基于“北斗一号”导航卫星通讯的滑坡实时监测系统研究

介绍了基于中国北斗一号导航通信卫星技术建立的滑坡实时监测系统。该系统由"野外信息采集监测站"、"数字化滑坡自动监测点"、"北斗导航卫星通信系统"和"地质灾害监测分析中心"四大组成部分。在我国有线和GPRS等通讯设施不发达地区,采用基于北斗卫星通讯技术进行滑坡等野外监测数据传输是一种有效的方式。

北斗卫星船载导航信号并行捕获算法

信号捕获作为实现北斗卫星船载导航的第一阶段,也是最重要的一环,为此研究基于北斗卫星船载导航信号并行捕获算法,在短时间内捕获卫星信号,为船舶提供高精度的定位和导航服务。建立北斗卫星导航信号模型,依据模型生成的北斗卫星导航信号,采用傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT)算法以及快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)算法,通过并行频率搜索和并行码相位搜索分别将伪随机码相位、载波频移的二维搜索变成一维进行并行搜索,获取北斗卫星信号的伪随机码和载波频移,实现北斗卫星船载导航信号并行捕获。实验结果表明,该算法可以成功地捕获船载导航信号,并且捕获耗时短;对船载导航信号的载波频率估计误差小。

关于召开北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第十三届年会的通知(第一号)

卫星导航与位置服务各单位,中国卫星导航定位协会科学技术委员会、专业(工作)委员会、单位会员、个人会员,各省、市卫星导航定位协会及协会办事机构:为全面贯彻落实党的二十大精神和习近平新时代中国特色社会主义思想,深入贯彻落实习近平总书记关于加快推进北斗规模应用的重要批示指示精神。

北斗全球卫星导航系统工程技术与管理创新

北斗全球卫星导航系统由中国自主建设运行,具备向全球用户提供全天时、全天候、高精度定位、导航和授时服务能力,具有报文通信、国际搜救等功能。北斗全球卫星导航系统坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,发挥新型举国体制优势,全面突破核心关键技术,创新发展工程管理模式,实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创,提前半年完成建设,走出了一条符合我国国情、独具特色的国家超级工程发展道路。本文围绕北斗全球卫星导航系统任务要求,全面阐述工程任务组成、任务进程和系统应用,从“混合星座、通信导航融合、星间链路、导航信号、快速组网、核心产品国产化”等方面梳理系统技术特点与创新,并总结了北斗工程建设过程中组织、技术、进度、质量和运行服务等管理体系的创新举措。

北斗导航卫星系统在水利行业的应用与展望

北斗导航卫星系统是我国重要的时空基础设施,建设以来已经广泛应用于社会经济多个领域。智慧水利是新阶段水利高质量发展的最显著标志和6条实施路径之一,北斗导航卫星系统为智慧水利提供了强大的技术支撑,为数字孪生水利建设提供了重要的时空基准和高精度的位置及通信服务。从北斗导航卫星系统的功能视角,选择水利工程变形监测、水利巡检、水文监测数据传输等典型应用场景,分析了北斗导航卫星系统的应用现状;同时,还讨论了北斗遥感技术在水位监测、土壤水分反演和大气水汽反演等方面的应用情况;最后,展望了北斗系统在水利领域的发展趋势,指出其应用场景和领域将持续拓展、应用规模将不断增长,以及与新技术融合应用将不断增强,随着北斗导航卫星系统技术的持续创新和应用范围的进一步扩大,北斗导航卫星系统在未来水利行业中将发挥越来越重要的作用,它将成为加快水利新质生产力、推动水利高质量发展的重要推力。

基于功能链的北斗三号卫星控制技术

为适应卫星研制技术和规模空前发展,在卫星高可靠的同时做到低成本,将传统的分系统设计方法按特点和学科进行了重新梳理,提出国内首创的功能链设计理念和方法,并成功应用于北斗三号首发试验星、组网星及备份星中,实现了北斗三号卫星的快速批产组网.阐述基于功能链的设计理念,重点介绍基于功能链的北斗三号卫星姿态及轨道等控制技术,在轨运行结果表明,卫星实现了连续可靠的工作,全面适应ka及激光星间链路的高控制精度要求以及导航卫星对高连续性的要求.

“北斗”卫星导航系统稳定运行及可用性提升方法

“北斗”卫星导航系统是我国建设的首个巨型复杂星座系统,为确保系统高效、健康、稳定运行,其星座运行管理要求极高。为更好地开展在轨管理工作,提升对“北斗”卫星运维的支持能力,强化保障系统稳定运行的技术手段,加强与运控、测控、星间链路管控等各地面系统之间的信息共享与沟通协同,研制并建设了“北斗”卫星在轨技术支持系统,并采取了多种方法有效提升了“北斗”系统可用性。“北斗”卫星在轨技术支持系统实现了卫星在轨遥测数据、地面测试数据、运行业务数据、第三方在轨服务监测数据等的互联互通,具有导航星座在轨状态管控、健康评估、风险评估、故障诊断及处置等功能,该系统的应用有力保障了“北斗”导航系统的连续、可靠、稳定运行。

北斗三号系统卫星自主完好性监测技术

完好性对于全球卫星导航系统(GNSS)来说至关重要,关乎到其能否被放心应用。卫星自主完好性监测(SAIM)技术,是完好性监测技术发展的前沿趋势,国内外卫星导航系统均竞相发展。介绍了北斗三号系统SAIM技术设计与实现的重要意义,从功能设计和实现原理两个方面,阐述了北斗三号SAIM技术体制。针对SAIM实际在轨监测数据的正态分布特性服从程度和长期稳定性等问题,随机选取某一颗中圆轨道(MEO)卫星自2020年7月31日北斗三号系统正式开通服务以来至2021年7月31日连续1年期间的监测数据,得到真实在轨监测数据的分布特性。最后,提出了告警门限优化、分级告警策略设计、星历完好性自主监测等方面的后续发展必要性建议,旨在为北斗系统更好地为全球用户提供更优质的完好性服务提供参考。

基于北斗卫星通信导航的电力应急抢修指挥系统设计

电力系统运行环境复杂,受高电压、不均衡负载等因素的影响,导致应急抢修指挥过程中故障定位精度较差,抢修耗时长。为此,提出一种基于北斗卫星通信导航的电力应急抢修指挥系统。系统硬件以北斗卫星通信导航平台作为核心,设计北斗卫星通信导航平台的监测模块、故障提取与转发模块、路径规划模块、调度中心模块。根据模块化的设计理念,设计故障定位与最佳路径规划的软件程序,通过信息熵算法与决策树得到应急状态的划分,通过不同等级安排相应的抢修策略,完成电力应急抢修的指挥。实验结果表明,所提方法的抢修时间短、故障定位效果好、失负荷量小。

北斗卫星导航接收机实验仿真平台开发与应用

北斗卫星导航接收机实验仿真平台为适应我国北斗产业创新发展需求,以培养导航领域专业人才为目标,结合卫星导航相关课程教学资源开发的仿真平台。基于虚拟现实技术呈现北斗卫星导航系统组成及接收机定位各模块功能,提供高度还原的虚拟实验环境与信号处理全流程管理。借助平台,学生能自主进行探究式操作练习,并及时反馈,有助于学生加深对卫星导航定位知识的理解。教学实践表明,该平台对传统实验教学进行有效的补充,通过开放共享辐射效应,助力相关课程的实践教学改革,为人才培养、专业建设和行业发展提供支撑。

南极拉斯曼丘陵区域北斗卫星导航系统数据分析及精度评定

为分析北斗卫星导航系统在南极区域数据质量和定位精度,本文以南极拉斯曼丘陵作为研究区域,基于站区常年运行基准站对该区域10个大地控制点进行联测。通过对不同地形、不同天气条件、不同观测时段下的实测数据进行分析,得出了北斗卫星导航定位系统在南极的精度参数,并进行了观测数据质量及定位精度分析。分析结果表明,北斗卫星导航定位系统在拉斯曼丘陵区域的总体精度优于10 mm。

北斗卫星B2信号数字预失真补偿方法研究

针对北斗星上信号发射通道中高功放和滤波器引起的导航信号非线性失真问题,提出间接学习结构的数字预失真用以补偿导航信号产生的非线性失真。通过采用带宽最大的非对称恒包络二进制偏移载波(asymmetric constant envelope binary offset carrier,ACE-BOC)调制的北斗B2信号,验证数字预失真对补偿导航信号非线性失真的有效性及可行性,并从调制星座、功率谱、相关函数、S曲线过零点偏差等信号评估指标对数字预失真处理前后的信号进行对比分析。实验结果表明,数字预失真可以有效抑制20 dB的带外功率损失,相关损失可由0.7 dB下降到0.009 dB以及S曲线过零点偏差由0.88 ns下降到0.0029 ns。本文所提的数字预失真模型可有效改善信号发射通道引起的信号非线性失真。

北斗三号/GPS组合导航系统全球定位性能分析

为研究北斗三号/GPS组合导航系统在全球的定位性能,基于STK仿真软件,在全球范围内,以经纬度5°×5°的分辨率设置观测点,评估每个观测点的卫星可见性和GDOP值。结果表明:在良好观测环境下,相比单系统,组合系统平均可见星数增加了10颗左右,GDOP值达到“优”的状态,极大改善了卫星空间几何结构,弥补了北斗三号在西半球可见星数少、定位精度低的问题,GPS在高纬度地区卫星仰角小,定位精度低的问题;在复杂观测环境下,组合系统平均可见星数明显下降,GDOP平均值显著增大,但整体定位性能仍可以满足定位导航的需求。

黑龙江省北斗卫星导航系统植保无人机应用研究

我国是农业大国,黑龙江省是农业大省,农业生产是头等大事,农业植物保护工作是农业生产中重要的一个方面。对黑龙江省植保无人机的发展现状进行梳理,结合目前植保无人机普及存在的问题,提出相应的解决对策。

北斗三号B1C/B2a新信号精密卫星产品估计及PPP-AR性能研究

为分析北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)B1C/B2a新信号的服务水平,基于混合差分的方法,结合全球均匀分布的观测站数据解算得到BDS精密钟差,进一步估计宽窄巷未校准相位延迟(Uncalibrated Phase Delay,UPD)。使用二次差法对所估计的BDS-3钟差精度进行评估分析,验证估计产品的准确性;通过UPD产品长期序列来研究其稳定性;将估计的钟差和UPD等产品应用于精密单点定位浮点解和固定解(Precise Point Positioning-Ambiguity Resolution,PPP-AR)进行验证。根据数据处理结果可知,地球静止轨道(Geosynchronous Earth Orbit,GEO)、倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Satellite Orbit,IGSO)和中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)3种轨道类型的估计卫星钟差平均精度分别为0.209、0.095、0.087 ns;BDS-3宽巷UPD长期序列标准差(Standard Deviations,STD)均在0.04周以内,窄巷UPD一天内的最大变化不超过0.15周,BDS-2宽窄巷UPD的稳定性略差于BDS-3;全球范围内均匀挑选的测站PPP浮点解的平均定位精度在北(North,N)、东(East,E)、天(Up,U)各方向分别为2.21、3.50、6.01 cm,经模糊度固定后,固定解分别提升至1.11、1.26、3.50 cm,提升了49.8%、64.0%、41.8%,验证了估计钟差和UPD方法的正确性与新信号良好的服务性能。

湖南省地基北斗卫星导航系统大气可降水量反演及降水分析

水汽是影响天气变化的重要因子,灾害天气的发生往往伴随着水汽含量、空间分布的急剧变化。针对目前关于地基北斗卫星导航系统(BDS)反演大气可降水量(PWV)研究相对较少现状,进一步验证BDS PWV的反演精度和PWV与实际降水的关系,利用湖南探空站和邻近的连续运行基准站(CORS)数据,构建湖南本地化大气加权平均温度(Tm)模型,基于此模型进行水汽反演,分析BDS水汽探测的精度,与实际降水结合探究PWV与降水之间的响应关系。结果显示:与探空数据相比,CORS测站解算的BDS PWV均具有较强的相关性,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均在4 mm以内,符合水汽监测的要求;PWV与实际降水之间存在明显的联系,降水前6~12 h水汽快速聚集为降水发生提供充足的条件,PWV为60 mm可以作为降水预报的阈值。因此,利用BDS对水汽的持续监测在降水、水旱灾害监测预报中可以发挥重要作用。

基于北斗卫星导航系统的低轨卫星精密定轨精度分析

随着北斗卫星导航系统的建成运行,基于北斗卫星导航系统的低轨卫星精密定轨得以广泛应用。为有效评估基于北斗卫星导航系统的低轨卫星精密定轨精度,本文分别基于运动学法、动力学法和简化动力学法对低轨星载北斗观测数据进行了精密定轨处理,并通过重叠弧段法进行内符合精度评价,然后采用不同定轨方法对比的方式对精密定轨结果进行了验证分析。试验结果表明,3种精密定轨结果的位置互差均方根误差为1.4 cm,最大位置互差7 cm,说明基于北斗卫星导航系统的精密定轨精度可达到厘米级。

北斗卫星导航系统桥梁变形监测的影响因素分析

基于北斗卫星导航系统的桥梁变形监测,以天津市永和大桥为例,分析星历、解算时间、测站距离、多路径效应等对变形监测效果的影响。结果表明:星历采用多卫星解算时,变形监测精度更高;解算时间越长,变形监测越高;测站距离对变形监测的精度影响较小;多路径效应对变形监测的精度有一定影响,建议通过优化算法来弱化多路径效应。

“北斗”卫星导航系统服务性能监测评估与展望

“北斗”三号卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,自2020年系统开通至今服务稳定可靠,为全球用户提供了优异的导航、定位和授时服务。本文利用实测数据从覆盖能力、空间信号精度、可用性、连续性和定位精度五个方面对“北斗”系统的指标进行了分析,结果表明“北斗”系统各项服务性能指标均处于国际领先水平。此外,针对行业需求不断发展,卫星导航技术持续演进的趋势,对“北斗”系统服务性能提升的方向进行了展望,以期对下一代“北斗”系统的发展建设提供参考。

面向北斗导航电文认证的符号级欺骗方法研究

导航电文认证(NMA)技术已成为抵御生成式欺骗、保护全球卫星导航系统(GNSS)民用信号的重要发展方向之一。针对NMA在不改变导航电文的情况下难以抵御欺骗的漏洞,提出了面向北斗NMA的符号级欺骗(SLA)方法,并设计了最大后验概率(MAP)符号估计改进算法,以历次MAP估计值的众数作为新估计量,实现导航电文的快速恢复。基于北斗B1C信号NMA方案开展了欺骗效果评估试验。结果表明,在载噪比大于45 dB·Hz和短估计时延(小于30μs)条件下,SLA针对北斗B1C认证电文能够达到90%的序列欺骗成功率,与安全码估计-重放(SCER)相比,该方法能够显著降低符号误码率,缩短估计时延,具有更好的欺骗效果,也将为北斗NMA设计优化提供技术支撑。