载人飞船回收着陆搜救系统优化设计

设计由国际救援示位标、着陆搜寻信标机、北斗短报文收发终端、铱卫星手机、信标天线及天线网络组成的回收着陆搜救系统,进一步提升载人飞船回收着陆搜救系统的可靠性。该系统首先通过飞船上的国际救援示位标及配套信标天线和天线网络,将位置信息通过国际搜索和救援卫星系统(COSPAS-SARSAT)转发至搜救控制中心,完成载人飞船的初步位置锁定。救援直升机/越野车/救援船根据位置信息赶赴返回落点现场,通过装载的243定向接收仪接收着陆搜寻信标机发出的信标信号,完成定向,并从不同方向锁定和实时跟踪信标,缩小搜救范围。配置着陆搜寻信标机和铱卫星手机,分别实现基于243 MHz的半双工的模拟话音通信和基于铱卫星系统的全双工的数字语音通信。通过配置北斗短报文收发终端,利用已有的北斗二号和北斗三号导航星座,实现位置信息的获取和转发。配置闪光灯及海水染色剂作为辅助救援手段,进一步提升陆上和海上的搜救可靠性。文章设计的系统支持正常及自主应急返回的着陆搜救任务,适应陆地及海上搜救的需求,已经成功应用于神舟十二号～神舟十四号载人飞船的回收救援,能有效提升定位精度和缩短救援时间。     

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。     

面向北斗短报文的在轨卫星健康监控体系

针对我国在轨卫星数量迅猛增长、健康状态复杂各异、测控管理难度日趋增大的态势,提出了面向北斗短报文的在轨卫星健康监控体系。分析了北斗短报文的应用现状,构建了“用户→北斗卫星→在轨卫星”前反向数据流向。考虑到北斗短报文的容量限制,优化设计了测控数据传输格式和内容;针对北斗短报文单向传输特性,探讨了可靠通信技术;针对星座大规模安全传递分发数据需求,研究了通用掩码技术。以北斗三号系统为对象,仿真计算了在轨卫星前反向数据时间特性。结果表明:基于北斗短报文的在轨卫星健康监控技术,可以为提高在轨卫星科学使用和寿命的精细化管理提供参考。     

一种基于北斗RDSS短报文的天基测控方法

主要针对未来商业卫星大规模发展需求,基于天地一体化测控网络体系,探索研究了北斗短报文测控的可行性。以北斗导航星座作为天基测控平台,以低轨卫星作为测控服务对象,研究了基于北斗短报文的新型天基测控方法,进行了该天基测控系统总体方案设计和测控数据流程设计。提出在低轨航天器上搭载北斗短报文终端作为测控载荷,利用北斗卫星无线电测定业务(RDSS)短报文基本通信通道,充分考虑RDSS数据协议约束,采用兼容当前测控协议帧结构的方式,对帧结构进行适应性移植,证明RDSS短报文测控体制可以满足一般民商用小卫星、立方星等航天器测控通信需求。最后根据系统设计及体制论证结论,对基于北斗RDSS短报文的测控服务能力进行了综合分析,证明该测控应用模式可满足卫星日均在轨测控通信数据量需求。     

北斗全球报文通信系统接入能力分析与研究

北斗全球报文通信系统全面提升了短报文通信的服务能力，服务区域从亚太地区扩展到了全球，具备为用户提供一定频度的单向位置报告服务和一定频度的端到端双向报文通信能力。北斗全球报文通信系统采用多用户随遇接入的方式，具备在卫星上处理多用户接入的能力。多用户采用随机竞争的方式向报文通信系统星载接收机发出请求，实现通信功能。随着用户接入数量的增加，多用户对目标用户形成的多址干扰不容忽视。分析多址干扰的形成原因，通过频谱分离系数分析多址干扰对目标用户接入报文通信系统的载噪比的影响，并对不同用户功率与多普勒偏差条件下的多址影响进行评估。然后，搭建报文通信系统仿真平台，仿真分析报文通信系统的接入能力。最后，为了增强报文通信系统的接入能力，对后续报文通信系统的设计提出改进的建议。     

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。     

基于北斗三号短报文的共视数据压缩传输方法

共视时间比对通过交换两地共视数据完成远距离高精度的时间比对。针对无地面通信网地区,本文提出了一种基于北斗短报文的共视数据压缩传输方法,该方法通过将共视数据进行压缩,利用北斗的短报文功能对压缩后的共视数据进行实时传输,在无地面通信网的地区进行了共视时间比对试验。试验结果表明,本文设计的共视数据压缩方法具有较好的压缩效果,可以通过北斗短报文实现无地面通信网的情况下的实时共视时间比对。     

车载无线传输系统设计

随着单片机技术以及定位技术的发展,本文设计了一种将GPRS无线传输技术与北斗卫星导航系统相结合的车载无线定位系统。此系统中以ARM32位的STM32F10CBT6为中心控制器,接收北斗导航模块UM220的定位数据,并通过无线模块M35传到用户的手机或监控中心,实现了远程监控功能。此系统还具有打火报警的功能,通过对车内电压变化的检测,用户可实时了解自己汽车的状态,以防丢失。     

应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案

针对航天器内部缺少三维空间定位方案的问题,提出一种应用紫蜂(ZigBee)技术的无线传感器网络定位方案,即通过在航天器内部布置ZigBee无线传感器网络,设置若干数量的参考节点和未知节点,利用参考节点的先验位置信息,以及针对未知节点的测距信息,完成对未知节点的三维空间定位。建立基于参考节点平面的三维空间坐标系,根据到达角度(AOA)计算出未知节点的法向坐标(Z坐标),将未知节点投影至参考节点所在平面(XOY平面),利用三边定位法计算出未知节点在XOY平面的坐标。该方案理论上最少只需要6个参考节点,就可以实现对航天器内部未知节点的定位,并且不需要时间同步,适合于无线传感器网络的低复杂度设计需求;利用到达时间差(TDOA)算法进行AOA计算,通过对参考节点进行分层布局,避免使用复杂的天线阵列技术。仿真验证结果表明:本文方案具有较高的定位精度,同时具有较低的硬件和组网要求,以及较低的计算和通信开销,适合于航天器内部的三维空间定位。     

基于北斗通信的公路边坡监测终端设计

本文针对偏远地区公路边坡监测通信困难问题,设计了一种基于北斗FB3511短报文模块的边坡地质灾害监测终端。监测终端采用传感器阵列对边坡应力、倾斜角、位移等参数进行精确监测,利用北斗系统全天候无障碍通信的特点,实现边坡地质灾害的远程无人监测。     

北斗系统运行五周年,成绩显著

正2017年12月27日,北斗系统运行五周年。中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其指出,五年来,北斗系统能力不断增强,应用产业呈现快速发展,国际合作成为国家名片。在北斗系统建设与运行方面,北斗系统立足国情富有特色,国际首创混合星座设计,开创导航定位、短报文通信、差分增强融合技术体制,荣获2016年国家科技进步特等奖,入选2017年世界互联网大会领先科技成果。北斗二号性能稳中有升,定位精度由10m提升至6m。     

基于CPLD的高速数传电台设计与实现

采用差分技术可以减小GPS接收机系统误差,提高定位精度,设计的无线数传电台主要用于GPS基准站和用户机之间通信,传输差分信息,完成GPS接收机差分定位功能。设计采用单片Modem芯片,FSK调制方式,外加接收低噪放、发送功放以及上、下变频,构成无线数传电台的硬件电路。在2.2~2.3GHz频率下测得所设计的无线数传电台能以115.2kb/s调制码率、-90dBm接收灵敏度完成无线数据收发,不仅能很好地用于GPS差分定位系统,而且设计简捷,实现成本低,可广泛应用于一些民用场合。     

北斗导航卫星的技术发展及展望

一、前言我国于2012年完成了北斗卫星导航区域系统的建设,可为我国及周边地区提供服务,定位精度水平方向优于10m,测速精度优于0.2m/s,授时精度优于50纳秒,同时可为特定用户提供短报文通信业务服务,北斗卫星导航系统的应用越来越广。卫星导航系统作为高精度的空间位置和时间基准,能够直接为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务,是当今国民经济、社会发展和国防建设的重要空间信息基础设施。卫星导航系统一般由空间段卫星星座、地面     

全球卫星导航系统数据传输业务发展研究

具备全球覆盖能力的全球卫星导航系统数据传输业务在未来国家安全、国民经济和对外合作等领域将发挥十分重要的作用。文章通过对欧洲Galileo的搜索与救援(SAR)业务、GPS的危险报警卫星系统(DASS)和北斗区域短报文通信业务的分析研究,可以看到建设具有更强通信能力的北斗全球导航系统符合全球卫星导航系统(GNSS)未来发展趋势。文章提出了北斗全球卫星导航系统数据传输业务的系统方案、业务模式和链路设计,并评估了系统通信能力,可以作为后续深入论证的依据。     

基于ZigBee组网的星表探测装置设计及其定位方法

文章针对未来小行星表面探测的需要，研究了一种基于ZigBee组网技术的无线星表探测装置及其定位方法。探测装置采用迷你立方体构型设计，每个装置配备多个ZigBee模块，模块的天线围绕立方体呈对称分布式安装，以确保当探测装置落到小行星表面后，至少有一个ZigBee模块的通信状况良好且可进行组网。撒布在小行星表面的多个探测装置可以组成一个无线网络，以实现探测数据的传输和系统的定位。针对多探测装置无线网络拓扑结构的数学建模问题，提出了一种通过提取分析接收信号强度指示值（RSSI）来确定探测装置间相对距离的测量方法；基于对传统三边测量法的改进，实现了网络中探测装置的自主定位。在实验室环境下，搭建平台对系统的组网和定位功能进行了实验研究，验证了方案的正确性。     

基于星间无线电测距的卫星自主定轨与导航

提出了在空间数据链中基于星载无线电测距实现低轨卫星的自主定轨方法。通过星上天线发送和接收网内其他卫星的通信数据，从中获取相互间的距离信息，应用推广Kalman算法确定卫星的位置和速度，实现卫星间的互相定位。以铱系统为背景，针对所提出的两种不同组网方式进行了具体的仿真，并与GPS定轨相比较，得出了几点结论。     

北斗导航显神威 航天封片记历史

2010年1月17日零点12分,在西昌卫星发射中心,我国用长征三号丙运载火箭将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道,2010年宇航发射取得了开门红。按照总体规划,2012年前后,预计将有10颗以上的组网卫星完成为亚太地区提供导航、授时和短报文通信服务;到2020年左右将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。西昌卫星发射中心及有关航天单位为这次航天任务制发了纪念邮品,用它记录下北斗导航卫星的组网和推进的步伐,让航天纪念品来记录这段历史吧。     

激光无线能量传输接收装置研究

通过对激光无线能量传输过程中影响接收装置效率的因素进行分析,结合光电池最优布局和最大功率跟踪技术,提出一种高转换效率的激光无线能量传输接收装置,实现接收装置转换效率不受负载阻抗的影响,研制出转换效率高达29.6%的激光无线能量接收装置。     

北斗三号卫星综合电子系统设计

作为在轨网络化与智能化信息处理的中心,北斗三号卫星综合电子系统采用分级分布式网络体系结构,以网络化、扩展性、高可靠为原则,实现星座复杂业务信息统一处理和共享。基于标准空间链路协议、空间子网与星内子网分级网络拓扑实现通信网络化,基于接口标准化实现软硬件模块灵活扩展,基于分级故障检测与处置、功能与信道容错、可靠重构与维护及自主健康与任务管理技术保证卫星服务连续性。工程实践表明,北斗三号卫星综合电子系统有力支持分组分批研制及长期可靠智能自主运行,为未来大型复杂航天器电子信息系统的设计提供参考。     

基于北斗导航卫星系统的应急卫星通信链路接入技术研究

为解决应急通信卫星终端与主站建立通信链路过程中,卫星通信终端不能实时获取主站分配的接入参数导致通信链路建立失败的问题,本文提出了一种利用北斗RDSS(卫星无线探测服务)的通信功能实现应急通信卫星终端自动实时接入主站的方法。经过实际系统验证和测试,本文利用多种通信手段的融合协作技术较好的解决SCPC(单路单载波)点对点应急卫星通信终端在无常规通信网络环境下接入主站的问题。