不依赖卫星的定位导航与授时体系研究

定位导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)体系是支撑人类社会发展的基础设施。当前以卫星为核心的天基PNT应用广泛,但在卫星拒止环境下面临严峻挑战。通过总结天基PNT在国民经济发展与国防建设中的重大作用,分析天基PNT的脆弱性与依赖风险,明确了对不依赖卫星的PNT体系的迫切需求。提出了不依赖卫星的PNT体系概念与特征,即以“惯导+时钟”为核心增强基础PNT能力,利用外源传感器多源融合提高精度保持能力,在卫星拒止条件下为用户提供可承载的高性能PNT服务。基于现有技术基础重点发展微小型、高精度、低成本惯导技术,微时钟技术以及智能融合技术是有效途径,能够实现不依赖卫星的PNT覆盖性、精确性与可承载性的全面提升。

综合PNT应用服务体系:概念框架、技术路线与应用展望

综合定位、导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)体系是我国数字化经济社会运行发展的重要支撑,以北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)为核心的综合PNT应用服务是我国未来时空信息领域技术与产业的发展重点.本文首先定义了“按需弹性可伸缩综合PNT应用服务体系”概念,提出了“一体白盒(软件定义节点)+统一网络(弹性可伸缩系统)+网信场图(智能运管服务)+智能博弈(复杂任务决策)”的应用服务框架,设计了“固基、强网、增效”的综合PNT应用服务技术路线,给出了“公网+专网+机动网”的综合PNT应用服务模式,并对应用前景进行了展望.未来以“北斗+低轨+5G+伪卫星+位置大数据”为核心的综合时空应用服务体系将为多层次、多领域用户提供北斗室内外泛在空间云端协同的精准位置服务,助力全社会数字化转型.

北斗双向授时技术在遥测地面站组网中的应用研究

卫星授时以其安全、可靠、稳定、精准等优势广泛应用于各领域。本文立足遥测地面站对时间的高精度、协同性、实时性、网络化的需求,在简述了几种典型授时技术应用特点的基础上,深入开展了北斗卫星授时技术研究。首先对北斗时间系统的组成,以及单向、双向授时技术优缺点等进行了论证,重点分析了RDSS(Radio Determination Satellite Service,卫星无线电测定业务)双向授时的技术实现、理论推导、误差影响和精度评估等;然后,结合遥测地面站授时现状和需求,提出了遥测地面站组网应用中时统的总体思路,通过三级控制、统一溯源、内外互联、由点到面的模式,构建了“以北斗双向授时为主,NTP(Network Time Protocol,网络时间协议)计算机网络授时为辅”的网络化授时体系,并对遥测地面站组网应用场景和入网策略进行了分析论证。本文研究具有较强的实践性和可行性,可为网络化授时应用提供参考。

商业低轨通信星座纳入国家综合PNT体系的可行性分析

为促进低轨星座纳入国家综合定位导航授时(PNT)体系,基于近年来国内外低轨通信星座的建设发展态势与提供PNT服务的相关研究,探寻将低轨星座纳入国家综合PNT体系的可行性。低轨星座在信号强度、对地运动速度、鲁棒性等方面的优势,有助于解决传统天基信息源(如全球卫星导航系统(GNSS))的脆弱性,使得其越来越受到导航领域的青睐。相关研究表明,低轨星座可以辅助增强GNSS的导航性能,也能独立提供性能可观的PNT服务。基于以上分析,提出了国家综合PNT体系下低轨星座的系统组成与服务架构,对关键技术问题进行分析并提出了解决方案。

知识创新与我国时间服务体系建设讨论

介绍了发达国家的时间服务工作及其共同特点 ,讨论了在中国建立完备时间服务体系的问题。指出任何一个大国都需建立自己完备的时间服务体系 ,它涉及国计民生、国家安全。这个完备的时间服务体系应有如下特点 :1、应是国家授权的时间服务体系 ,并作为统一的国家官方时间 ;2、应由国家授权的授时体系和质量监督保障体系和谐构成 ;3、应能开展多层次、多用户的军用、民用时间服务 ;4、应是一个服务内容系列的、技术上多手段的时间服务体系。

一种北斗联合低轨星座的导航增强方法研究

单纯依靠北斗导航系统提供定位导航授时服务,存在卫星信号落地功率低、易受遮蔽和阻断的不足。针对此问题,研究了一种北斗联合低轨星座实现导航增强的系统架构;提出了一种新的适应严重遮蔽或干扰条件下,基于到达时间(TOA)和到达频率(FOA)联合观测的定位解算算法;对高中低轨混合星座条件下的覆盖特性和精度衰减因子进行了仿真分析。分析结果表明,用户可见星数平均增加了64.2%,位置精度衰减因子(PDOP)平均改善了28.7%。研究结果可为下一代北斗的论证设计与研制建设提供参考借鉴。

“北斗+5G”融合发展机遇

对北斗与5G深度融合对定位导航服务的重要性进行了分析,介绍了传统无线网络定位技术面临的挑战,阐述了隐嵌信噪定位技术对5G网络定位能力的提高作用,对北斗与5G网络的深度融合带来的增量效应进行了讨论。从天地一体定位导航与授时体系建设角度分析了未来北斗与5G以及低轨卫星结合的发展趋势,并从应用、监管以及人才培养等多个角度对未来进行了展望。

北斗卫星导航系统RNSS授时监测方法研究

随着北斗导航卫星系统的不断完善以及在授时方面的普及,对RNSS授时监测提出了更高的要求。针对数据质量的监测,该文通过对导航星历完备性、观测数据粗差剔除等常规手段进行监测,并首次引入测站接收机钟跳探测,保证数据的质量。针对授时结果的监测,通过设立阈值对授时结果进行监测,并针对授时结果阈值法的不足提出了基于相邻历元的授时结果监测法,通过数据监测与授时结果监测相结合形成了完整的授时监测体系,保证了授时结果的可靠性。根据本文的监测体系,选取了多个iGMAS站进行了实验,对该监测体系进行了测试,验证了该监测体系的正确性与有效性。

综合时空体系网络管理系统内涵及框架分析

针对综合时空体系成为中国面向2035年在定位、导航、授时领域奋斗目标的要求,分析了国际上相对应的定位导航授时(positioning navigation timing,PNT)体系以及已取得部分成果,认为要实现高质量服务的系统,除了已强调的信号融合和终端集成等工作之外,还需要加强从信号源到终端用户网络的管理,建设网络管理系统。提出了综合时空体系网络管理系统是实现可信可靠安全服务的核心内容,建立了由7个单元组成的网管框架,论述了各单元任务功能。通过网络管理系统,将建立信号-网管-终端的完整链条,奠定综合时空体系核心技术基础,推动定位、导航、授时服务的泛在智能规模化发展。