北斗无线电测定业务机载设备与铱星机载地球站间兼容性分析

推动北斗(Beidou Navigation Satellite System, BDS)机载设备应用于民用航空器,将面临与已装载设备间的兼容性分析。铱星系统已相继在波音、空客等主要机型上集成应用,为航空器提供航空移动卫星服务。铱星系统用户链路与无线电测定业务(radio determination satellite service, RDSS)上行链路频谱重叠,针对北斗RDSS机载设备与铱星机载地球站进性兼容性评估。其中,机载天线间隔离度是评估机载系统电磁兼容(electromagnetic compatibility, EMC)的主要参数之一,将飞机机身理想化为纯金属的光滑圆柱表面,通过调整两系统天线的相对位置,分析天线布局对天线隔离度的影响。同时,收、发天线极化轴比与RDSS发射功率也对两系统的兼容性产生重要影响。仿真结果表明,北斗RDSS机载设备会对铱星机载地球站造成有害干扰,并给出合理的同机安装建议,为北斗RDSS机载设备在民航上的适航装机提供了参考。

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.

北斗RDSS授时性能分析

目前,我国已经发射了北斗三号卫星无线电测定业务(Radio Determination Satellite Service, RDSS)的59,60和61号3颗GEO卫星,加上原有的北斗二号的1~5号GEO卫星,总共有8颗GEO卫星为导航用户提供导航定位、短报文通信、卫星授时和星基增强等RDSS业务服务。由于GEO卫星距离地表距离超过3.6万km,卫星属于高轨卫星,其服务质量受到轨道精度、配置星载原子钟、大气延迟和卫星硬件延迟等影响严重。针对北斗RDSS授时相关研究目前鲜有报道,尤其平稳过渡波束和北斗三号卫星的相关内容尚未开展研究。深入分析了北斗RDSS提供的单向授时和双向授时服务质量,研究目标包括目前可用的全部北斗二号卫星、平稳过渡波束和北斗三号卫星。基于北斗RDSS授时接收机连续30 d的北斗实测RDSS授时数据的试验验证表明,平稳过渡波束较北斗二号授时结果改善不明显;北斗二号双向授时结果较单向授时结果改善了电离层延迟,授时结果提高了约30%;北斗三号双向授时结果较北斗二号双向授时结果改善了轨道误差和卫星钟差等,授时结果则改善了60%。充分说明了轨道误差和卫星钟差是影响北斗RDSS授时结果的最大因素。

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。

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.

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。

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.

某型救生电台北斗定位通信特性及其检测技术研究

随着北斗卫星导航定位技术的迅速发展及相关服务的广泛应用,某型救生电台配置了北斗定位和短报文通信功能,产品修理时的北斗定位通信性能检查测试需求随之而来。在分析救生电台及其北斗定位通信单元功能结构特性的基础上,从卫星无线电测定业务(RDSS)技术原理着手,深入解析救生电台北斗定位通信技术指标,识别修理过程中的性能检测项目;设计一种涵盖北斗天线及核心单元的无线辐射式整机性能检测方案,给出北斗定位通信性能检测流程和具体测试方法。可为其他北斗卫星导航产品修理及新型救生电台自主维修保障能力建设提供技术支撑。

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。

4G对北斗RDSS系统的干扰分析及应对策略

针对4G系统对北斗系统无线电测定业务(RDSS)产生的邻频干扰问题,提出了一种基于整机模块分解的影响分析方法,从理论上归纳出用户机抑制带外干扰的主要技术措施,两个关键指标是有效带宽和处理增益,主要模块是射频模块(RF).根据理论分析,设计了不同参数的射频通道,并在测试平台上验证了各射频通道的带外抑制能力,分析了测试结果的规律性和差异性.研究成果可为北斗系统与4G系统兼容共存提供技术基础.

RDSS闭环测试系统EIRP值校准方法研究

EIRP值是RDSS用户机的一个重要性能指标。利用RDSS闭环测试系统测量北斗RDSS用户机EIRP值的主要不确定度来源包括RDSS模拟器功率测量重复性、模拟器功率测量偏差、空间损耗和接收天线增益修正不准等。利用标准增益喇叭天线、标准峰值功率计和矢量网络分析仪组成校准系统,对RDSS闭环测试系统进行校准,可以有效提高RDSS闭环测试系统EIRP值的测量值准确度。利用该方法进行校准后,RDSS闭环测试系统EIRP值的测量不确定度可以达到1.5dB以下,满足北斗RDSS用户机测试需求。

RDSS动基线整周模糊度求解方法及仿真

提出了一种利用动基线求解卫星无线电测定业务RDSS(Radio Determination Satellite Service)定向技术中单差整周模糊度的方法。接收机首先在基线处于某一初始状态下测量两颗卫星的载波相位单差,然后旋转基线两个较小角度,并分别测量不同状态下两颗卫星的载波相位单差。通过两次旋转获得的各基线状态之间的关系获得旋转平面,进而求得初始状态下的基线矢量。将求得的基线矢量初值代入单差观测方程可求得整周模糊度。整周模糊度的求解精度与基线长度、基线初始状态方位角以及基线转角等多种因素有关。仿真分析表明,当基线长度为3 m,基线两次旋转角度分别为30°,基线初始状态方位角在(0°,120°)和(180°,300°)范围内时,都可以正确求解整周模糊度。

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。

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。

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。

高动态条件下伪随机码捕获的旁瓣虚警分析

采用Matlab对扩频码的自相关旁瓣在载波频差条件下的改变情况进行了仿真,可以看出自相关旁瓣峰值和均值随载波频偏的变化发生了较为明显的改变,在0 kHz～1 kHz范围内变化最为明显,在1 kHz～10 kHz范围内变化幅度较小,成波浪起伏变化。同时自相关旁瓣的变化,导致系统捕获时的虚警概率也发生了相应变化,进而导致虚假捕获。而在采用自适应门限情况下,虚警概率大大降低,因此在实际情况中,基于高斯分布的固定门限不是最佳选择。

基于北斗和移动通信的应急通信保障系统设计

随着移动通信网络的建设完善,移动通信信号已覆盖我国绝大部分地区,但在高原、沙漠、森林和海洋等特殊地区(后称特殊区域),仍没有移动通信信号覆盖,以致人员进入特殊区域后无法与外界通信,而北斗卫星导航系统能够提供高精度、高可靠定位服务,并具备全天候、全天时的短报文通信能力,弥补了移动通信网络无法全域覆盖的缺陷。在充分利用北斗通信和移动通信各自优势的基础上,设计了基于北斗和移动通信的应急通信保障系统,实现了移动通信网与北斗通信网的互联互通,可为特殊区域自驾游、徒步探险和科学研究等人类活动提供无缝应急通信保障服务。

北斗系统启用CGCS2000对用户的影响分析

新一代的中国北斗导航系统由RDSS和RNSS两部分组成,其中RDSS业务用于替换之前的北斗一号系统(北斗导航试验卫星系统)为用户提供服务。由于新系统采用CGCS2000而北斗一号系统采用1954北京坐标系,北斗RDSS的开通将对采用1954北京坐标系的北斗一号用户应用产生一定影响。本文阐明北斗RDSS启用CGCS2000对采用1954北京坐标系的北斗用户产生影响的主要原因,提出分析该影响的方法,并通过仿真计算得出影响的规律和概略大小。

北斗S信号受地面5G干扰影响分析及对策研究

北斗卫星导航系统与第五代地面移动通信(5G)系统都是国家重大基础设施。卫星无线电测定业务(Radio-Determination Satellite Service,RDSS)是北斗系统的特色服务,其出站信号位于S频段,与地面5G信号频率接近。由于5G基站发射信号的功率远高于北斗S信号的落地电平,因此会对北斗S信号造成干扰。从信号角度出发,研究地面5G对北斗S信号的影响及处理对策。分析了北斗S信号的特征,用等效载噪比评估了地面5G信号对北斗S信号的干扰,提出了3种提升北斗RDSS和地面5G兼容性的策略。仿真结果表明,在无遮挡条件下,经过干扰滤波处理后,北斗RDSS用户机与5G基站的最小安全距离为40 m。