空天信息网络中通导融合技术综述

空天信息网络是推动社会经济发展和保障国家安全的重要基础设施。空天信息网络将陆基网络、卫星网络及航空网络构成一体化网络架构,深度耦合通信、导航、遥感等功能,实现信息的高效传输和高精度位置服务。文章分析卫星网络、移动通信网络、局域通信网等多种无线网络通信导航融合定位技术的发展现状,并阐述其面临的挑战,提出多网融合方法可以提升室内外广域无缝高精度位置服务的可靠性。利用5G移动通信网络,与北斗/GNSS卫星导航系统结合,实现相互增强。最后,从天地一体定位导航与授时体系和仿生通信定位导航两方面探讨空天信息网络中通信导航融合定位技术的未来发展趋势。

面向卫星通导遥算融合的关键技术分析

空天技术深入发展后,用户对空天系统的要求将是融合通信、遥感、导航卫星的天基信息服务系统,以向用户提供高速数据传输、直达用户的实时遥感服务、精确到厘米以内的高精度定位导航、分布式协同计算资源等服务能力,从而应用于丰富的服务场景。现有的通信、导航、遥感卫星存在软件协议和物理设施上的屏障,不能融合应用,远远不能满足天基信息服务系统的建设要求,因此,有必要研究通信、导航、遥感、计算在卫星上的融合。融合关键点是硬件和软件资源的可调度、可共享,以及高效能、高稳定性的载荷器件。基于此,深入分析面向卫星通导遥算融合的关键技术,并分析通导遥算融合的典型应用服务方式,最后通过仿真实验可验证融合后的效能提升。

卫星通导遥技术在水利设施和流域监测方面的应用

卫星通信、导航、遥感(简称通导遥)在水利设施和流域监测中具有重要作用,是支撑水利建设、防洪减灾、水资源开发、管理和环境保护的有效手段和重要途径。在“十四五”期间,水资源和水利设施监测应用示范等项目成果初现,但实际监测应用中仍然面临数据类型少、采集频次低和传输时延等问题,难以满足广域、实时、精准、综合监测等需求。文中对卫星通导遥技术在水利行业的应用进展做了梳理,分析了水利设施和流域监测面临的挑战,并结合卫星通导遥技术优势,对卫星通导遥融合应用在水利设施和流域监测领域的典型应用做了描述。最后,结合实际应用工程,对开展水利领域的通导遥融合技术应用方向作了展望。

基于通导遥的空天地一体化融合应用研究

本文全面梳理了当前我国卫星通信、导航、遥感发展水平及发展趋势,通过研究通导遥卫星业务形态,构建空天地信息应用服务体系。同时,以自然灾害应用为例,从各环节对不同类别卫星应用需求为切入点,构建面向自然灾害安全应急管理的通导遥一体化融合应用服务体系架构,研制一体化融合应用服务平台,实现面向自然灾害全过程的立体监测和应急管理。

基于低轨星的通导融合安全定位技术体制与性能验证

基于低轨卫星L频段通信信号的通导融合安全定位体制,能有效解决卫星导航在抗欺骗性、信号处理、抗干扰及安全性等方面的不足,是对现有北斗卫星导航系统的补充备份,能有效丰富卫星导航系统的应用场景。本文通过设计安全定位技术体制,采用L频段通导融合信号播发导航电文方式实现导航定位与授时。本文仿真研究了不同载噪比和接收机时钟漂移对安全定位精度的影响,结果表明接收机存在时钟漂移且载噪比为60dB-Hz的条件下,定位精度随可见卫星数量增多而得到改善。当可见卫星数为3时,定位精度可达5m,并通过研制硬件样机对实际性能进行了验证。本文设计的通导融合安全定位技术体制对未来我国卫星互联网建设与发展具有重要参考价值。

新型通导遥融合应用的信息智能服务研究

针对卫星通信、导航、遥感(简称为通导遥)应用自成体系、空间资源协同不足、技术融合应用不充分等问题,从一星多用和多星组网角度分别总结通导遥融合应用的国内外进展,分析当前通导遥融合应用的信息智能服务基础环境与面临的挑战,建议从多星组网角度解决问题。为此,提出一种新型通导遥融合应用的信息智能服务框架,在统一框架下借助感知层、传输层、智能处理层、应用与服务层,充分协同通导遥感知与网络资源,一站式解决全面感知、实时通信、精准定位的信息智能服务需求。选择我国西藏察隅地区为试验区,以当前通导遥空间资源为基础,基于新型通导遥融合应用的信息智能服务系统对察隅地区重大灾害的日常监测和应急响应进行仿真模拟。结果表明:与之前的信息智能服务系统相比,文章设计的信息智能服务系统在高效获取遥感影像、视频图像等感知大数据方面优势明显,在灾害监测、应急响应等场景中其响应时效可提升至1小时级,人力成本缩减为1~2人。

海洋通导一体化系统的发展与趋势

随着万物互联智能时代的到来,需对通信与导航进行相互赋能,构建通导一体化的泛在网。面对水下通导技术分离发展的情况,本文梳理了水下通信和导航的发展脉络,发现:水声通信是水下远程通信的主要方式,但其效果远弱于陆基无线电通信,水下光学和电磁波通信能提供稳定的近程通信服务;水声导航技术是应用最广的水下导航技术,国外商业公司形成了系列化的产品,国内相关单位在关键技术指标上也实现了“并跑”。目前,中美日等国家/地区均在加速研究海洋通导一体化系统,取得了浅海试验组网成果、厘米级精度的大地测量成果、局部海域米级精度的导航成果以及中尺度海域千米级精度的定位成果,但尚未形成通导一体化的成熟体系。

低轨星座通导一体化:现状、机遇和挑战

随着毫米波、高通量卫星通信等技术日渐成熟,及其对全球宽带通信服务的迫切需求,低轨巨型通信星座建设受到极大关注,高达数千颗卫星的低轨通信星座被部署,大量部署的低轨通信卫星实现了高频射频信号对地面的多重覆盖,同时地面通信资源为信号接收提供了硬件平台,为通信导航一体化的发展创造了条件。讨论了低轨通导一体化星座的现状、机遇和挑战,重点阐述了低轨通导一体化星座与全球卫星导航系统所需资源的差异,按照空间段、地面段和用户段分别进行了阐述,最后给出了结论和对未来研究的展望。

通导一体化环月星座设计初探

探月活动的深入开展对月球中继星座的覆盖连续性、通信即时性、导航精准性及建设成本的要求越来越高。通导一体化的出现可为月球星座设计带来新思路,可在为月面用户提供通信中继服务的同时,在三重覆盖下实现高精度月面用户定位。针对不同卫星数量、不同轨道高度的环月星座轨道,分析了其单重、双重和三重全月面全时覆盖的性能,提出了特定高度下针对不同覆盖重数所需卫星数量的理论最小值,并进行了仿真验证;而后在通导一体化设计准则下,对三重覆盖的情况进行了月面用户定位仿真分析,结果显示三重覆盖定位精度可达米级。

典型船用通导设备低温性能试验研究

目的建立有效的低温试验检测手段及评估方法,以保障冰区航行船舶在低温环境下的通讯导航能力。方法在国军标与船标的指导下,针对典型船用通导设备磁罗经与电子罗经,开展包括试前工作测试、–25℃低温贮存试验、–20℃低温工作试验以及附加防寒措施的系列考核试验。结果试验成功复现了低温环境下磁罗经与电子罗经的性能失效模式。磁罗经经历低温后,磁力指向稳定性大幅减弱,试验前后指向刻度最大偏差可达3.3°;电子罗经经历低温后,指向误差最大可达3.7°,电流最大增长32.8%。通过遮蔽防寒、伴热措施保温后,整个试验过程中温度趋于稳定,磁罗经与电子罗经的刻度示值变化幅度减小。结论磁罗经内部部件机械阻尼的增大以及自差校正磁棒磁力的改变是引起磁罗经定位精度率波动、定位误差变大的主要原因。电子罗经天线内部电气元件的性能改变是引起指向刻度变化的主要因素。通过采取一定的防寒保温措施,减小温度变化范围,将有利于提高磁罗经与电子罗经低温工作的稳定性。

卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。

低轨卫星通导一体化信号设计及处理

通导一体化是现代卫星通信与导航领域的重要发展方向。低轨巨型通信星座的迅速发展提供了丰富的载荷、链路和终端资源,以及强大的通信覆盖及信息传输能力,同时利用低轨星座几何构型变化快、落地功率强等特点,可实现对现有导航系统的补充、备份和增强,从而提供覆盖更广、精度更高且更为稳健的通信与导航服务。低轨卫星通导一体化系统中,发送信号设计及接收信号处理是实现高效通信与高精度导航的关键环节。为此,首先梳理低轨卫星通导融合的演进过程;其次,围绕发送信号设计和接收信号处理,重点阐述帧结构和接收机设计的相关方案;最后,探讨未来所面临的挑战及潜在解决方案。

基于卫星通导遥融合的实时信息服务研究

当前单类卫星应用存在一定短板,难以满足新一代信息服务实时化、智能化、多元化的需求,为了突破通导遥卫星单系统应用壁垒,构建通导遥融合的实时信息服务机制,为发展实时信息服务提供有效途径,文章首先总结了国内外卫星通导遥融合发展概况,剖析了当前通导遥融合面临的问题与需求,提出了基于卫星通导遥融合的实时信息服务系统的总体架构并详细介绍了三大分系统(实时感知与传输网络、数据智能处理与分析中心、实时信息应用与服务平台),最后选择应急抢险救灾和海洋监测2个典型场景进行初步应用实践探讨,验证了在试验场景中基于卫星通导遥融合的实时信息服务系统具备分钟级的响应效率优势,在复杂环境下具备1h内的响应速度。

集群编队条件下通导一体高精度时间同步方法

针对集群编队条件下对高精度时间同步的需求,对通导一体高精度时间同步方法进行了研究,将卫星导航系统与数据链系统进行深度融合,提出了动基座条件下基于卫星导航载波差分算法的节点间高精度时间同步算法。该算法通过协同时间驯服的方式来抑制两次定位间隔间受钟漂影响导致的节点间时间同步误差发散以及节点间时钟修正不同步导致的时间同步误差,提升了编队组网条件下节点间的时间同步精度。最后,通过仿真对算法进行了验证。结果表明,时空同步精度可以达到1ns,可有力支撑未来集群编队作战、高精度协同探测、高精度协同制导等典型场景下对节点间高精度时间同步的需求。

面向通导共生的低轨卫星机会信号定位管理

通导共生是指通信和导航信号共存于卫星生态环境中。针对定位或通信的单一功能低轨卫星星座,在定位或通信信号不可用时难以快速进行定位管理的难题,提出了应用扩展卡尔曼滤波器算法,对低轨卫星通导共生星座的机会信号进行定位解算,突破定位管理对单一导航系统的依赖。首先,介绍了卡尔曼滤波的基本原理,结合低轨卫星多星座定位管理算法,提出了一种基于机会信号的卡尔曼滤波定位管理算法;其次,分析了所提算法的优点,包括提高定位精度、提高定位效率、提高定位稳定性等;最后,进行了实验,验证了所提算法的有效性。结果表明,所提算法能够有效地提高定位精度、定位效率、定位稳定性,为低轨卫星通导共生星座定位管理提供了一种有效的解决方案。

“通导解毒法”治疗急性胰腺炎的临床应用

"通导解毒法"是在"毒证四层辨证法"指导下创立的治疗急性胰腺炎的中医特色治法,通过分析急性胰腺炎的病因病机,认为"腑气不通,瘀毒内蕴"是本病的核心,在治疗上针对性地提出"以通为用,解毒为先"的要义,阐释急性胰腺炎在毒证动、沉两层中的不同证型用药,倡导"四位一体"治疗重症胰腺炎;并举案例以说明临床应用。

论通导瘀热是治疗急性肾衰的重要治法

文章强调瘀热相搏贯穿于急性肾衰发病的全过程中,瘀热相搏、湿毒内蕴、三焦壅塞是急性肾功能衰竭的重要病理环节;导邪外出、调畅气血、恢复气化是治疗急性肾功能衰竭防变救逆的着眼点。运用通导瘀热法治疗急性肾功能衰竭,导泻实邪,破瘀与行散并举,解毒与化湿同用,因势利导,移邪外出,邪去腑通,使瘀热无以搏结,血行得以调畅,气机得以条达,血行则气行,气化功能得以恢复。

通导散对银屑病患者微循环的影响

目的观察通导散对血瘀型银屑病微循环的影响。方法将60例患者随机分为2组。治疗组(30例)口服通导散,对照组(30例)口服消银片,疗程1个月,观察2组患者治疗前后甲襞微循环及血小板指数的改变,并与正常组对照。结果通导散与消银片对于血瘀型银屑病患者降低血小板指数水平及改善甲襞微循环程度差异有统计学意义(P<0.01),通导散可使患者治疗后基本恢复到正常水平。结论通导散能够有效改善血瘀型银屑病患者的微循环。

船舶通导设备计算机信息管理系统开发与应用

此文以中远集运公司通导设备管理模式为开发对象,着重介绍了通导设备管理计算机软件的开发和应用。

日本医家对通导散的研究与应用

通导散首载于明·龚廷贤《万病回春·折伤门》，方由大黄、芒硝、枳壳、厚朴、陈皮、木通、当归、红花、苏木、甘草组成，“治跌打伤损极重，大小便不通，乃瘀血不散，肚腹膨胀，上攻心腹，闷乱至死者”。通导散是由张仲景的桃核承气汤脱胎而来，由承气汤与活血化瘀药组成...