;通过阈值筛选渔船作业的位置和时间,采用过滤窗修正法对船位点状态进行修正,计算渔船作业时长,并与渔民实际记录的纸质捕捞日志进行对比分析。结果表明:北斗船位数据提取结果和渔民实际记录的结果误差较小,航次准确率为100%,航次天数准确率为94.30%;相同作业日期准确率为92.72%;作业时长总平均绝对误差为1.12 h,平均相对误差为2.1%,具有较好的一致性。研究设计的灯光罩网渔船状态判断、作业位置确定、作业时长提取和捕捞努力量计算方法可为灯光罩网作业分析和其捕捞强度量化提供新思路。

北斗三频数据的两个无电离层组合轨道钟差估计及其应用

本文针对全球连续监测评估系统(iGMAS)和国际多系统GNSS试验计划(MGEX)两个观测网接收到不同频率北斗卫星数据的情况,提出了一种北斗卫星(BDS)3个频率(B1I、B2I、B3I)的两种无电离层组合(B1/B3和B1/B2)数据精密定轨(POD)和钟差估计(CE)方法。该方法可以统一处理上述两个观测网收到的北斗二代(BDS-2),北斗三代试验系统(BDS-3e)和北斗三代全球系统(BDS-3g)3个频率的观测数据,并在一次程序运行中对所有北斗卫星进行联合处理,可有效提高一次运行的数据使用率,从而提高参数估计精度。采集了多天iGMAS、MGEX的GPS和BDS数据进行试验。结果表明,对BDS-3e+BDS-2+GPS联合定轨时,采用三频两组合方法后由于增强了观测几何,BDS轨道重叠RMS为15.9 cm,比传统双频法定轨精度提高11.3%。新方法引入了与卫星端3个频率相关的码偏差,该量多天估计结果稳定,证明了模型和方法可靠。将新方法用于BDS-3g+BDS-3e+BDS-2+GPS联合定轨,6颗BDS-3g的MEO卫星轨道重叠RMS为14.5 cm,钟差重叠RMS为0.43 ns,与BDS-3e的15.1 cm和0.49 ns相当。开展了北斗卫星精密单点定位(PPP)试验,结果显示增加了BDS-3g的6颗MEO的精密轨道和钟差后,测站定位精度水平为39.6 mm,天顶为37.8 mm,比仅用BDS-2和BDS-3e卫星定位精度提高了11.1%。

北斗三频数据的周跳探测与修复方法研究

利用联合伪距相位组合法以及无几何相位法进行北斗三频数据的周跳探测与修复,通过构造2个伪距相位组合(0,-1,1),(1,4,-5)以及1个无几何相位组合(1,1,-2)共3个线性无关的周跳检测量,对实测北斗三频数据进行周跳探测实验,并采用最小2范数法修复周跳。结果表明:无论是高采样率数据还是低采样率数据,文中提出的方法均可探测出包括1周在内的所有周跳组合,且不存在不敏感周跳组合。

北斗高精度数据传输安全研究

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航定位与通信系统。北斗卫星导航系统能够为用户提供亚米级、厘米级甚至事后毫米级的高精度数据服务,现已在智能交通、精准农业、设施监测等多个领域得到了广泛应用。然而,对于北斗高精度数据这类涉及国土空间安全的敏感数据,在设计之初仅考虑了系统本身运行和军事应用的安全,针对民口应用安全性设计非常薄弱,存在潜在的安全风险。随着民用高精度数据应用越来越广泛,如何构建普通用户“仅能使用,不可查看”、专业用户“受限查看”、管理部门“敏感数据全生命周期安全及可视化的全程监督管理”成为关注的重点。因此,针对北斗高精度数据传输通信的特点,设计北斗高精度数据结合商用密码的安全防护进行分级授权分发的方案。

基于线性样条和CNN-LSTM的北斗卫星缺失数据处理方法

针对北斗某星辐射剂量探测数据缺失问题,提出了一种基于线性样条和CNN-LSTM神经网络模型的处理方法。在对数据特性分析的基础上,将原始数据分解为线性趋势项和季节波动项。对于线性趋势项,采用基于线性样条的缺失值处理方法;对于季节波动项,根据其时空变化特性,设计CNN和LSTM组合神经网络结构,完成季节波动项的缺失值处理。实验表明,相比于线性插值法和傅里叶变换插值方法,本文所提方法的插补值与真实值偏差更小,相关性更高。平均相对误差达到0.008,相关系数达到0.855。同时横向对比了本文所提组合神经网络模型和单一的LSTM和CNN网络模型的插补结果,同样本文方法表现出更好的一致性。研究结果表明,本文方法能够较好解决北斗数据连续缺失的问题,为后续基于北斗数据开展科学研究和业务应用奠定基础。

北斗大数据在烟草物流行业的应用探索与实践——以安阳市烟草物流线路优化项目为例

针对烟草物流配送的特征和存在的问题,基于北斗定位技术,探索研究了烟草物流配送线路规划算法模型,以安阳市烟草物流为例,进行了应用实践。

基于北斗短报文的野外光谱观测设备通信系统设计

为解决偏远地区野外光谱设备通讯盲区问题,设计了一种基于北斗卫星通信的远程数据传输系统。通过仪器通信电路板、北斗终端和室内数据中心软件的配合,实现设备远程通信功能。在该系统的配合下观测设备无人值守工作,避免人工频繁跑场,去除人为测量误差。针对北斗通信丢包,设计了数据重传功能,解决数据丢失问题。目前,该设计已应用于自动化场地观测辐射计,并在敦煌辐射校正场实地工作,满足数据通信要求。同时,该系统也可应用于其他需要远程无线通信的仪器设备。

支持灵活构建北斗通信网络的节点设备

采用北斗管理型用户终端设备和北斗数据采集型终端设备构建通信网络的方式,在一定程度上能够满足迅速组网的需求,但是该网络一旦建成后,就不能随意进行变动。这不利于北斗系统的大规模推广应用。为了解决该问题,通过详细分析北斗组网功能的技术体制,并对现有北斗通信网络设计的优缺点进行分类对比,最后提出基于节点设备灵活构建北斗通信网络的方法。该方法的核心是设计了一种节点设备,该设备由北斗数据采集型终端设备和相关软件构成。利用该设备能够非常方便地将各个分通信网络组合成大的统一的通信网络,同时也支持不同通信网络的子网络之间的任意迁移和改动。

北斗三频无几何相位组合周跳探测与修复

针对三频无几何相位组合难以实时修复周跳的问题,采用两个无几何相位组合和一个三频伪距/载波组合联立方程组修复周跳的方法,并采用搜索法克服方程解不稳定的问题。最后利用北斗实测三频数据对整个算法进行验证,结果表明本方法能够实现动态、非差周跳的实时探测与修复。

综合电离层残差和超宽巷探测和修复北斗周跳

周跳的探测与修复对于GNSS高精度定位来说至关重要。随着精密单点定位应用日益广泛,高效、可靠的非差数据周跳探测与修复方法必不可少。为了提高非差数据周跳探测的可靠性,根据北斗多频载波相位观测值的组合特性提出了一种新的非差数据周跳探测方法。该方法联合电离层残差法与Moulborne-Wuebbena超宽巷模糊度观测值(M-W)联合建立方程组,解算每个频率观测值的周跳,从而实现周跳的探测和修复。实验数据处理结果表明,这种组合方法可以探测不同的周跳,包括50周大小的大周跳、1大小周的小周跳、同时产生的两个频率的周跳以及连续周跳,并能够准确进行修复。本方法适用于静态定位与动态定位,为快速准确地探测与修复非差数据的周跳提供了新的思路。

基于北斗的机载终端完好性算法仿真研究

国内外关于接收机自主完好性算法的理论研究已经成熟,但缺乏依据北斗实测数据的算法性能分析。根据北斗Ⅱ代卫星导航系统14颗星的星座状态及其公开的服务性能,结合民航非精密进近的应用需求,对机载端嵌入自主完好性算法进行仿真研究。首先通过理论仿真,分析了亚太区之内算法的可用性。其次,利用NovAtel接收机实测的北斗数据,设定不同的场景和故障类型,对算法故障检测和识别的性能进行了研究分析。通过仿真,北斗系统在亚太区之内的平均可见星个数大于7颗,平均水平保护限值小于500m,能够满足算法的要求。另通过实测研究,算法可以有效地检测并识别出异常的伪距误差(即故障卫星)。结果表明:接收机自主完好性算法适用于当前北斗Ⅱ代卫星导航系统,能够为民用航空非精密进近提供具备完好性保证的服务。