基于“北斗”系统的高中低轨融合导航性能提升研究

面向日益增长的导航定位授时服务需求,本文研究了“北斗”系统与低轨卫星系统融合发展的方案,提出了融合星座系统发展路线。基于“北斗”系统的核心导航星座高精度时空基准、星间互联,实现低轨卫星快速的时空基准溯源以及“北斗”与低轨星座间的信息互联,构建以“北斗”系统为核心,低轨卫星系统为扩展的融合星座,借助低轨卫星数量多、全球监测、观测几何变化快的特点,进一步提升导航服务性能,实现效益最大化。

Multi-h C波段导航信号调制方式及性能评估

近年来,L波段(1164~1610 MHz)频谱拥挤日渐严重,我国北斗卫星导航系统可用资源明显不足,基于频谱资源的不可再生性,探索研究新频段迫在眉睫。鉴于目前C波段导航信号设计尚不成熟,各国对C波段卫星导航信号体制也都还处于探索研究阶段,我国有必要预先开展C波段卫星导航信号研究。处于C波段中5010~5030 MHz的卫星导航信号具有较少的频谱干扰、较低的电离层误差等显著优势,但仅有的20 MHz带宽对诸如射电天文业务(Radio Astronomy Service,RAS)和微波着陆系统(Microwave Landing System,MLS)等相邻业务频段的射频兼容性要求极为严苛。首先提出将多调制指数(Multi-h)的正交频分复用-连续相位调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Continuous Phase Modulation,OFDM-CPM)联合调制方式应用于C波段卫星导航;其次,在分析关键参数对Multi-h OFDM-CPM信号功率谱特性影响后,选取关联长度L为64、调制指数h为0.5的单调制指数(Single-h)OFDM-CPM(10)信号和h为[1/16,3/16]的Multi-h OFDM-CPM(10)信号作为C波段候选导航信号;最后,对包括兼容性、码跟踪精度、抗多径干扰在内的基础导航性能指标进行评估。研究表明,OFDM-CPM调制方式能很好兼顾C波段信号的带外约束性和导航性能要求,OFDM-CPM(10)h=[1/16,3/16]信号在所述各个基础导航性能指标上均表现最佳,在兼容性方面能弥补OFDM-CPM(10)h=0.5信号的略微不足。然而考虑到多调制指数会增加接收机复杂度,因此在C波段导航中,只有当接收机采用低复杂度检测算法时,Multi-h OFDM-CPM信号才会是比Single-h OFDM-CPM信号更佳的选择。

Galileo导航电文认证服务性能测试分析

近年来频发的全球卫星导航系统(GNSS)欺骗事件,引起了各国对GNSS信号欺骗防护的关注,导航电文认证(NMA)作为民用信号系统级的解决方案,对生成式欺骗攻击具有较好的防护效果。伽利略(Galileo)卫星导航系统在2016年首次提出导航电文认证方案,并于2021年正式发布了公开服务导航电文认证(OSNMA)测试信号。针对OSNMA服务的性能测试,首先对Galileo导航电文认证技术和终端的认证流程进行了阐述,然后利用GNSS接收机开展了关键性能指标的技术试验与仿真。结果表明,OSNMA服务各项指标符合预期,其交叉认证的选星策略具有一定的参考性。研究成果可为中国北斗导航系统(BDS)未来电文认证服务的设计提供支持。

机载卫星通信导航设备抗干扰性能提升关键技术研究

机载卫星通信导航设备易受自然环境、人为电磁辐射及系统内部噪声等多种干扰源影响,严重影响通信质量和导航精度。当前,抗干扰技术虽取得一定进展,但仍面临多径效应抑制、动态复杂环境适应及高数据速率下抗干扰性能瓶颈等挑战。提升抗干扰性能的关键技术主要包括采用先进信号处理算法,如Rake接收、智能分集、Turbo/LDPC编码等;设计智能自适应系统结构,如自适应天线阵列、波束赋形及机器学习辅助抗干扰策略;融合多元抗干扰技术,如MIMO、自适应调制编码及频谱感知与智能分配技术。通过这些技术的综合运用和持续研发,有望实现机载卫星通信导航在复杂电磁环境下的高可靠、高鲁棒运行。

基于高精度GNSS惯性导航设备的自动导航驾驶拖拉机作业性能试验研究

介绍了高精度GNSS惯性导航测试设备的主要性能指标和安装方法,提出了自动导航拖拉机的作业性能试验方法和导航控制精度的计算方法,开展了自动导航拖拉机的作业性能试验,分析了自动导航拖拉机试验结果和作业质量。

北斗高性能导航与应用课程思政教学模式研究

课程思政是高校践行立德树人根本任务的重要途径,针对北斗高性能导航与应用课程中思政教育元素不充足、学科交叉融合不紧密、学生创新意识不浓厚和社会资源利用不充分的问题,该文提出将“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神运用到课程教学当中,通过他人故事与现身说法结合、正面典型与反面案例结合、个体探索与集体研讨结合和课堂学习与实践练习结合的新型教学模式,全面提升新时代人才培养质量。落实培养社会主义事业的建设者和接班人、德智体美劳全面发展的人、担当民族复兴大任的时代新人这一立德树人根本任务。

基于性能的导航(PBN)对我国民航进近方式发展影响的研究

对PBN概念下各类进近程序进行了探讨,研究了RNP APCH和RNP AR APCH两类进近程序的不同特点,提出了在不同地区选择使用不同适合种类进近程序的方法,使PBN程序在提高飞行安全水平,增加机场容量和运行效能方面发挥最大效能,促进PBN程序在我国的应用,满足我国民航交通运输快速发展的需要.

遵义机场基于性能导航(PBN)飞行程序的三维呈现

目前飞行程序设计的呈现方式仍停留在二维阶段,表达空间信息不直观,信息量小等缺点。为解决以上问题,本文以遵义机场类精密进近航段为例,选取Google Earth作为三维呈现的平台,应用AutoCAD软件的三维模块绘制跑道、航线和保护区的三维模型,然后用VBA开发工具对AutoCAD进行二次开发,使得AutoCAD中图元能够在Google Earth中呈现,以达到三维显示的效果,为飞行程序设计三维呈现提供新的思路与方法。

基于性能导航(PBN)技术研究

本文首先介绍了RNAV、RNP和PBN的概念,以及相互关系,并分析了PBN在国内外的发展概况。最后,探讨了我国民航在PBN方面的发展需求和技术趋势。

北斗卫星导航系统应用于性能导航(PBN)的分析

本文简单介绍了PBN与北斗卫星导航系统,通过北斗导航系统与其他导航系统进行对比,分析了北斗导航系统对PBN发展的前景。

基于性能的导航(PBN)技术及其在军航空管系统中的应用策略研究

本文在剖析基于性能的导航及其相关概念基础上,从梳理国内外相关应用入手,对其关键技术和应用进行了分析,并结合我国航空发展和空管运行特点,研究提出了基于性能的导航技术在我国军航空管系统中的应用策略。

基于多星座GNSS的高轨航天器组合导航性能评估

高轨航天器采用多星座GNSS(包括BDS、GPS、Galileo、GLONASS)导航时存在可见卫星数少、定位误差大和难以保证持续性等问题,而随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,有了更多提供导航服务的在轨卫星,能大幅增加高轨航天器可用的卫星数量并显著改善其定位性能。针对典型中高轨道航天器场景,开展了基于含北斗三号的多星座GNSS的组合导航定位性能仿真和评估。仿真结果表明,基于紧组合定位算法的典型高轨航天器可以获得米级的定位精度,与松组合定位模型相比,在可见卫星数量较少时仍可保证误差不发散,验证了当前多星座GNSS背景下典型高轨航天器应用紧组合定位时的误差水平,特别是基于并行遗传算法(Parallel Genetic Algorithm,PGA)下的GNSS/SINS紧组合算法可进一步改善定位精度。

基于性能导航(PBN)在国内民航的实施

国际民航组织(ICAO)2008年发布了第三版PBN手册,对世界各国的区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)等概念和标准进行统一。文章在初步研究PBN手册及相关标准的基础上,对PBN相关内容给出一些个人的观点和想法。

产业技术发展方向专利导航研究——以高性能材料产业为例

高性能材料产业是江苏省镇江市“十四五”重点发展的八条产业链之一,也是新材料产业集群中唯一的重点产业链。目前,镇江市亟需通过产业专利导航分析明晰产业发展及转型升级的合理方向。本文基于IncoPat专利数据库,对专利包含的技术、法律和市场等信息进行深度分析,综合产业布局热点方向、产业增长热点方向、头部企业研发布局方向、核心专利技术分布方向、协同创新热点方向、专利转让热点方向、专利诉讼热点方向,厘清高性能材料产业的技术发展重点方向,为镇江市产业的发展方向规划提供科学的决策参考。

垂直导航模式下的飞机爬升性能参数计算方法

针对垂直导航模式下的飞机爬升性能参数计算需要,研究建立了爬升过程中的飞行动力学方程、垂直导航(VNAV)模式下的爬升过程所需推力计算方法,包括固定爬升角爬升和固定爬升率爬升;然后建立了不同爬升模式下的离场过程中爬升性能参数计算方法;之后以某型国产民机的基础性能数据为例,对VNAV爬升和常规爬升模式下的性能参数进行计算分析,对比分析了固定爬升角爬升、固定爬升率爬升与传统爬升之间的差异性。研究表明,在VNAV爬升过程中,由于所需推力小于最大爬升推力,使得飞机达到目标高度所需时间、爬升水平距离、油量消耗要大于常规爬升;当爬升角/爬升率增加到一定值时,所需推力受限于最大爬升推力,此时等同于常规爬升。在飞行计划制作、离场航迹优化等研究中,需要按照VNAV模式来计算飞机的爬升性能参数,以更好的贴合飞机实际飞行情况。

基于性能的导航(PBN)发展研究

随着空中交通流量的不断增加,传统导航方式越来越难以应对日益繁忙的航班需求,基于性能的导航(PBN)作为一种新型导航理念正在逐步取代传统导航模式,PBN在全球范围内得到广泛的实施和推广,对于民航事业的发展有着举足轻重的作用。本文首先回顾了传统陆基导航系统的局限性,然后简介了基于性能的导航(PBN)的含义、RNAV、RNP两种规范和导航设施,并指出基于性能的导航(PBN)的优势所在以及在推广实施过程中面临的挑战和难点。

重频超宽带电磁脉冲对GPS导航接收机的效应研究

全球定位系统(GPS)在被广泛应用的同时,也容易受到外界的干扰,因此研究GPS导航接收机的可靠性具有重要意义。超宽带(UWB)电磁脉冲具有陡峭的上升沿和宽频谱,能够对GPS进行干扰,是一种新型导航干扰手段。通过分析重频超宽带电磁脉冲的能量谱线分布情况探究了其对GPS导航接收机的干扰机理,对重频UWB电磁脉冲对GPS接收机干扰效果与脉冲参数之间的关系进行了研究。结果表明:重频UWB电磁脉冲可以对导航接收机射频前端电路造成非线性干扰,降低接收机的捕获性能,提高脉冲场强或者重频可以增强干扰效果,甚至导致接收机失去捕获能力。

室内智能服务机器人自主定位与导航性能测试技术研究

智能服务机器人之所以能够在所处场景环境从任意位置开始,并能够实现自主移动、自主路径规划和规避障碍物功能,离不开其自身的自主定位与导航能力。本文以送餐等配送类智能服务机器人为研究对象,研究该类移动服务机器人的典型运动学模型、自主定位与导航技术,并重点分析研究其室内场景的自主定位与导航能力性能测试方法及计算模型,进而开发了服务机器人性能测试系统,实现对服务机器人自主定位和导航能力性能的测试,最后通过测试数据分析,验证了测试系统的实用性和有效性。本测试系统为服务机器人的定位与导航性能测试提供了解决方法和检测工具。

基于机器学习的卫星导航系统全球定位性能评估方法研究

针对卫星导航系统伪距相位、广播星历等观测数据,本文采用特征提取和模型回归等技术手段,从数据类型和观测时间两个维度寻找数据内在特征,挖掘出海量测站数据之间的特征关联,并采用机器学习方法评估卫星导航系统全球定位性能.本文所提出的评估方法在实际测站数据上进行了验证,中国及周边区域12个测站模型定位精度1-平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error, MAPE)的均值为92.36%,最差为PTGG站,1-MAPE为89.26%;全球范围120个测站模型定位精度1-MAPE的均值为86.59%,最差为SCOR站,1-MAPE为81.46%,与传统数理统计框架下得到的实测值较为吻合.实验结果表明:基于机器学习模型评估卫星导航定位性能的方法可行有效,机器学习模型在大数据统计分析中具有强评估能力和高泛化性,突破了现仅用传统数理统计的全球定位性能评估思路.

基于NUCp的PBN实际导航性能质量分析

实际导航性能(ANP)作为基于性能的导航(PBN)的重要参数,反映了飞机实时位置的误差估计,决定飞机是否能够满足所需导航性能(RNP)的要求,对ANP的性能质量分析是实施RNP的关键技术。本文提出了利用导航位置不确定度(NUCp)来评估ANP性能质量的方法,利用NUCp正态性的检验,对NUCp报告误差进行矫正,最后利用NUCp统计特性计算,结合最小二乘法计算ANP数值,结果证明,该方法计算量小,能准确估计实际导航性能。