基于北斗短报文的低功耗定位系统的设计

为解决传统定位系统功率损耗大,无法在脱机状态下长时间工作的问题,设计了一款基于硬件低功耗和软件“正常工作-休眠工作”双模式循环的定位系统。在硬件部分,该系统选用低功耗单片机STM32L431控制GPS定位模块CNS35和北斗短报文模块TM0558,并对供电电路实时采集。在软件部分,加入了“休眠工作”模式,实现与“正常工作”模式的循环切换。结果表明:该低功耗定位系统可实现定位误差低于2.5 m、通信成功率≥85%、双SIM卡切换等基本功能;且在单次循环为4 min的前提下,“正常工作2 min-休眠工作2 min”的工作方式将能量损耗降低至“正常工作4 min”方式的64.7%,续航时间延长了11.16 h。

基于5G通信与北斗短报文的近海小型浮标通信系统设计方法

针对近海小型浮标仅采用单模方式与岸基进行通信的问题,提出一种北斗短报文与5G通信相结合的近海小型浮标通信系统设计方法。搭建浮标与岸基指挥所的通信链路,实现岸基指挥所与浮标之间的远程信息交互功能,其中浮标采集的水文气象等信息通过当前锚定区域的最优通信链路上传至岸基指挥所,岸基指挥所远程控制浮标完成相应任务。实验室模拟结果表明:在5G通信与北斗三号全球卫星导航系统技术支持下,本系统能够增强小型浮标在恶劣海况下的鲁棒性、提升数据传输的安全性以及提高通信质量。

北斗短报文发展与应用

全面梳理了北斗短报文的发展历程、通信原理和特征,分析了北斗短报文的应用场景及在各行业的应用,探讨北斗短报文发展面临的机遇和挑战,并对未来的发展进行了展望,为北斗短报文的发展研究提供参考。

基于北斗短报文通信和组合模型算法的信标机设计

针对传统信标机落地后回收效率低、功率损耗大的问题,研制了一种可指示落点位置的新型信标机。在硬件部分,该信标机选用低功耗单片机STM32L431控制GPS定位模块和北斗短报文模块,并对供电电路实时采集。在软件部分,采用组合模型算法预测下一时刻的位置信息,并增加了“休眠工作”模式,实现与“正常工作”模式的循环切换。实验结果表明,组合预测结果和实地结果在经度、纬度和高度方向上的差值均在±25 m内,即落点搜寻工作可在以组合预测落点坐标为中心,维度为25 m×25 m×3 m的空间体内开展,提高了回收效率;双模切换的工作方式将能量损耗降低至传统信标机的64.7%,续航时间延长了11.16 h,具有较高的应用价值。

基于北斗短报文和紧急无线示位标的海上搜救终端

针对海上遇险报警终端定位精度和实时性不足等问题,设计一种兼具北斗短报文和紧急无线示位标(emergency position indicating radio beacon,EPIRB)功能的海上搜救终端.结合指挥中心和相关软件系统,实现遇险快速上报和精确定位.北斗短报文可以实现终端和卫星之间的通讯.全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT)是由国际海事卫星组织推行的海上遇险搜救系统的重要组成部分,通过EPIRB发送的信号,来定位事故地点和事故信息.将北斗短报文和EPIRB结合,并联合定位模块和温度、心率等传感器.当持有者遇险时,海上搜救终端会立刻不断向指挥中心发送遇险信息,通过指挥中心解析可对救援任务展开提供支持.经测试,其动态、静态定位精度达到10 m级;具有北斗短报文,紧急无线示位标通讯功能.

基于北斗短报文的便携式应急通信终端设计与实现

该文针对应急通信的特殊需求,开展基于北斗短报文通信的便携式应急通信终端的研究与设计。针对应急通信的应用特点,确定应急通信终端的功能需求。整体方案主要由北斗射频基带组件和AR M微处理控制器构成,重点对系统的供电电源、人机交互、蓝牙连接等部分进行设计,并实现智能终端的信息交互。

基于北斗短报文的配电网数据传输应用研究

由于配电网数据传输过程受到时延影响,存在数据包信息量超过通信限制量的情况,导致部分数据无法得到有效传输。为实现数据高成功率和实时传输,提出基于北斗短报文的配电网数据传输应用方案。基于北斗前置架构,采集配电网数据,实现现场设备与主站互通互联。分析待交互的短报文格式,实现采集端传输短报文交互。分析晶振频率误差,完成传输延迟校正处理。利用香农定理获取可压缩空间,结合数据拆包和补包机制,实现全部配电网数据传输。实验结果可知,数据包传输成功率能够达到0.90,传输延时在0~65 ms范围内,能够达到高成功率和实时传输的目的。

融合北斗短报文与LoRa的地质灾害雨量监测系统

针对地质灾害多发区域基础设施不完善、降雨数据不足等问题,融合北斗短报文和LoRa无线通信的技术特点,设计了适用于地质灾害高发区域的雨量监测系统。系统根据通信状况选择LoRa和北斗短报文,充分融合LoRa技术与北斗短报文技术的优势,完成数据传输工作;同时为克服北斗短报文的缺点,将关键雨量数据编辑成简短报文进行信息传输,降低了北斗短报文的发送频率。雨量监测系统能为湖南省地质灾害孕灾环境、时空分布及地质环境的相关性分析,以及地质灾害预警预报、防治处理,提供科学实用的数据支撑。

基于北斗短报文通信的变电站地质灾害综合监测研究

为及时预警和控制地质灾害对变电站的影响,提出基于北斗短报文通信的变电站地质灾害综合监测研究。首先在变电站周围划分监测区域,并安装相应传感器进行地质灾害信息的采集。然后基于北斗短报文通信进行变电站地质灾害信息的传输。最后以传输至监测中心的数据为基础,采用XGboost模型进行变电站地质灾害监测,从而获得变电站地质灾害综合监测结果。实验结果表明,方法的数据传输丢包率低,监测速率快,具有实际应用价值。

基于北斗短报文的应急系统建立及精度测试

基于北斗短报文的双向通信功能,利用北斗短报文开展地基增强系统差分改正信息传输技术的研究,实现了在无移动公网环境下的北斗短报文差分改正信息传输技术,建立了集移动网络通信及北斗短报文通信于一体的高精度应急系统。经过系统精度测试,证明无移动公网环境下系统的短报文伪距差分定位精度优于2 m,使用户在通信基础设施不完备地区的定位精度得到较大提升,定位精度更高,实用性较强。

基于北斗短报文的渔获信息压缩传输方法

在利用北斗短报文进行渔获信息的实时通讯中,由于北斗系统的民用报文存在通信频度和长度受限、丢包等问题,该文通过分析渔获信息和短报文空间特点,提出了一种渔获信息报文的字节空间分配策略。在此基础上,提出2种渔获数据压缩传输方法:鱼代号模式和索引码表模式。鱼代号模式一次性只能描述≤16种鱼产量信息,当超过16种鱼,只能分次传输。索引码表模式完全有能力适应一次性描述≥20种鱼产量的各种情况,当满足一定条件时,能够一次性描述21~31种鱼的产量,而鱼代号模式没有这样的可能。为了进一步提升索引码表模式压缩能力,该文讨论了采用基于霍尔曼编码的变长度方案来改造固定长度的索引码表,虽然可能会相对节省字节空间,但效果不明显,同时会增加编译码算法的复杂度。因此,在实践中采用了固定长度的索引码表模式,实测证明该方法能满足渔获信息实时短报文通信需求,具有算法可靠和简单易实现的特点。

北斗短报文电网状态监测及应急通信系统

我国现有输电线路状态监测系统的信息传输方式在灾后应急状况下的应用效果并不理想,该文依据国家电网公司的相关标准,利用北斗卫星导航系统的短报文通信功能设计了一种输电线路状态监测系统及一套相应的应急通信方法,该系统不仅能够满足正常情况下监测数据的可靠接入和上传,而且通过一套异常触发和信息分级传输,能够保障灾难、事故等恶劣情况下的电网监控关键信息的有效可靠传输,最后用OMNe T++软件仿真实现了上述系统及方法,验证了其正确性和可行性。

林业野外巡护采集信息北斗短报文编码设计及应用

我国林业野外巡护范围广,涉及的业务多、规模大,北斗卫星导航系统提供的短报文功能具有双向通信能力,是解决林区常规通讯平台存在的盲区多、信息无法有效实时传输等问题的有效手段。基于北斗短报文的特点,本文根据林业野外巡护信息传输流程和巡护信息采集内容的分析结果,设计适应于北斗短报文要求且具有较强扩展性的巡护信息编码,并在此基础上,将该编码应用于林业野外巡护管理系统的开发实现。该系统包括信息编码解码、短报文传输、通信模式自适应和多媒体信息补发等功能,确保了北斗短报文在巡护终端和调度管理中心之间信息的及时传递。

基于北斗短报文的震源船跟踪系统设计与实现

通过在震源船上部署3套GPS接收机,并对3个点的位置信息进行汇总和压缩,利用北斗短报文将压缩后的位置信息推送到陆海联测指挥部,实现对震源船航速、航向的实时监控.根据3个点位信息计算的实时震源船航向,有助于准确把握震源船在进行固定点悬停激发时的航向,克服了以往使用前后两个时刻推算的平均航向代替实时航向等问题.使用我国自主知识产权的北斗短报文进行通讯,大大提高了系统的安全性、可靠性和稳定性;同时陆海联测指挥部可以实时查看震源船是否按事先设定的测线、事先设定的速度和航向进行作业,有效保障了监控平台对震源船的监控,进一步提升安全生产的风险控制能力.

北斗短报文通信信道性能测试与统计分析

北斗短报文通信在各行业的应用急需其信道性能参数。然而,目前关于民用北斗短报文通信信道性能的测试和统计分析很少,尤其缺少大数据量的测试。文章分析了测试样本量对统计结果的影响,提出了统计北斗短报文传输成功率和传输延时所需最小样本量的计算方法,进行了较长时间的信道测试,获取了满足信道性能统计要求的大量实测数据。统计分析结果表明,北斗短报文通信单数据包的传输成功率为95.5%,平均传输延时为3.8s。取得的北斗短报文信道性能测试数据弥补了北斗民用信道性能测试的不足,统计分析的结果可在相关基于北斗短报文通信的系统设计时作为指标推算的参考依据。

基于北斗短报文的远海实时精密单点定位

针对远海精密导航与定位费用高昂的问题,提出利用北斗短报文传输多模全球导航卫星系统的实时服务数据,实现远海实时精密单点定位。为了降低通信成本和硬件成本,本研究对实时服务数据进行简化,弥补了北斗短报文带宽的不足;为了克服北斗短报文频率低的缺点,采取了实时精密星历预报的方法,来获取分钟间隔以外时刻的卫星轨道位置和钟差改正。对基于北斗短报文的远海实时精密单点定位的数据处理过程进行了仿真模拟。后期处理实测海洋观测数据,对定位性能进行测试,可实现水平方向厘米级定位,竖直方向精度为10~20 cm。该方法为低成本的远海实时定位提供了技术参考。

北斗短报文通信在抄表系统中的应用

利用北斗短报文通信不受地域影响的特点,提出了基于RD120-2W的智能电能表的设计方案。该系统选用MSP430F149单片机为主控单元,三相电能计量芯片MAXQ3180为电能计量模块,以北斗RDSS短报文通信板RD120-2W为核心的通信方式,采用模块化的设计方案,分别给出了系统的硬件电路和软件设计。通过软件测试,顺利地完成了电能数据的发送与接收。

结合实时数据产品与北斗短报文的厘米级海洋精密相对定位

针对远海精密定位的广泛需求和传统精密定位服务费用昂贵的问题,提出利用北斗短报文设备传输导航观测数据,结合实时服务数据产品,以实现海洋的低成本厘米级精密相对定位。为了克服短报文传输频率低的缺点,采用融合空间相对定位和精密单点定位两种技术来加密分钟间隔以外的坐标,避免了传统时间基线法加密坐标存在的误差累积现象。分别基于静态和动态海洋观测数据进行仿真实验,结果表明,新方法无论在水平方向还是垂直方向上,都可以实现厘米级定位,且对时间间隔不敏感。

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。

基于北斗短报文通信的无人机安控系统

针对某大型无人机现有安控系统的不足,利用北斗短报文通信技术研制了地面北斗便携站和机载BD安控器,实现了北斗短报文指令被动安控功能和安控区域自判断主动安控功能;采用独立的单片机板卡作为笔记本电脑故障的应急备份,实现了一键发送安控指令功能,提高了指令发送的可靠性;采用多个地面北斗便携站同时工作的方式可有效提高短报文指令发送频度。经实际使用验证,其工作正常,运行可靠。验证结果表明,该无人机安控系统设计合理可行,可推广应用于其他无人机安控系统。