北斗多业务卫星系统与应用——论北斗Bs导航

无线电频率是不可再生的资源,频率共用已成为国际电信联盟的共识,多业务融合发展已成为世界卫星无线电系统发展趋势。S频段中2483.5 MHz^2500 MHz被国际电信联盟划分为卫星多业务共用频率,包括卫星无线电定位报告业务、卫星无线电导航业务、卫星移动通信业务三大业务,可以同时提供卫星导航、航路跟踪、遇险救援、信息中继四大功能。介绍了S频段天基系统发展过程、导航通信频率特性、S频段多功能集成前景,我国北斗未来使用S频段导航的应用成果及社会经济效益预测。

中国代表团圆满完成国际电信联盟 2023年无线电通信全会参会工作

本刊讯11月13日至17日,国际电信联盟2023年无线电通信全会(RA-23)在阿联酋迪拜召开。我国代表团圆满完成参会任务,提出的多篇中国提案被全会采纳,推荐的7位专家均进入国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)研究组副主席拟议名单,并等待下一周期研究组会议确认。此次全会审议修订了关于无线电通信全会(RA)、ITU-R研究组(SG)、无线电通信顾问组(RAG)、世界无线电通信大会筹备会(CPM)的结构和工作方法等内容,批准了可持续利用空间轨道频率、促进性别平等新决议,以及保护卫星无线电导航业务的ITU-R建议书.

“北斗”卫星导航频率保护现状及对策

对卫星导航信号易受干扰的原因及其对系统正常运行产生的影响进行了分析,并介绍了国际电联对卫星导航系统频率的划分和目前各主要系统对频率资源的使用情况。通过对国际卫星导航系统委员会(ICG),尤其是美国卫星导航频率保护方法的深入分析,结合对我国"北斗"系统在运行中发现的几个干扰案例的原因分析,指出了我国卫星导航系统频率保护所面临的严峻形势和主要问题,并根据我国的现实情况,探讨了"北斗"卫星导航系统保护对策,为今后"北斗"卫星导航频率保护政策的制定提供了有益参考。

基于社会大数据监测卫星导航信号干扰

近年来,随着城市建设加速和经济社会发展,针对卫星导航信号的无线电干扰日益增加,不但扰乱了正常无线电业务秩序,而且危害社会安全甚至造成国际影响。因此,形成快速、有效监测卫星导航信号干扰的方法,对于维护无线电秩序至关重要。

从信息安全角度浅析RDSS系统的安全性

针对卫星无线电测定业务(radio determination satellite service,RDSS)系统的信号结构和运行机制,分析了RDSS系统的安全优势,从信息安全的保密性、完整性和可用性三个角度研究了RDSS系统可能存在的安全隐患和应对措施,特别是采用射频录制和回放(record and replay,RAR)手段对RDSS系统可能存在的仿冒与欺骗安全隐患做了验证.证明RDSS系统在抗RAR攻击方面存在漏洞,容易被RAR攻击欺骗,这种欺骗攻击暴露了RDSS系统存在完整性和可用性上的安全隐患,可能使得终端用户造成信息混乱,也可能使终端用户被触发频次限制,无法得到正常的服务.最后提出了针对此类安全隐患提高系统安全性的几种措施.

基于数字包络检波的RNSS通道时延标定方法

提出一种采用数字处理的时延测试方法,用于对导航卫星导航信号发射通道分数码片时延的精确测量。该方法是通过高速A/D（模/数）转换器,对导航卫星下行的BPSK（二进制相移键控）信号和卫星导航秒脉冲进行双通道采样,读取采样数据并进行数据处理。根据秒脉冲信号触发门限上升沿确定时延测量起点,对BPSK采样数据进行平方律检波,获取码片换相点,计算换相点和秒脉冲之间的分数码片时延,并进行滤波器时延校准,从而得到导航卫星发射链路的分数码片时延,该方法不需要进行伪随机信号的捕获和跟踪,测量精度主要取决于采样器采样率。通过在测试中使用一根校准电缆对该方法进行验证,验证结果表明,采用本文提出测试方法的测量误差优于0.3ns。

基于倾斜地球同步轨道卫星的位置报告系统设计

针对目前位置报告系统存在覆盖范围有限以及"城市峡谷"和"南山效应"等不足,提出了基于"北斗二号"倾斜地球同步轨道卫星的位置报告系统。通过广义卫星无线电测定业务,充分利用现有各卫星导航系统的卫星资源,来构建位置报告系统。仿真分析结果表明,与传统位置报告系统相比,该系统拓展了覆盖范围、改善了星座构型、提高了安全保密性能并克服了高仰角情况下的"城市峡谷"和"南山效应",能够较好地满足当前军民用户对位置报告的迫切需求。

高可靠性高精度定位系统的国产化设计与实现

针对航空航天、国防军工领域内飞行器飞行实验中残骸和存储器的快速、准确、高效的定位回收问题,创新性地利用RNSS和RDSS相结合的卫星通信方式并利用包括国产单片机在内的国产器件,设计了一种高可靠高精度的全国产化实现落点定位的定位系统。经过多种复杂恶劣环境下的实验与应用,系统的定位精度最高可以优于5 m,北斗短报文的通信频度在2次/分,丢包率小于5%,大容量锂电池可以保证系统连续最长工作时间达4 h;满足对残骸和存储器的定位回收需求,具有体积小、高精度、高可靠性、实时性强等特点。目前已经在某项目中得到应用。

RNSS上行L频段新划分的回顾及风险评述

从国际频率划分规定的角度,回顾了2000年世界无线电通信大会(WRC-2000)对1300～1350MHz频段做出卫星无线电导航业务新划分的背景、研究过程、最终划分结果及相关条款等历史状况,同时对卫星无线电导航业务上行信号使用该频段存在的限制和风险进行了分析及评述。

基于RDSS和RNSS的北斗定位装置设计

针对飞行过程中的定位问题,设计了一款高功率、体积小的新型定位装置。该定位装置主要由北斗模块、单片机模块和供电模块三部分组成。北斗模块由卫星无线电定位系统和卫星无线电导航系统模块集成,信标工作时首先通过卫星无线电导航系统快速获取定位数据,定位数据经过单片机处理后通过卫星无线电定位系统发送至卫星,然后地面短报文接收机接收到数据,最终传输至上位机,将经度、纬度等参数详细转换并呈现至上位机界面。本设计采用双北斗模块和多接收模块保证发射频率和接收效率。经过连续的测试后,新型定位装置运行状态稳定,通信成功率≥95%,能够达到预期要求。

基于RDSS和RNSS的高精度定位系统设计

针对飞行器或航海船舶的定位问题,设计了一套基于RDSS和RNSS的高精度定位系统;通过对定位、通信模块的选型以及相关技术原理分析,提出了采用北斗模块实现落点定位的系统设计方案;系统采用RNSS定位,通过RDSS进行通信;为了提高短报文通信频度,采用双北斗模块轮流通信的方案设计;为了应对落点区域以及飞行器飞行过程中复杂的环境,提高定位和短报文通信质量,系统使用了10 W的PA功率放大模块,对RDSS通信信号进行放大;定位系统由信标机和地面接收设备两部分组成;信标机负责定位和RDSS通信,地面接收系统负责处理数据实现残骸的落点定位;系统经实际应用检测,可以将通信频度由原来的1次/min提高至2次/min的,通信丢包率小于5%;系统采用GPS/北斗双模定位技术,定位精度最高可以优于5 m;信标机内部设计了充电电路,可以反复给设备充电,大容量锂电池保证信标机可以长时间工作,最长工作时间可以达到3 h;该系统解决了飞行器、航海船舶定位问题,具有实时性强、通信频度高、定位精度高、体积小、适用强和发射功率大等特点。

北斗系统托起自主可控高精度导航定位服务强国之梦

随着空间技术的迅猛发展,利用卫星系统服务于导航、定位具有非常重要的意义,本文首先阐述了卫星导航系统的构成及基本原理,然后对实现位置服务功能的两种技术体制进行了分析说明,即GPS、GALILEO、GLONASS导航系统采用的自身定位和位置报告分步实现的“RNSS＋通信”技术体制,北斗系统采用的自身定位和位置报告同步实现、一体化设计的“RDSS”技术体制,并对两种技术体制特点进行了详细的分析、比较和研究;最后基于北斗导航系统RDSS技术体制优势——在没有其他通信环境下或不需要额外通信手段支撑,导航定位与位置报告在同一信道内实时提供,并对北斗系统在抢险救灾、远洋渔业等应用进行了举例和前景展望。

俄罗斯的双用途DGPS/DGLONASS海事业务

俄罗斯无线电导航和授时研究所(RIRT)与海事业务无线电技术委员会(104专委会RTCM SC-104)一起根据同俄罗斯国防部导航和海洋学领导部门(HDoNOMD)签定的一项合同正在研制一种海事差分全球导航卫星系统(DGNSS)。

北斗共视比对技术频率校准系统设计与应用

该文通过对北斗多通道共视比对频率校准技术的研究,研制多通道北斗共视接收机,完成系统设计及硬件系统组建。为降低由于不同卫星俯仰角和方位角影响引入的计算误差,采用Kalman滤波和滑动平均方法进行数据分析;进行零基线和远距离比对试验,对共视比对系统的准确性和稳定性进行试验分析、总结,促进北斗系统在计量检定、校准工作中的推广使用,具有一定的参考价值。

北斗RDSS应用于通航空管的机遇与挑战

通航空管已成为制约我国通航产业发展的一个重要因素,迫切需要开发适合通航应用的空管系统。针对通航飞行高度低、飞行器种类繁多、飞行区域复杂多变等特点,结合目前民航和通航空管的发展现状与需求,提出了将北斗RDSS应用于通航空管的设想,并给出了北斗RDSS应用于通航空管的基本架构,重点分析RDSS应用于通航空管具备的优势和面临的挑战,为下一步的系统建设提供了思路。

输入输出相关处理的RDSS通道零值测试

为了准确测量无线电测定业务(RDSS)通道零值,提出一种基于循环相关处理的测试方法.采用真实的RDSS信号作为测试信号,对导航卫星RDSS业务通道输入和输出进行同步过采样,然后对采样后的输入和输出信号进行希尔伯特变换、载波旋转,对载波旋转后输入输出信号进行循环相关处理,搜索相关峰值,由峰值点确定循环位移量,最后结合采样频率和测试系统的标校时延,计算得到了RDSS业务通道零值.提出的测试方法采样频率10GHz时,其测量不确定度优于0.2ns.

BDS RDSS位置信息共享系统设计

为了克服当前主流智能终端位置共享的使用局限性,研究基于BDS RDSS体系架构的位置共享系统:提出一套基于BDS RDSS的位置信息共享系统技术方案;同时依据总体技术方案进行针对指控中心和用户终端的详细设计;并基于该技术方案设计相关应用软件;最后搭建测试验证系统。实验结果验证了技术方案的可行性,可为BDS在抗震救灾、野外勘探、海上搜救及战术协同指挥等领域的应用提供参考。

基于蓝牙技术的北斗手机伴侣的设计与实现

北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统,具有授时、定位、导航、短报文通信等特点。针对北斗天线和射频信号处理模块体积大、携带不便等问题,提出了一种利用蓝牙技术实现手机与北斗模块通信的便携式终端。系统以ARM微处理器为核心,集成在北斗射频信号处理模块、北斗信息处理模块、蓝牙通信模块,实现终端与手机的无线互联,从而解决了北斗终端系统携带不便的问题。

基于BDS短报文服务的海流机-岸基通信

为了解决海流机海上作业的工况监测和海流机与岸基的远距离通信及数据传输困难等问题,选择将北斗卫星导航系统(BDS)应用到海流机在海上的定位和通信中.分析海流特点和海流机的几种常见工况.介绍基于北斗卫星导航系统-卫星无线电导航业务(BDS-RNSS)的海流机定位原理和BDS的短报文通信特点.将“位拼接-LZW”双重数据压缩应用到短报文通信系统中.设计一种适用于海流机通信的主控制系统并拟定海流机和岸上用户终端之间的通信方案,旨在提高通信效率和增大数据传输量.

基于数字接收机技术的RDSS通道零值测试方法

用于变频器群时延的测试方法不适合传输扩频信号的无线电测定业务(RDSS)通道零值测试;用示波器直接观察RDSS通道传输信号波形来实现零值测试的方法精度很差;本文提出方法采用数字接收机技术,用真实的RDSS信号作为测试信号,对RDSS通道输入和输出进行同步过采样,然后对采样后的输入和输出信号分别进行基于扩频相关的数字接收机处理,获取RDSS输入和输出数据中伪随机码起始点,最后根据采样周期、连接电缆、衰减器和功分器的时延,得到RDSS业务通道零值.分析和仿真结果表明:测试不确定度优于0.2ns,其准确性和测试精度也得到实验系统验证.