量子技术将改善GPS定位精度

麻省理工学院 (MIT)研究人员称 ,探索“量子奥秘”将极大地提高雷达、声纳、GPS和其他目标定位系统的精度。在 2 0 0 1年 7月 2 4日出版的《自然》上 ,麻省理工学院的机械工程副教授 Seth L ioyd和电子学研究实验室的博士后助手 Vittorio Giovannetti和 L orengo Maccone提出 ,利用量子脉冲的某些奇妙特性 ,可以研制出精度大幅度提高的目标定位系统。他们将这种系统称为量子定位系统 (Quantum Positioning System) ,简称为QPS。研究人员说 ,这并不意味着 QPS在不久的将来便能取代 GPS。只有改进某些产生量子脉冲的技术 ,量子定位…     

地面对量子卫星信号捕获及粗跟踪过程的仿真研究

考虑在轨运动过程中地面载荷安装角度不同的情况下,推导出地面接收端接收到的方位角和俯仰角随时间变化曲线转换的计算过程。为了直观地显示量子定位中捕获、跟踪与定位(ATP)系统建立光链路的过程,利用专业的星地链路分析软件STK(Satellite Tool Kit)进行三维动画仿真,并将动画和ATP系统的输入信号、捕获过程、粗跟踪过程结果集成在Matlab的GUI中。为后续精跟踪系统量子定位系统中的控制器设计和仿真研究提供了条件。     

深空探测光量子通信信道的主要参数

深空探测器距离地球路程遥远,保持探测器与地面站高效、实时的信息通信,将探测器采集的科学数据及时、完整地传输回地球,是亟待解决的问题。量子通信可以在确保信息安全、增大信息容量以及提高检测精度等方面突破经典通信的物理极限,研究量子通信在深空探测中的应用意义非常。通过对深空量子通信信道的研究与分析仿真,得到光束发射角、接收器口径、收发端距离等与可靠量子通信的关系,为深空量子通信的工程实现提供设计、仿真依据。     

高动态多目标智能信号源研制

为了研究高动态环境下的多目标通信定位系统,设计了一种智能信号源,它可以模拟实际高动态环境下的 扩频信号,是实验室环境下研究与测试接收机必不可少的测量设备。     

大气折射对光学卫星图像定位影响分析

研究了大气折射对光学卫星图像定位的影响。基于水平均匀球面分层模型,建立了定位误差与视线偏离角的关系,以SCIATRAN模型大气垂直廓线作为输入,计算了大气顶到目标大气各层的折射率,仿真模拟了不同卫星高度和不同位置目标的定位误差,以及光线波长、目标高度、折射率日变化等对定位误差的影响,研究结果可用于光学遥感卫星的图像定位与配准技术设计。     

量子通信技术及应用研究综述

量子通信技术自20世纪80年代诞生以来,获得了突飞猛进的发展。文章将量子通信技术及应用研究划分为量子通信协议研究、量子通信工程技术研究以及量子通信应用研究等三方面。在对量子密钥分发、量子秘密共享、量子隐形传态和量子安全直接通信等量子通信协议的技术原理、应用领域和研究进展进行分析对比的基础上,对量子光源产生、量子随机数发生、量子纠缠编码和单光子探测等量子通信工程技术的研究现状进行了总结,并对当前世界各国在量子通信链路构建、量子通信网络构建和量子通信系统构建等方面的主要研究进展进行了介绍,指出了量子通信当前存在的通信速率低、传输距离近、制造成本高等问题,明确了未来的发展方向,可以为量子通信技术和应用相关研究提供一定的参考。     

一种有效降低非视距影响的Ad-hoc网络定位方案

针对复杂地形环境下的Ad-hoc网络应用系统,比如以Ad-hoc网络为基础架构的智能交通定位系统,提出了一种新的Ad-hoc网络定位方案。该方案采用到达时间(TOA)测量值作为距离测量值参数,结合基于TOA测量值重构的非视距误差消除技术,通过选择合适的定位参数,比如采样窗口、参与定位的信标节点数目等,实现最佳的定位性能。仿真表明它能提高定位精度和节点的可定位性,并改善网络适应性。     

脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM（Pulse Position Modulation）信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。     

我国航天国际标准实现零的突破

据新华网2009年5月6日报道，中国科学技术大学潘建伟研究小组在实用化量子通信方面取得了重大进展，在合肥建成世界上首个光量子电话网，这标志着绝对安全的量子通信由实验室走进了日常生活。据介绍，由中国科大潘建伟、陈增兵、彭承志等人组成的团队针对量子通信实用化展开了攻关研究，研制成功量子电话样机，并在商业光纤网络的基础上，组建了可自由扩充的光量子电话网，节点间距达到20km，实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话和3方对讲机功能，真正实现了“电话一拨即通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电话。据悉，光量子电话网的建成，是中国科学家继自由空间量子纠缠分发、绝对安全距离大于100km的量子保密通信之后，在实用化量子通信领域取得的又一国际领先的研究成果。     

基于弱目标积累检测的MSK-LFM一体化信号性能分析

通信数据会改变最小频移键控-线性调频(MSK-LFM)雷达通信一体化信号的模糊函数,影响回波的相参积累性能和雷达的弱目标检测性能。分析了MSK-LFM一体化信号的脉冲压缩处理过程,提出了通过设置每个脉冲传输不同数量的通信数据,即通信数据长度不同,来提高检测概率;同时分析了MSK-LFM信号的相参积累效果,结果表明,对于同一距离门的目标,不同脉冲间的相位改变只由多普勒频率引起;最后通过仿真实验对MSK-LFM信号在非理想情况下通信数据长度相同或不同时的检测概率进行了比较,同时与相同条件下直接序列chirp扩频(DS-CSS)一体化信号进行了对比分析。仿真结果表明:MSK-LFM信号在非理想情况下通信数据长度不同时的检测概率优于通信数据长度相同时的检测概率,同时也优于DS-CSS信号的检测概率。     

小数偏差产品质量评估及固定性能分析

为了评估不同小数偏差产品的数据质量和模糊度固定效果，比较了2016年全年的SGG FCB产品和CNES产品，结果表明两种产品具有很高的一致性，SGG FCB产品的数据完整性更好。应用两种产品进行精密单点定位(PPP)固定解的静态结果平面位置精度可以达到1 cm以内，高程位置精度可以达到1~2 cm，采用两种产品获得的PPP模糊度固定率十分接近，动态模式下处理静态数据的位置结果可以达到平面2~3 cm，高程5 cm以内的精度，两组固定解的位置误差结果差异不超过5 mm，模糊度固定成功率分别为92.37%和92.14%，两种小数偏差产品在23分钟左右完成首次固定，能够有效提高PPP的收敛速度。使用两种小数偏差产品得到的机载动态数据结果也非常相近。     

高精度天基多星时差无源定位算法研究

天基多星时差无源定位系统具有定位精度高、单星设备量小等优点,军事民用前景广阔。分析天基多星时差无源定位的原理,提出基于最大似然估计的定位算法,给出定位精度,并进行计算机仿真,验证了算法的有效性。该算法具有较高的工程应用价值。     

欺骗干扰条件下的GPS定位方程求解性能研究

介绍了GPS定位欺骗原理,并对GPS 转发式欺骗干扰原理和定位方程求解的算法进行了分析阐述.采用仿真的手段,重点分析了多种典型欺骗条件下的接收机定位解算结果,特别是对四站定位时干扰的效果进行了详细仿真解算和讨论,给出了有意义的结论,可为欺骗干扰的效果评估及战术应用提供有益参考.     

卫星定位导航系统中各因素对D-R定位算法精度的影响

D- R定位算法在理论上可以用于定位。在实际工作中 ,用户的定位精度是进行定位时首先需要考虑的问题。文中主要讨论 D- R算法本身固有的定位误差。首先根据 D- R算法的定位公式推导出算法的精度误差因子。然后根据卫星定位导航系统的工作过程 ,确定了影响用户定位精度误差因子的因素并对这些因素对精度误差因子的影响进行了计算机仿真。仿真结果证明 D- R定位算法在一定条件下可以满足用户对定位精度的要求 ,用户精度误差因子可与现有的 GPS系统相当。     

北斗星基增强系统增强定位方法和效果研究

北斗星基增强系统BDSBAS通过地球同步轨道卫星实时播发导航卫星星历改正数等增强信息，提高用户全球导航卫星系统定位精度，提升服务水平，是北斗全球卫星导航系统的重要组成部分。根据相关标准协议文件研究了BDSBAS增强定位算法，并在自主研发的北斗星基增强系统监测接收机上设计实现了BDSBAS增强信号的接收，完成了单频和双频实时增强定位解算。实测结果表明：BDSBAS-B1C增强信号能有效提高GPS L1C/A的单频定位精度，相比于标准服务单频定位结果，水平和高程方向精度分别提升了45.18%和70.61%，提升后定位精度在1 m左右；BDSBAS-B2a增强信号能一定程度提高BDS B1C-B2a的双频无电离层组合定位精度，相比较于标准服务双频定位结果，水平和高程方向精度分别提升了6.15%和5.83%，提升后定位精度达到分米级。     

一种多源测距与视觉惯性融合的月球车定位方法

针对月球车月面探测活动任务中对高精度定位的需求,当前视觉惯性定位方法存在误差累积,并且在缺乏先验环境信息时无法消除,基于三角测量原理的无线电定位方法可以通过测量接收端到至少三个不同发射端的距离来确定目标物体位置,但需要架设三台以上基站,因此难以满足月面环境下大范围定位的需求。文章提出了一种基于基站无线测距和视觉惯性里程计融合定位方法,以解决上述定位手段存在的问题。该方法首先利用视觉惯性里程计构建的环境模型将WIFI、UHF和UWB三类无线电基站测距信息进行融合,然后将测距结果和视觉IMU信息进行位置联合解算来确定月球车位置,最后在Matlab和Gazebo软件平台上进行仿真验证,在距离基站最远行进1500米的条件下实现了0.92米定位误差。实验结果表明,该方法能够在满足月面探测任务对于精准定位的需求。     

星载GPS的毫米级编队卫星相对定位

在比较分析编队卫星相对定位与陆地相对定位技术的基础上,结合陆地相对定位技术和 卫星精密定轨技术提出了基于GPS进行编队卫星相对定位的方法及原理。文章采用2004年4月 1日到10日的GRACE卫星实测数据进行了相对定位计算,并采用KBR观测数据对本文相对定位 结果和JPL单独定轨结果进行了外部检核,检核结果表明：1. 与直接采用单独定轨结果相 比,该方法可以明显提高卫星的相对位置精度。2. 利用本文方法计算的两颗GRACE卫星相 对位置精度约为4.5 mm。
     

“北斗+5G”联合定位与误差校正技术

在边坡、城市峡谷、高架等复杂的公路交通定位环境中，存在海量多样的定位需求与复杂的定位环境，北斗信号穿越建筑空间时强度被削弱，产生严重的信号反射和衍射，使得北斗卫星信号难以到达和有效使用，系统可用率下降，无法提供可靠的定位服务。结合第五代移动通信网络（5G）系统高密度部署的特点，提出了一种北斗+5G联合定位模型以及基于最小二乘残差Helmert后验加权的误差校正方法。在复杂公路交通环境中，可以改善可见卫星数少的问题，优化卫星的几何构型，提高用户终端定位精度，能够为用户终端提供高精度、全天候、连续、实时的定位服务。实验表明，北斗+5G联合定位模型能够大幅提升复杂公路交通环境下的定位性能。     

基于多普勒变化率的单星无源定位

针对单星测向定位中干涉仪设备复杂、卫星姿态测量要求高等不足,提出了一种基于多普勒变化率的单星无源定位方法。在分析定位原理的基础上介绍了一种网格搜索定位计算方法,并对定位中出现的模糊问题提出了三种解决方案。通过理论分析,研究了定位误差与测量精度的关系。仿真结果表明基于频率变化率的单星定位方法可得到较高精度的定位结果,GDOP分布表明对星下点两侧对称区域内的目标辐射源可实现定位。     

The clock-aided RAIM method and it's application in improving the positioning precision of GPS receiver

The prediction precision of receiver clock bias (RCB) is an important factor in influencing the receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) method augmented with it and improving GPS receiver positioning precision. According to the characters of the RCB series, a new prediction model in discrete grey form is presented in this paper, and then the initial value of the model is determined by establishing unconstrained optimised formula. The prediction model is utilised to augment RAIM method in order to identify faulty satellite and improve the positioning precision of GPS receiver. Experimental results show that the prediction model is fit for predicting the RCB series, and the RAIM method aided by it is feasible. The auxiliary RAIM method can not only enhance the efficiency of identifying faulty satellite, but also improve the positioning precision of GPS receiver obviously.