标校卫星地面应用系统方案设计

卫星标校技术采用低轨卫星搭载标校载荷为地面测控设备标定系统误差,由于国内标校卫星发展较晚,相关研究主要集中于地面具体型号测控设备的卫星标校方法,缺少标校卫星地面系统研究以及真实卫星数据和试验验证手段。针对国内首个标校卫星型号“天平”一号卫星地面应用系统,设计了系统工作模式,提出了标校卫星任务规划方法,并对精密定轨调度和标校数据处理业务流程进行了分析设计。标校卫星地面应用系统面向标校用户提供测控设备标校服务,并为后续研究提供真实卫星数据和试验验证平台。     

Ka频段遥感卫星数据接收系统跟踪性能测试新方法

针对Ka频段低轨遥感卫星数据接收系统跟踪性能测试中的问题,提出了一种新的测试方法。利用设计的Ka频段低轨卫星动态目标模拟数据,采用转动第三轴跟踪标校塔Ka频段信标的方式模拟动态目标的跟踪,在研制的原型系统中开展了接收系统跟踪性能的测试验证。该测试方法可为Ka频段低轨卫星数据接收系统跟踪性能的测试验收提供参考。     

“北斗”卫星导航系统在低空空域监管系统中的应用

从GPS和“北斗”两套卫星导航系统入手,建立了低空空域监管系统,分为GPS定位、“北斗 ”卫星通信、低空空域飞行器机载设备、地面控制中心四大模块。随着新一代“北斗”卫星 导航系统的组网和完善,可以完全摆脱GPS,只利用“北斗”系统来实现低空空域的导航与 检测,建立一个产权自主、功能完善、管理便捷的监管系统,在解决高空交通拥堵难题的同 时创造巨大的社会经济效益。     

一种便捷的距离零值标校方法

距离零值标校是测控系统标校的一项重要内容。针对一个具体的侧音测距系统在初期测距校零时遇到的问题，提出了一种简单易行的标校方法，从而解决了该设备的距离零值标校问题。     

GNSS空间覆盖性仿真分析

全球导航卫星系统（GNSS）对空间用户的应用价值在于GNSS信号对空间的覆盖性能，这不仅取决于星载信号发射器的信号辐射角范围，而且取决于用户自身的最小观测角。针对该问题，对GNSS空间覆盖性原理进行了分析，给出了判别依据，然后对GPS、GLONASS、GALILEO系统、北斗区域服务系统、“北斗”全球导航系统及“北斗”与其他GNSS组合共8种仿真方案，不同轨道高度用户的空间覆盖性进行了仿真。在实际应用中，可以根据仿真结果针对不同的应用任务选取不同的卫星星座或选取多星座互操作，以保证最大同时可见卫星数，从而更好地提升GNSS卫星星座的应用价值。     

"北斗"卫星导航系统在智能铁路运输系统中的应用

总结了“北斗”卫星导航系统和铁路运输系统的特点,探讨了“北斗”卫星导航系统信息与铁路运输系统信息的融合定位在智能铁路运输系统建设中的应用。利用航迹推算法和地图匹配法对组合定位的结果进行了仿真,证明方法是可行的。     

标校系统运行性能与评估模型分析

为了准确掌握标校系统的运行状态,确保BD-1卫星导航定位系统的服务性能,利用模 糊综合评价方法建立了一套标校系统评估模型,在分析影响标校系统运行性能因素的基础上 设 计了分类等级和评价指标,并对指标权值的确定和检验方法进行了详细论述,最后用实例验 证了评估模型的合理性和有效性,达到了设计目标。     

一种高精度的BDS/INS紧耦合测姿算法

针对“北斗”卫星姿态测量系统在测姿过程中测姿精度和稳定性不高的问题，提出了“北斗”卫星导航系统（BDS）/惯性导航系统（INS）紧耦合姿态测量算法。该算法首先利用BDS观测量设计了BDS系统测姿误差模型；然后以INS状态误差方程为滤波系统状态方程，以载波相位为主要观测量设计了扩展卡尔曼滤波器，利用滤波器的输出实现对惯性导航测姿系统的辅助校正；最后采用静态测试、动态测试和遮挡测试验证该算法。该系统可以有效提高BDS测姿精度与输出频率，并且在静态条件下航向角测量精度可以达到0.15°。     

“北斗”卫星导航频率保护现状及对策

对卫星导航信号易受干扰的原因及其对系统正常运行产生的影响进行了分析,并介绍 了国际电联对卫星导航系统频率的划分和目前各主要系统对频率资源的使用情况。通过对国 际卫星导航系统委员会（ICG）,尤其是美国卫星导航频率保护方法的深入分析,结合对我 国“北斗”系统在运行中发现的几个干扰案例的原因分析,指出了我国卫星导航系统频率保 护所面临的严峻形势和主要问题,并根据我国的现实情况,探讨了“北斗”卫星导航系统保 护对策,为今后“北斗”卫星导航频率保护政策的制定提供了有益参考。     

北斗卫星导航通信系统在精细农业中的应用设计创新

本文讲述了北斗导航通信系统在精细农业的应用设计创新,主要包括介绍精细农业发展的必要性,介绍基于北斗导航通信系统建立的精细农业生产管理系统,发挥北斗系统特有的短报文特色功能。     

低空空域通用航空飞机机载导航监视终端设计

针对通用航空飞机低空雷达监视存在盲区及广播自动相关监视（ADS-B）设备成本高的问题,提出以“北斗”卫星导航系统和移动公共网络通信相结合的低空空域通用航空飞机导航监视系统。系统利用“北斗”/GPS双模导航接收机获取载体位置等信息,通过移动公共网络通信系统和“北斗”卫星导航系统相互补充的通信机制可靠地将机载信息发送至地面指挥中心,并能够接收地面指挥中心的指令。考虑到“北斗”卫星导航系统通信资源的问题,系统设计了在移动公共网络通信处于盲区时导航位置等信息存储功能。系统具有成本低、与其他机载设备无电气交联等特点。相关成果对我国在低空空域通用航空飞机导航监视终端的研究具有一定的参考价值。     

基于双通道相位同步修正的距离零值校准

双通道接收机是测控雷达实现大姿态飞行目标跟踪测量的常规设备,也是高精度雷达通用的链路配置形式。采用常规的距离零值标校方法对该类型系统进行标校,稳定性较差,精度不高,无法达到亚米级距离零值的校准目的。在传统标校方法的基础上,融合双通道相位同步修正技术,优化了系统距离零值标校方法。仿真和测试结果结果表明,50 dB动态条件下零值校准精度优于1 m,弥补了传统标校方法的不足,可以作为工程方法推广使用。     

利用虚载波技术抑制舱内超宽带信号对第二代“北斗”卫星信号的干扰

抑制超宽带信号对第二代“北斗”卫星信号的干扰,是实现超宽带无线通信系统在 机舱环境中应用的前提之一。将虚载波技术应用到超宽带信号中,缩短了舱内超宽带信号发 射 机和“北斗”卫星导航接收机之间的安全距离,满足了机舱物理空间尺寸限制。在超宽带信 号 发射功率不变的情况下,利用超宽带信号舱内传播模型,计算了满足“北斗”卫星导航接收 机 门限接收信干比条件下采用虚载波技术前后的安全距离。理论计算结果显示,虚载波技术将 安全距离从48 m减少到1.8 m,仍然能够满足“北斗”卫星导航接收机误码率要求 。建立了系统仿真模型,仿真了误码率与安全距离的关系,仿真结果与理论计算结果一致。 该方 法对舱内超宽带信号干扰有抑制效果,在机舱超宽带无线通信环境中具有可行性和实用性。     

基于“北斗一代”的Zigbee无线网关设计

为了解决野外多点数据采集无供电、布线复杂和通信困难的问题,提出了一种基于“北 斗一代”的Zigbee无线网关设计方案。采用MSP430F6438、CC2341微处理器和一体化的RDSS “北斗”射频芯片完成低功耗、小成本的硬件设计。通过增加SIM卡的数量,将网关转发“ 北斗”数据的频率降至最低的5 s,提高了网关的通信速率。通过软件设计实现了Zigbee无 线传感网络和“北斗一代”系统之间数据的透明交换。该方法已成功应用于野外油气井远程 监控系统中。     

物联网：你应该知道和所不知道的

随着今年初我国第三颗北斗导航卫星发射成功,中国自主研制的北斗卫星导航系统便进入了组网高峰期,预计在2020年左右形成覆盖全球的卫星导航定位系统。随着中国“北斗”系统的建成,将使中国在卫星应用方面摆脱对国外卫星导航系统的依赖,并带动一大批高技术产业,形成新的经济增长点,而这其中,不能没有物联网。     

等式约束最小二乘在“北斗”姿态测量中的应用

针对传统无约束的姿态测量中整周模糊度求解成功率不高的问题,提出利用等式约束快速求解整周模糊度的算法,并将其应用于“北斗”姿态测量。该算法充分利用基线的先验信息,在整周模糊度的求解过程中加入等式约束,同时利用拉格朗日乘子法求解约束整数最小二乘问题,提高了姿态测量中整周模糊度和姿态角的求解成功率。采用静态测试和动态测试验证该算法,结果表明在“北斗”单历元条件下,整周模糊度及姿态角的求解成功率提升30%左右。     

一种GNSS监测站选址模糊综合评价方法

全球导航卫星系统(GNSS)监测站位置布设直接影响导航系统的服务质量,因此监测站选址在GNSS系统建设过程中尤为重要。从视场、电磁干扰、多路径干扰、精度因子（DOP）值、电离层格网可用度、气象环境地质条件、政治军事安全、工作环境等因素对影响监测站选址进行了全面分析,并提出了一种“硬判决-软判决”相结合的模糊综合评价监测站选址方法。“北斗”卫星导航系统（BDS）监测站选址评估实例表明,该方法达到了监测站选址高效、精确的评估效果。     

光平方事件及其对“北斗”系统发展应用的若干启示

光平方事件是首次出现合法的地面移动通信系统大规模大范围干扰全球卫星导航系 统（GPS）的事例。美国光平方公司的地面移动通信网在得到联邦通信管理委员会（FCC）批 准后,经评估认为对GPS系统会产生有害干扰,得到了美国PNT委员会、联邦航空管理局（FA A）以及国会的高度重视,进行了大量的测试评估,量化分析了光平方系统对GPS的有害干扰 。分析探讨了光平方事件深层次的原因是频率资源的争夺,结合我国对“北斗”系统发展, 提出需要深入分析研究第四代移动通信系统对“北斗”系统S频段下行信号潜在有害干扰。     

阵列天线在UXB系统标校中的应用

测量船基地现有标校塔与测量船距离只有980 m,无法满足高频段统一X频段（UXB）系统天线的远场标校距离条件。针对这一难题,提出了一种利用阵列天线合成准平面波的方法,实现在近场距离条件下的远场标校。在现有标校塔上架设安装阵列天线设备,利用16个单喇叭天线组成4×4的天线阵,并通过控制单个喇叭天线元的幅度和相位,使得传播到测量船UXB天线口面处由阵列天线合成的电磁波是准平面波,满足X频段天线远场标校要求。综合运用最优化理论和遗传算法,对阵列天线元的幅度和相位权值进行调节和优化,使得合成的电磁波更为接近准平面波。计算机仿真实验和外场条件下的实际测试均验证了该方法生成的准平面波能够满足UXB天线远场标校要求。     

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题，提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法，利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失，通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明，该算法优于传统非相干积分，能实现“北斗”三号信号的快速捕获。