北斗和CAPS系统中采用高程作为虚拟星座对授时精度的影响分析

在北斗和CAPS导航系统中利用高程作为虚拟星座可显著提高无源定位的精度。在授时应用中无源定位的结果用来计算卫星与用户的距离从而得到信号传输延迟。本文分析了高程误差对授时精度的影响。设定了高程误差,列出了定位方程;采用牛顿迭代法对方程进行了求解。方程的解表明高程误差主要影响定位结果的Z坐标值,而对授时敏感的距离值影响较小。因此高程误差导致的授时误差要小于定位误差。对5个中国城市的仿真结果表明在这些区域100m高程误差引起的授时误差要小于1μs。因此可以采用概略高程取代需要昂贵测试设备的精确高程。概略高程可以满足μs级授时精度的需求,从而满足电力和电信系统大部分场合对时间同步的需求。     

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。     

融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统设计

随着北斗系统全面建成,北斗短报文在我国卫星测控领域的应用逐渐展开。为了充分利用北斗短报文双向通信功能、保密性好、全球覆盖等特性,参考国际空间数据系统咨询委员会（Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS）的可扩展标记语言的遥测遥控信息交换（XTCE）标准,提出了融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统设计方法。首先,分析了CCSSDS XTCE和北斗短报文的应用现状;其次,考虑到北斗短报文的容量限制,设计优化了卫星遥测遥控数据传输格式和内容;再次,针对北斗短报文传输特性,探讨了加密通信方法;最后,为保证遥测遥控数据传输的正确性与可靠性,设计了数据连续识别和丢包补发方法。结果表明,融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统,可以为提高卫星的设计与科学使用提供参考。     

行业应用示范先行 带动北斗产业蓬勃发展

一、北斗系统和北斗产业的现状及趋势1.北斗已完成区域组网基本系统建设从2000年发射第一颗北斗导航试验卫星到2012年2月底,我国共发射了11颗北斗导航卫星,完成了区域组网基本系统的建设,并于2012年正式提供试运行服务,向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服     

北斗区域卫星导航系统基本系统建设完成的影响与展望

当下,一提到卫星导航系统,人们就会不由地联想到美国的GPS,它几乎成为导航的代名词。GPS以其高精度的定位服务、精准的授时服务和发达的应用开发,大大拉近了太空与普通人的距离。如今的全球卫星导航市场虽然仍是GPS一家独大,但考虑到国家安全和利益,俄罗斯在加速恢复、欧洲在积极部署自己的全球卫星导航系统——＂格洛纳斯＂和＂伽利略＂,我国的北斗卫星导航系统也是基于这一背景开始组网建设的。从2000年开始组建北斗卫星导航试验系统,到日前第八颗北斗导航卫星的成功入轨,我国北斗卫星导航系统的建设和组网情况进展如何？在导航应用过程中可以发挥怎样的作用？＂北斗＂距离GPS还有多远？如何推动北斗导航事业的发展？记者就此专访了北斗卫星导航系统总设计师孙家栋、中国卫星导航系统专项管理办公室主任冉承其和技术部副主任郭树人。     

基于双星系统的单向授时技术研究

授时技术在许领域都有重要应用。基于对授时技术和双星系统的分析 ,在文中给出了基于双星系统的卫星单向授时方案 ,并进行了误差分析。根据双星系统的误差预算 ,本方案的授时精度可达 30 ns。此外 ,还进一步归纳了通用授时技术对双星系统的要求。     

推进军民融合 加快北斗产业发展

全球导航卫星系统(GNSS)是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。作为一种战略性资源,发展GNSS系统已成为各国的共识。同时,GNSS产业已经成为国际上八大无线产业之一。本文站在GNSS产业推进和发展的角度,论证了北斗卫星导航系统建设和应用情况,分析了北斗产业发展瓶颈,研究了国外主要卫星导航系统在军民融合发展中的主要策略,最后给出了促进北斗发展的相关建议。     

复杂电磁环境下“北斗”授时接收机性能分析

“北斗”授时接收机为装备提供统一的时间标准,以实现军事活动的时间统一.为分析“北斗”授时接收机在复杂电磁环境下的性能,提出了一种贴近实战的复杂电磁环境的分级方法,设计了不同复杂度下的接收机性能测试方法,并对影响授时接收机工作性能的因素进行了分析.     

北斗三号卫星直接入轨专用平台设计研究

针对北斗三号24颗中轨道（MEO）卫星组批研制、快速组网的任务要求,提出了一种适于一箭多星发射、直接入轨的北斗卫星专用平台的方案并研究了平台关键分系统的核心技术。研究表明,北斗卫星专用平台采用先进的桁架式结构以及综合电子体系架构,具有集成度高、承载效率强、功率质量比大、卫星布局好等特点,不仅有力支持了北斗三号卫星导航系统的建设,对扩展卫星平台型谱,提升宇航能力,拓宽应用前景也具有重大意义。     

基于北斗短报文通信的移动信息监控系统研究

在工业自动化、交通运输、应急救灾等行业领域内,需要进行大量的信息监控工作。随着北斗卫星导航系统开放运行,基于北斗的定位、授时以及短报文通信方式得到了极大的推广和应用。本文针对工作环境差、测试工位分散等长时间、远距离、无人值守情况下的监控工作需求,对基于北斗短报文通信方式的移动信息监控系统进行研究,该系统在航空航海运输、地理地质勘探、危机救灾抢险以及高精度地理信息测绘、高精度相对测量、物联网应用等方面都有着巨大的应用需求和良好的应用前景。     

信息保密技术在导弹遥测系统中的应用

介绍了无线电信息保密技术的发展，指出了在导弹遥测系统中应用信息保密技术的重要性，针对导弹遥测信息保密系统地提出了基本要求，着重分析了不同体制下导弹遥测系统的信息保密方案和实现方法，并对几个关键问题的解决进行了深入探讨。     

结合卫星遥感的 PM2.5 浓度估算与站点异常分析

针对大气污染难监测、异常数据难分析等问题，充分发挥气象卫星多时相观测优势，以N维代价函数算法为依托进行逐小时气溶胶光学厚度反演。进一步以随机森林回归算法为基础，结合气象参数、地面监测参数等辅助变量进行近地面PM2.5浓度估算，并据此开展时空分布与浓度异常分析。江苏省2021年1–6月PM2.5浓度遥感估算精度验证结果显示，其相关性精度达到94%，偏差为5.59μg/m³，证明以卫星遥感数据为基础进行PM2.5浓度估算具有高可靠性与可行性。通过其建立的全区域、多时相监测体系可有效进行PM2.5浓度的时空分布分析，明晰PM2.5分布状况，助力空气污染治理管控。通过卫星估算结果与地面站点监测结果的对比分析，准确识别大泉街道数据低报事件，验证人为干扰数据采集工作，实现星地数据双向监督。文章研究证明，卫星遥感技术可有效支撑近地面PM2.5浓度估算与数据异常分析，推动新时代生态文明建设。     

FY-2C星后端应用系统设计与业务运行调度管理

介绍了风云二号(FY-2)C气象卫星地面应用系统中计算机网络及存储系统(CNAS)的总体设计目标、功能与组成,CNAS实时业务软件系统(CROSS)在系统中的调度和管理功能,以及在轨运行情况.从顶层设计的角度分别给出了网络系统、计算机系统和存储系统的总体框架,描述C星数据采集、传输、处理、存档和检索服务实时业务系统的功能与实现方法.分析了系统采用的软件工程化与公共服务、在线与存档文件规范、前置与收工处理、质量控制、设计与实现技术,以及部署方案与技术路线等关键技术及其特点.     

基于北斗双星定位辅助的SAR/INS组合导航系统研究

由于SAR/INS/北斗组合导航系统中图像匹配定位需要耗用不等的匹配计算时间，而现有的北斗定位系统输出也具有一定的延时，因此，SAR／INS／北斗组合导航系统中的量测信息输出具有不同步和滞后的特点。针对上述问题，采用常规的联邦滤波算法将难以获得高精度滤波结果。为此，本文在分析SAR／INS／北斗组合导航系统工作过程的基础上，结合卡尔曼滤波的具体原理，设计了针对不同步量测信息的基于联邦滤波理论的组合滤波方案，并进一步提出了解决量测信息滞后问题的算法，从而可以有效处理SAR／INS／北斗组合导航系统中的信息融合问题。协方差分析结果表明提出的组合滤波方案可行，该方案对SAR／INS／北斗组合导航系统的实际应用具有重要的理论参考价值。     

北斗三号卫星共视时间比对性能分析

为评估现阶段北斗三号卫星共视时间比对性能,基于中科院国家授时中心(NTSC)和捷克光电研究院(TP)各自保持的国家时间基准系统,开展了基线长度约7500 km的北斗三号卫星亚欧共视时间比对试验。首先从单站北斗卫星可视数及其卫星高度角两方面进行了分析,然后利用频率响应法确定Vondrak滤波平滑因子后对共视比对数据进行了降噪处理,最后将北斗三号卫星共视时间比对结果与北斗二号卫星及GPS共视时间比对结果进行了比较。结果表明：在当前北斗全球组网阶段,北斗三号卫星在中捷共视可视卫星数比北斗二号卫星少的情况下,其共视时间比对精度达到1.16 ns,较北斗二号提升约19%,10000 s以内的时间和频率稳定度也优于北斗二号。     

基于IM/DD体制的星间激光通信测距技术

随着当前低轨卫星组网星座计划的日益增加，对卫星间高精度校时、测距需求也越来越迫切。提出基于直调直检IM/DD（Intensity Modulation with Direct Detection）的测距技术的实现方法，使其能同时兼顾测距精度及系统成本。基于IM/DD的测距是利用高精度的秒脉冲到达时间来测量距离。使用IM/DD光通信的数据传输方式，在正常的数据帧传输中插入少量的测距信息，无需中断正常的通信模式，也无需网络时钟频率同步，数据帧的发送周期也无需与秒脉冲保持同步关系，即可使用双向单程测距方法进行测距。使用秒脉冲对本地时钟进行频率测量，对测距过程参数进行修正，只需要采用普通晶体振荡器作为本地时钟源，不需要使用高精度测距通常所需的全网络同步时钟信号或者高稳定度时钟源，便可以达到IM/DD通信码元时间量级的测距准确度和精确度，同时降低了时频同步系统的复杂度、对元器件的要求以及整个通信测距系统的成本，解决了现有技术中测距精度及系统成本不易同时兼顾的问题。     

无人机集群组网高精度测距技术研究

针对无人机组网系统机间测距精度受限于时域采样周期时延估计的问题，本文提出一种联合正交频分复用（OFDM）前导序列和导频序列进行高精度测距估计的方法，利用最大似然估计和双向测距法将参与计算的序列测距估计结果按比例进行加权平均。同时，仿真分析了联合测距估计方法性能。结果表明：联合估计方法的前导与导频序列差分自相关间隔长度取典型值时测距精度能达到0.1 m以下，可在较低信噪比下实现厘米级测距精度，提升了集群组网测距的稳定性。     

空间站和GNSS共视的差别及精度对比分析

为了对比空间站和导航卫星共视的性能差异,深入分析影响共视性能的主要误差源特征,推进共视技术进一步发展,以对共视时间比对基本原理的分析为基础,从系统设计和关键误差源影响两个方面对比分析空间站和导航卫星共视的差异。理论研究结果表明,不同于导航卫星共视,轨道误差是影响空间站共视精度进一步提升的主要因素;此外,空间站共视还需考虑地球引力时延等精细误差的影响。最后,设计并实施了仿真实验和实测实验,通过实验数据进一步对比两者的性能差异。实验结果表明空间站和导航卫星共视各有利弊,虽然空间站共视的服务区域和连续性逊于导航卫星共视,但可以实现的共视精度至少比导航卫星高一个数量级。     

轨道误差对空间站高精度时间比对的影响分析及修正方法

针对空间站飞行轨道的特点，从理论上分析了空间站轨道误差对单向和共视时间比对的影响，并通过仿真试验对理论分析结果进行校验，研究结果表明轨道误差对空间站时间比对的影响在几百皮秒量级，是影响空间站时间比对精度的主要误差源。提出一种适用于两个地面站间进行高精度时间比对的空间站轨道误差修正方法，通过仿真试验校验了该方法的有效性。试验结果表明，该方法能有效修正空间站轨道误差，实现精度在几十皮秒量级的两地面站间的超高精度时间比对，比对基线可达上千千米。     

非对称构型多站时差定位系统定位精度分析

以空间四站时差定位系统为例对多站时差定位系统原理进行阐述,推导定位系统的定位精度并分析影响系统定位精度的因素。通过仿真分析多站时差定位系统在不同空间构型、站间距、时差测量误差、位置误差条件下对地面辐射源的定位精度得出:多站时差定位系统的空间构型直接影响定位精度,主辅站间距长度越长定位精度越好;各站位置误差比时差测量误差对定位精度的影响更大;对于多站定位系统出现的非对称空间构型,通过合理的布站优化可以提升对某一固定辐射源的定位精度。