基于北斗RDSS的通用航空监视系统设计与实现

介绍了一种基于北斗RDSS的通用航空监视系统设计与实现,该系统利用北斗的精确定位和短报文技术实现了对通航飞机的指挥和监控。首先设计了监视系统的整体架构,分为北斗地面监视中心系统和北斗机载终端系统两个子系统。然后编码实现定位信息、通信信息的数据处理,最终实现在GIS上的系统运行。研究结果证明了北斗RDSS在通航监视服务上的可用性。     

“北斗”在我国民航的应用前景分析

2012年左右,北斗卫星导航系统将具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右上述功能将覆盖全球。由于航空用户对卫星导航系统的性能和功能要求较为苛刻,北斗卫星导航系统要应用于民航运输中,还需要满足一些特殊的技术要求,作者为此提出了具有建设性的建议。     

北斗卫星系统在气象数据传输中的应用研究

介绍利用北斗导航定位卫星系统的短信通讯功能,实现载人航天任务气象数据传输应用的基本思路与实现方法,对北斗系统在气象领域推广应用,以及与指挥控制信息一体化方面的工作提出了建议。     

北斗卫星导航系统在油气管道监控中的应用

为了确保油气运输管线的安全运行,全方位进行测量和监控并保证监控数据的有效传输是非常重要的一种措施.随着国内油气运输管道数量的增多、管龄年限的增长,以及人为破坏和自然灾害等因素的发生,油气运输管道存在巨大的安全风险隐患.基于我国自行研制开发的北斗卫星导航系统,使用北斗短报文、定位和授时等服务功能,结合现有的管线检测和巡检技术,设计提供一套更安全、可靠的管道测量监控及数据传输系统,有效保障国内油气管道的正常运行.     

基于北斗卫星的纳秒级全球授时系统

北斗三号系统的基础服务可以为全球用户提供精度优于20ns的信号，更高精度的时间同步应用，需要如GNSS共视、全视、PPP或卫星双向时频传递等专用方法，成本高，并且需要专业维护，只适合小范围应用。在研究了各种高精度时间比对技术的基础上，基于国家授时中心的标准时间UTC（NTSC），提出了基于北斗卫星实时共视、实时全视和实时PPP多种技术互补融合的纳秒级全球授时方法。结合时延绝对标定与分段标定组合的设备时延标定，以及振荡器动态驯服等技术，建立了标准时间远程复现系统，由服务端和用户端两部分组成。服务端由国家授时中心维护，用户仅需要安装一台标准时间复现设备，并通过互联网或北斗短报文信道自动持续从服务端获取服务数据，即可在本地恢复出溯源至标准时间UTC（NTSC）的时间频率信号。系统可为全球用户提供与UTC（NTSC）偏差小于5ns的1PPS信号，以及万秒频率稳定度优于5×10-13、相对频偏小于5×10-14的10MHz信号，授时A类不确定度优于2ns。目前已经为多个行业提供服务。     

载人空间站工程测控通信系统挑战和机遇

针对载人空间站工程对测控通信系统提出的更高测控覆盖率、更高可靠性、长时间连续测控、高数据传输速率、多目标同时测控等需求,提出了采用天地基相融合的测控通信模式,构建以中继卫星系统为主的天基测控通信模式,利用"北斗"卫星导航系统实现自主可控的高精度轨道确定,合理布局和调度地面测控站,提升地面站工程遥测码速率和双目标支持能力,实现减站增效。对天地基测控资源进行一体化考虑,实现按需调度,完成空间站持续高可靠测控通信任务。讨论了测控数传一体化发展思路,建设Ka频段测控站,同时实现测控和高速数据传输。基于IP(互联网协议)开展天地一体化设计,提出了网络化测控的思路。     

航空导航GES/AES系统通信性能研究

航空导航GES(aeronautical ground earth station)/AES(aricraft earht station)系统以海事卫星为空间单元组成信息网络,为航空飞行器与地面提供报文和话音通信业务服务,具有很高的可靠性要求.如果通信过程出现异常,将导致航空飞行器与地面失去通信.首先论述了航空导航GES/AES系统的注册/注销、报文及语音通信等通信过程,然后对通信系统出现的异常情况进行分析研究,提出了应对这些通信异常情况的策略和方法.     

基于DSP的无线图像传输系统

介绍一种基于DSP的嵌入式无线图像压缩及无线传输系统的设计与实现方法.系统采用JPEG国际标准.下位机实现图像采集、压缩以及图像数据无线传输;上位机接收图像数据并完成与PC机的通信.通过DMA在图像采集、压缩及数据传输中的应用,提高了系统的运行效率.     

基于北斗三号区域短报文通信的滑坡灾害监测数据传输方案设计

稳定的有线/无线通信链路是北斗/GNSS-RTK技术应用于滑坡灾害监测的必要条件，当监测区域地面通信基础设施缺失或突发险情引起通信链路中断时，滑坡监测工作难以开展。针对于此，研究并分析了北斗三号区域短报文通信（regional short message communication，RSMC）技术应用于滑坡灾害监测的可行性。首先设计了一种基于北斗三号RSMC的GNSS观测数据编码方法，在此基础上分析了基准站与流动站观测数据的不同传输方案对滑坡灾害监测的影响。最后对其中两种可行性较高方案的通信指标与定位效果进行了评估，结果表明，基准站采用4G、监测站采用北斗三号RSMC的第一种传输方案，平均解算时延优于1.1 s，传输成功率可达98.46%，实时监测序列精度在水平方向优于1cm，高程方向可达厘米级水平。该方案保持了监测序列的高频率高精度实时获取，同时提升了地面通信受限时监测信息的可用性。     

基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法（MD5-Logistic）,使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。     

基于改进POCET技术的通导一体化信号设计

随着低轨卫星组网的发展,结合我国北斗三号全球卫星导航系统的全面建成,研究兼容北斗的通信导航一体化技术日益迫切。为使卫星上的高功率放大器工作在非线性饱和区,以达到较高的发射功率效率,需要保证合成信号的恒包络特性。考虑北斗导航信号与低轨卫星通信信号频点不同,且待复用信号分量较多,以相位优化恒包络发射（POCET）技术为基础,提出了一种改进的多频点多非独立信号分量恒包络复用技术,对七路信号进行复用,利用罚函数进行目标函数优化得到最优解。通过分析其信号特性,表明该方法具有较高的复用效率,并能有效抑制非独立分量造成的波形畸变,从而实现通信导航一体化信号设计,为未来基于低轨卫星的通信导航一体化波形设计提供了思路。     

基于改进POCET技术的通导一体化信号设计

随着低轨卫星组网的发展,结合我国北斗三号全球卫星导航系统的全面建成,研究兼容北斗的通信导航一体化技术日益迫切。为使卫星上的高功率放大器工作在非线性饱和区,以达到较高的发射功率效率,需要保证合成信号的恒包络特性。考虑北斗导航信号与低轨卫星通信信号频点不同,且待复用信号分量较多,以相位优化恒包络发射(POCET)技术为基础,提出了一种改进的多频点多非独立信号分量恒包络复用技术,对七路信号进行复用,利用罚函数进行目标函数优化得到最优解。通过分析其信号特性,表明该方法具有较高的复用效率,并能有效抑制非独立分量造成的波形畸变,从而实现通信导航一体化信号设计,为未来基于低轨卫星的通信导航一体化波形设计提供了思路。     

基于通用无线电外设的北斗信号仿真系统

研究了基于通用软件无线电外设(USRP)的北斗信号仿真系统。给出了北斗卫星电文的生成方式,使用Matlab读取星历信息并定义编码产生北斗卫星信号,并利用USRP实现北斗卫星电文的调制发射,利用接收机对该信号进行捕获接收,并对信号附加的多普勒频移进行仿真。最后通过接收机对仿真系统产生的信号进行接收验证。通过此仿真系统可更直观地研究北斗卫星信号,对研究北斗卫星导航系统具有一定的参考意义。     

光学测量中心站远程监控系统实现

为了在执行航天任务时,远程控制数台光学测量设备对飞弹轨道的精密测量,设计了光学测量设备远程控制中心站。远程控制中心站的硬件系统完成计算机与各外置板卡间的通信,计算机使用带中断支持功能的I/O卡连接B码时统设备辨识出硬件信号;而软件系统则使用核心框架与业务逻辑层分离的方法进行设计。其中,核心框架层完成与所有接入系统的硬件传感器的通信及Windows内核级对象管理功能、中断服务功能、数据文件存储功能,核心框架只有很少的界面;业务逻辑层完成界面展现与数据处理功能,是具体的项目逻辑部分。核心框架与业务逻辑之间使用公用缓冲区与消息机制进行通信,这样,一旦软件系统的核心框架层调试完成后,将可用于更多相似的工程项目。通过分析,光学测量设备远程控制中心站可以实现全自动无人值守。     

基于点对点模式的消息机制与数据传输

讨论了一种适合分布式多数据库系统结构的基于点对点通信模式的消息机制与数据传输问题,并给出了一个应用实例。     

智慧温室群远程监控系统通信设计

温室监控系统是对温室环境中温度、湿度、光照度等环境因子实施监测与调控的农业设施,可确保农作物获得最适宜的生长发育环境。针对现有温室监控系统在通信上存在距离受限、组网复杂、能耗高且基本仅能实现单个温室控制的问题,设计了一种基于LoRa和NB-IoT相结合的智慧温室群远程监控系统通信模式。该模式以STM32F103C8T6单片机为核心控制器件,采用ATK-LoRa SX1278和NB-IoT模块自组无线通信网实现数据的远程交互。测试结果表明：采用该通信模式可实现温室群中各温室间距离在2km范围内的数据采集、处理和传输,其通信距离远、功耗低,数据传输可靠性符合现代化农业物联网的需求。     

基于机器视觉与UMAC的自动铺丝成型构件缺陷检测闭环控制系统

为保证自动铺丝成型构件的性能,实现对成型构件表面质量的高效检测,本文基于机器视觉检测技术,自行研发自动铺丝成型构件表面缺陷检测闭环控制系统,使自动铺丝过程中预浸纱之间的间隙或重叠在允许范围内,从而保证铺丝精度。研究主要分为三个部分:铺丝成型构件表面图像提取与缺陷检测,检测数据传输,运动轴反馈控制,实现在自动铺丝过程中对成型构件表面缺陷检测实时闭环控制。针对电荷耦合相机采集到的预浸纱图像存在运动模糊和信噪比低等问题,将图像预处理划分为图像复原和降噪两大功能,根据不同类型的噪声采用对应滤波法进行降噪处理,提高了图像的信噪比,为后续检测提供高质量图像;预浸纱缺陷主要由其边缘直线这一几何特征进行表征,因此通过对预浸纱边缘检测实现缺陷识别;利用工控机向图像采集控制器发送命令实现图像采集,同时通过工控机与运动控制器之间信息流和数据流的交换实现检测数据的传输。探讨模糊控制理论用于闭环控制的研究,在反模糊化环节后面,加入自适应参数调节,以适应加工过程的突变,并成功地应用到自动铺丝缺陷检测闭环控制系统中,提高了伺服跟踪精度和跟踪实时性,从而提高铺丝精度。