星载微波云、降水雷达技术现状与展望

云和降水对全球的水和能量循环至关重要,是维持地球能量平衡的要素之一。星载云、降水雷达通过对云、降水主动探测,能够全天时全天候获取全球云和降水三维结构信息,可有效弥补气象卫星被动探测的不足。首先对星载云、降水雷达开展需求分析,总结了当前我国气象卫星云、降水雷达探测能力的不足;然后介绍了国内外星载云、降水雷达发展现状,归纳出我国星载云、降水雷达需解决的问题;最后给出未来我国星载云、降水雷达的主要发展方向。     

面向北斗导航电文认证的符号级欺骗方法研究

针对目前的月面定位技术中成本高、观测时间长以及缺少可用定位信息的问题,开展了基于长期演进（LTE）基站的月面定位技术的研究,并引入了LTE技术,通过在月面布设基站为月面巡视器的实时定位提供了可行基础。提出了一种基于因子图优化的月面定位方法,通过融合月面基站的正交频分复用（OFDM）测距信息和巡视器自身的惯性导航信息,利用有限的月面基础设施,在较低成本的硬件条件下实现了月面巡视器的准确定位。仿真实验结果显示,该月面定位方法具有良好的准确性和鲁棒性。     

一种基于时间触发光纤通信网络时钟同步设计

为解决传统时间触发光纤通信网络(TTFC网络)的时钟同步拥堵问题,提出了基于改进型串行时间码(IRIG-B码)的TTFC网络时钟同步方案。该方案采用了改进型的IRIG-B码作为时钟同步方式,改进型的B码信号将同步周期和码元脉宽调整为传统B码的1%o,即改进型的B码信号为每毫秒1帧的时间串码,同时采用数据总线与时钟总线相分离的设计模式,避免了TTFC网络中发送端时钟与数据发生冲突的同时增加了对时的精度。为进一步验证方案的有效性,基于可编程逻辑器件(FPGA)逻辑设计搭建环境进行测试验证。最终试验结果表明,该方案能正确的进行数据收发,同时有效地避免了TTFC网络中的时钟与数据发送冲突,提高了系统带宽。     

机翼结冰生命周期的数字孪生软件系统

飞机巡航中的机翼结冰情况是关系到飞行安全的重大实际问题之一,如果能够实时监测甚至根据环境提前预测机翼结冰过程和状况,对改进机翼防除冰设计、规避飞行危险都具有重大意义。数字孪生技术作为5G信息时代中新兴的技术,为物理过程的虚拟呈现提供了新的思路与解决方案、同时数字孪生技术结合人工智能等技术,同样可以应用于飞机巡航中机翼结冰物理过程,对实时监测与预测提供了新的技术保证。从数字孪生的角度出发,以机翼结冰神经网络模型为切入点,设计实现了一款基于数字孪生和人工智能技术的巡航中机翼结冰二维过程快速呈现软件系统。软件获取飞机巡航结冰参数与飞行参数,运行结果能够利用动态显示方式,呈现飞机巡航中机翼结冰全生命周期。     

天象一号低轨导航增强系统研究与在轨试验验证

如何实现GNSS全球瞬时高精度服务一直是GNSS领域的迫切需求和研究热点。采用低轨导航增强技术体制,利用低轨卫星运动几何变化快的特点,解决GNSS精密单点定位快速收敛问题和性能提升问题,是GNSS高精度定位服务未来发展的重要方向。从全球瞬时高精度服务内涵出发,阐述了天象一号低轨导航增强试验系统的技术体制,包括系统工作模式、兼容互操作与通导一体化信号体制,以及实时自主定轨、快速高精度定位、完好性监测服务等。仿真试验和在轨试验表明基于低轨增强可在1min左右实现厘米级的高精度定位性能。     

基于5G的通导融合位置认证系统性能分析

随着无人化智能移动装备在工业、交通等安全敏感领域的普及应用,民用导航定位系统中的定位安全问题日益突出。位置认证是对终端的物理位置声明进行认证的过程,是导航定位安全技术的重要组成部分。基于第五代(5G)移动通信网络的通导融合位置认证系统具有覆盖范围广、认证精度高、用户容量大、建设运维成本低等多重优势。本文首先介绍了多基站位置认证系统的检测判决原理,提出了漏检平均距离的定义作为位置认证系统精度的量化评价指标。在此基础上,通过数值仿真分析了信号带宽、基站同步误差、信噪比对位置认证系统精度的影响,并利用5G信道模型评估了典型场景下的位置认证系统的性能。结果表明,在具备3个以上的视距基站时,基于5G的通导融合位置认证系统可以实现米级的位置认证精度。     

GNSS超快速产品在全球标准时间复现中的应用

为满足大跨度空间范围内的时间同步需求,对基于共视时间比对原理的标准时间复现系统进行改进,采用全视时间比对方法解决原系统应用基线受限的问题。考虑实时性的要求,使用全球卫星导航系统(GNSS)超快速产品(预测部分)提供卫星位置和卫星钟差,以尽可能消除广播星历和钟差对复现结果的影响。分析了常用的几家机构发布的GNSS超快速产品,并且结合复现系统的具体应用场景要求,研究了GNSS超快速产品的选择、下载和使用方法,以及使用时需要注意的关键问题,包括产品文件的更换以及产品的时间参考基准对标准时间复现的影响。     

毫米波通信定位一体化自组网资源分配技术

毫米波通信链路具有低延迟、高速率和高定向性的特点,能够实现高速率自组网通信和高精度节点定位。在通信定位一体化背景下,研究了毫米波自组网中的多用户资源分配问题。系统采用基于正交频分多址(OFDMA)的多用户通信定位一体化框架,推导了基于位置估计误差界(PEB)和方位估计误差界(OEB)的多用户定位性能准则和基于数据速率的通信准则,建立了时域和频域的资源分配优化问题模型,在保障链路通信速率的前提下,最优化用户的定位性能指标。为了求解上述混合整数非线性规划问题,引入广义Benders分解算法,将优化问题分解为主问题和子问题进行迭代求解,得到有效的资源分配结果,最后通过仿真验证了资源分配对定位与通信性能的影响以及算法的有效性。     

改进自适应抗差容积卡尔曼滤波多源室内定位

针对容积卡尔曼滤波在多源融合定位中存在跟踪能力不强和自适应能力差的问题,在传统容积卡尔曼滤波的基础上,提出了改进自适应抗差容积卡尔曼滤波算法。建立了基于新息的自适应判决准则与修正方法,使得滤波算法能够及时跟踪目标真实状态;引入抗差因子调节观测协方差矩阵,以减小观测值异常问题对滤波精度的影响;采用奇异值分解代替容积卡尔曼中的Cholesky分解,提高数值计算的稳定性。超宽带/惯性导航联合定位实验结果表明,与扩展卡尔曼滤波和容积卡尔曼滤波相比,改进的自适应抗差容积卡尔曼滤波定位精度更高,数值稳定性更好,增强了定位系统在粗差干扰下的鲁棒性。     

高稳定高可靠多平台兼容RTK精密定位系统设计与实现

针对RTK精密定位系统存在的稳定性差、可靠性低、系统兼容能力低等问题,提出了高稳定高可靠多平台兼容RTK精密定位系统设计方法。该系统基于冗余式方法设计GNSS定位单元,以提高系统兼容性;基于工作距离设计冗余式修正信息交互方式,并设计了基于ARM+DSP架构的AM5728实时解算RTK修正信息,通过复合型高速通信链路共享信息。以精密标定点为参考测试其定位精度并采用CEP评估其定位精准性,评估结果表明,CEP=0.0071m,说明定位精度高且可靠性好,解决了稳定性差、可靠性低、系统兼容能力低的问题,有效弥补了RTK精密定位系统领域受限的不足。