序言

<正>北斗全球卫星导航系统的建成、应用奠定了我国自主时空信息服务基础,随之我国进入综合PNT体系发展建设新阶段。综合PNT体系将以北斗系统为核心,通过多类PNT技术手段协同与融合应用,实现更为精准、泛在和智能的PNT服务能力。通导一体化作为综合PNT核心手段之一,得益于通信极其广泛的覆盖性及日益增强的信息传输能力,依托通信网络对卫星导航系统进行补充、备份和增强,展现出显著的协同优势,因此也成为了领域研究的热点方向。通导一体化是通信和导航系统通过信号、信息、平台、网络等多层次的一体化设计,实现通信导航业务能力的协同与增强,其技术内涵横跨了通信、导航两大领域方向,属于交叉学科范畴。     

基于低轨通信星座的导航增强技术发展概述

在我国北斗三号卫星导航系统全面完成组网建设的背景下,世界卫星导航步入新时代.各卫星导航大国均瞄准更高服务精度、更加多样功能、更加可靠服务,正在着手开展新一代系统建设和技术迭代.随着各国对于大型低轨通信星座的积极开发与广泛部署,应用低轨卫星技术实现导航增强与PNT系统备份能力,因其易与GNSS协同,具有提高全球自主导航精...     

水下PNT体系信息架构及关键问题

卫星导航系统固有的弱点与脆弱性制约了其水下应用，因此针对水下用户的定位导航授时（PNT）信息需求，迫切需要建设可提供全时全域、实用有效、安全可靠的PNT信息服务的水下PNT体系。针对水下PNT体系的顶层设计问题，重点探讨了PNT体系架构的核心信息架构设计及相关关键问题。系统分析了水下PNT体系建设的特殊性以及水下用户对于水下PNT服务的需求。在水下PNT体系构建原则的基础上，重点介绍了感知层、预处理参量层、本地时空参数层、环境信息层、多源信息融合层、系统应用服务层、体系服务管理层等七层水下PNT信息体系架构。总结了水下PNT体系构建时所涉及的关键科学问题和技术问题，并分析了后续水下PNT体系的主要研究方向。     

中国科学院空天信息研究院导航系统部(中国科学院卫星导航总体部)

正中国科学院空天信息研究院(简称"空天院")导航系统部于2018年12月重组成立,旨在瞄准国家综合定位导航授时(PNT)体系的论证与建设,充分发挥空天院在北斗/GNSS、遥感、空天平台等方面的优势,重点突破空天地一体化导航增强、北斗/GNSS高精度定位、空间大气环境监测、多源传感器组合定位、导航遥感深度融合等系列关键技术,建成国际一流、国内领先的PNT技术研究、人才培养和成果转化。基地。近5年来,导航     

国家综合PNT体系下的多源自主导航系统技术

国家定位、导航与授时(Positioning, Navigation and Timing, PNT)服务的核心是建立基准统一、弹性健壮、安全可信、高效便捷的综合PNT体系。总结了中美两国近年来PNT体系发展概况,分析了现有多源自主导航系统存在的不足之处,提出了多源自主导航系统的基本特性,即可检测性、可重构性、可信性和完备性,并给出PNT体系下多源自主导航系统技术未来的发展建议,为国家综合PNT体系后续论证及工程建设实施提供参考。     

陆基超远程无线电导航发展研究

定位导航和授时(PNT)系统是保障现代社会正常运转必不可少的基础设施,为了提供可靠的PNT信息服务,需要研发不依赖于卫星导航的PNT系统。介绍了国内外陆基超远程导航系统的发展情况,提出了发展基于甚低频无线电信号的陆基超远程无线电系统架构、关键技术及发展建议,陆基超远程导航系统可以在卫星导航不可用时提供备份,对于构建冗余可靠的国家PNT体系、保障PNT信息的安全及可靠性具有重要意义。     

专栏主编

袁洪,Personal profile个人简介,1968年5月出生,研究员,博士生导师,中国科学院空天信息创新研究院导航系统部主任,Introduction to Scientific Research科研简介,长期从事电离层探测、北斗导航系统建设、PNT体系论证等方面的工作,获得省部级科技奖励8项,发明专利60余项,发表论文100余篇。目前主要从事卫星导航增强、多源融合导航、空间天气监测等方面的技术研究和系统研发。     

“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。     

通导一体化概念框架与关键技术研究进展

通导一体化是综合PNT体系发展的重要组成部分和关键方向。对通信导航一体化的概念进行了探讨,提出了通信导航弹性融合的概念框架。面向综合PNT体系需求,设计了通导一体网络化PNT系统架构,阐述了通导一体化关键技术的研究进展,从通导一体化信号、信道、接收处理、网络架构、网络管理等多个角度进行了全面系统的梳理和分析;介绍了低轨通导融合、区域自组网通导融合、5G+UWB协同等典型成果,并对网信场图、智能网管、博弈对抗等通导一体化技术未来发展方向进行了展望。     

美国陆军PNT能力发展趋势分析

针对当前全球定位系统(GPS)易受干扰和攻击的影响,定位、导航与授时(PNT)系统需灵活应对多种复杂战场环境。分析了美国陆军未来发展先进PNT技术的背景,重点分析了美国陆军PNT能力的发展趋势,其中主要包括了伪卫星系统、车辆导航系统、惯性导航、定位、导航系统辅助传感器、导航传感器融合、导航仿生技术、授时、PNT建模与仿真、导航战技术应用、自主与人工智能在PNT中的应用等11个方面的发展趋势。最后给出了简要总结,认为美陆军将注重改进单兵和车辆态势感知能力,以提高未来支持战场指挥官的任务指挥和决策能力,同时重点关注了开放式系统架构、SWaP-C优化、自主技术和人工智能技术,以提升PNT的整体能力。     

序言

<正>随着北斗三号系统正式开通服务,面向未来,建成我国更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时(PNT)体系已经成为重要的方向。PNT体系因为能够提供全时域、全空域、精确、连续、可靠的位置、时间、速度等信息,未来必将成为影响国防、经济和社会等多个领域的国家重大基础设施。对于《导航定位与授时》期刊而言,选择这一研究热点作为专栏主题,应该是名副其实,非常契合期刊的办刊主旨。但作为一个新生事物,国内对于综合PNT的认识和理解还远未形成共识,而对于所涉及的领域和技术也是跨度巨大。按照一般的理解,所有与定位、导航、授时相关的技术都可纳入这一范畴。但特色过多,也就没有特色。为此,我们尝试以侧重水下PNT领域为主,     

不依赖卫星的定位导航与授时体系研究

定位导航与授时(positioning, navigation and timing, PNT)体系是支撑人类社会发展的基础设施。当前以卫星为核心的天基PNT应用广泛,但在卫星拒止环境下面临严峻挑战。通过总结天基PNT在国民经济发展与国防建设中的重大作用,分析天基PNT的脆弱性与依赖风险,明确了对不依赖卫星的PNT体系的迫切需求。提出了不依赖卫星的PNT体系概念与特征,即以“惯导+时钟”为核心增强基础PNT能力,利用外源传感器多源融合提高精度保持能力,在卫星拒止条件下为用户提供可承载的高性能PNT服务。基于现有技术基础重点发展微小型、高精度、低成本惯导技术,微时钟技术以及智能融合技术是有效途径,能够实现不依赖卫星的PNT覆盖性、精确性与可承载性的全面提升。     

通导一体化概念框架与关键技术研究进展

通导一体化是综合PNT体系发展的重要组成部分和关键方向.对通信导航一体化的概念进行了探讨,提出了通信导航弹性融合的概念框架.面向综合PNT体系需求,设计了通导一体网络化PNT系统架构,阐述了通导一体化关键技术的研究进展,从通导一体化信号、信道、接收处理、网络架构、网络管理等多个角度进行了全面系统的梳理和分析;介绍了低轨...     

多源自主导航系统可信性研究

多源自主导航系统技术是新一代国家综合定位、导航与授时(Positioning, Navigation and Timing, PNT)体系下终端用户导航系统的技术发展方向。聚焦于导航信息智能决策的可信性,分析了可信性理论构建存在的科学技术问题,基于任务场景、运动环境以及载体动力学特征等,提出了多源自主导航系统中的载体动力学智能建模与计算、融合载体动力学特征的导航方式无感切换与智能决策、可信性自主判别与动态迭代优化的解决方案,为多源自主导航系统技术体系构建打下基础。     

浅析水下PNT体系及其关键技术

针对水下用户进行了梳理与分类,分析了水下用户对于PNT服务的需求,以及当前水下PNT体系的能力水平距离满足用户长期需求存在的差距。阐述了当前国际上水下PNT体系的建设现状,以及部分国家对于PNT体系建设的规划。在此基础上,分析了未来水下PNT体系的发展方向。最后,从水下PNT特殊性出发,总结归纳了包含惯性、重力/地磁匹配、水声导航、水下PNT能力评估等技术内容的水下PNT关键技术。     

惯性辅助的北斗导航故障自适应方法研究

北斗导航系统完好性是指北斗导航系统不能用于导航服务或导航精度超出给定范围时,具备及时发现故障并通知用户的能力.针对北斗导航完好性检测问题,为改善北斗导航定位系统的精度、连续性、完好性和可用性,研究了基于惯性辅助的北斗导航故障检测方法,设计了北斗导航系统的量测修正与故障检测实现方案,构建了基于新息正交性的自适应滤波北斗/SINS紧组合导航架构,根据滑动窗口内新息动态变化特性修正系统量测噪声方差,在北斗导航信号受到较大干扰、发生异常的情况下,对品质较差的卫星测量信号进行识别,并对检测超出一定阈值的突变卫星信号实现故障隔离,从而提高系统适应能力,增强北斗/SINS紧组合导航系统容错性.构建了北斗/SINS组合导航系统仿真验证模型,结果表明,基于惯性辅助的北斗导航方法能够有效检测出卫星信号故障,提高了系统的适应性和定位精度.     

多源自主导航系统完备性研究

多源自主导航系统技术是新一代国家综合定位、导航与授时(Positioning, Navigation and Timing, PNT)体系下终端用户导航系统的技术发展方向。聚焦于导航系统综合评估的完备性,分析了完备性理论构建存在的科学技术问题,基于任务场景、运动环境以及载体动力学特征等,提出了多源自主导航系统中的指标体系构建和建模表征、指标间归一化处理和组合权重动态分配、指标综合的完备性度量与全回路动态迭代优化的解决方案,为多源自主导航系统技术体系构建打下基础。     

汶川灾区望“北斗”

自从汶川地震发生以来,我国自主研制的北斗试验卫星导航系统,成功为灾区一线和指挥部建立了实时通道,为决策、搜救、医疗等工作发挥了关键作用。危难之中显身手北斗试验卫星导航系统曾在今年初我国南方抗击雪灾中起到巨大作用,因为当时很多通信系统都瘫痪了,GPS 的使用受到限制,而北斗试验卫星导航系统拥有导航定位、双向通信等功能,及时把最新灾情通报给有关人员,从而采取有效措施。5月12日汶川地震发生后,由于道路中断,通信中断,震     

序言

近些年来卫星导航技术发展迅速,卫星导航系统以精密时间测量技术为基础,进而实现伪距测量和定位;同时卫星导航系统也提供了高精度授时功能.随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的建成和提供服务,BDS授时及其应用技术进入了快速发展阶段. 一种新的通信技术,可能就会萌生一种新的授时技术.随着卫星通信技术尤其是低轨卫星互联网技术的蓬...     

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。