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基于北斗短报文通信的精密单点定位方法研究及软件实现

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基于北斗短报文通信的精密单点定位方法研究及软件实现

作者：杨润希哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

实时精密单点定位(Real Time Precise Point Positioning,RT-PPP)因仅需单台接收机、无需基站辅助、高精度等优势,被广泛应用于海洋高精度定位领域。受限于Inmarsat高昂的通信费用,RT-PPP难以满足海洋大众应用的使用需求。北斗短报文通... 详细信息

实时精密单点定位(Real Time Precise Point Positioning,RT-PPP)因仅需单台接收机、无需基站辅助、高精度等优势,被广泛应用于海洋高精度定位领域。受限于Inmarsat高昂的通信费用,RT-PPP难以满足海洋大众应用的使用需求。北斗短报文通信(Short Message Communication,SMC)的出现为全球海域高精度位置服务提供了新的解决思路。为此,如何利用短报文通信的低带宽、低频度传递状态空间表达(State Space Representation,SSR)卫星轨道及钟差改正数信息,进而实现高精度定位是基于短报文通信的实时精密单点定位亟待解决的问题。针对以上问题,本文的主要研究内容如下:(1)以实时精密单点定位为研究对象,详细研究了 SSR卫星轨道及钟差改正数的获取方式、信息格式与使用方法,得到当前北斗短报文通信无法做到实时传输SSR信息的原因。其次,利用SSR卫星轨道及钟差改正数产品和MGEX观测站数据,进行BDS/GPS系统动态RT-PPP解算。结果显示,东北天向平均误差RMS值分别为0.0458m、0.0286m、0.0605m,验证了利用当前分析中心的SSR轨道及钟差改正数可以实现厘米级的定位精度。最后,从状态域和定位域分析SSR更新时间对于卫星钟轨精度与实时精密单点定位的影响。经过SSR恢复得到的钟轨数据与IGS提供的事后精密产品对比分析,发现随着SSR更新时间在短时内增加,钟轨精度变化缓慢并整体呈现下降趋势,RT-PPP仍可实现厘米级定位精度。(2)针对北斗短报文通信低带宽难以传输SSR轨道及钟差改正数问题,本文提出了一种适用于短报文通信的SSR卫星轨道及钟差编码方式,即SMC-SSR,以实现卫星轨道及钟差改正数的传输。新的SSR编码方式将从改正数有效范围、分辨率大小、信息编码内容方面进行压缩,有效的将一颗卫星的SSR轨道与钟差改正数信息由原来的205bits～231bits降低为68bits,实现了短报文通信的低带宽对大容量SSR改正数据的传输。针对短报文通信频度低引起的SSR轨道及钟差改正数时延问题,本文提出多卡轮询播发的方式,以增加通信次数,使SSR的更新间隔保持在10秒,减轻由于SSR长时延导致的定位曲线波动现象。最后,利用观测站的数据进行基于区域、全球短报文通信的实时精密单点定位实验,实验结果表明基于短报文通信的RT-PPP可以实现分米级乃至厘米级定位精度,与网络通信方式下的RT-PPP定位精度一致。(3)针对现阶段海洋大众应用对于高精度导航定位的实时需求,本文利用Qt Creator平台设计并开发了基于短报文通信的SSR数据播发软件,并对团队现有的实时精密单点定位软件进行了二次开发。结合实验室现有的卫星导航设备进行实验测试。测试结果表明,BDS/GPS基于短报文通信的实时精密单点定位东向、北向、天向全都收敛到±0.3m以内。其中,东向误差RMS值为0.2352m,北向误差RMS值为0.0591m,天向误差RMS值为0.1180m,可以实现与基于网络通信的RT-PPP一致的定位性能。

关键词： RT-PPP 短报文通信 SSR重编码 BDS/GPS

一种适用于北斗短报文通信的天线波束指向算法

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电子与信息学报 2021年第10期43卷 2848-2853页

作者：张薇何宏伦王玮航天恒星科技有限公司北京100086

针对北斗短报文通信中载体天线波束指向北斗卫星的问题,该文提出一种天线波束指向算法。该算法根据载体所处的地理位置和姿态,计算出指向北斗卫星的天线波束指向角。根据载体天线的合成波束增益和所处地理位置的北斗卫星波束增益,选择... 详细信息

针对北斗短报文通信中载体天线波束指向北斗卫星的问题,该文提出一种天线波束指向算法。该算法根据载体所处的地理位置和姿态,计算出指向北斗卫星的天线波束指向角。根据载体天线的合成波束增益和所处地理位置的北斗卫星波束增益,选择出最优的北斗卫星,并将天线波束指向该卫星。该方法可以保证载体运动过程中,天线合成波束实时指向最优北斗卫星,最大限度地提高了北斗短报文通信性能。

关键词：天线波束指向北斗卫星短报文通信

北斗三号全球导航卫星系统服务性能评估:定位导航授时、星基增强、精密单点定位、短报文通信与国际搜救

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测绘学报 2021年第4期50卷 427-435页

作者：蔡洪亮孟轶男耿长江高为广张天桥李罡邵搏辛洁卢红洋毛悦袁海波刘成胡小工楼益栋北京跟踪与通信技术研究所北京100094 中国卫星导航系统管理办公室测试评估研究中心北京100094 北京卫星导航中心北京100094 中国电子科技集团公司第二十研究所陕西西安710068 中国交通通信信息中心北京100011 西安测绘研究所陕西西安710054 中国科学院国家授时中心陕西西安710600 中国科学院上海天文台上海200030 武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079

本文给出了北斗三号全球导航卫星系统定位导航授时、星基增强、精密单点定位、区域短报文通信、全球短报文通信和国际搜救共6类服务的测试评估方法,并利用实测数据对各类服务的核心指标进行了评估。结果表明,定位导航授时服务方面,空间... 详细信息

本文给出了北斗三号全球导航卫星系统定位导航授时、星基增强、精密单点定位、区域短报文通信、全球短报文通信和国际搜救共6类服务的测试评估方法,并利用实测数据对各类服务的核心指标进行了评估。结果表明,定位导航授时服务方面,空间信号测距误差0.23 m(RMS),空间信号可用性99.44%,空间信号连续性99.99%,PDOP可用性100%,B1C信号全球定位精度水平方向1.31 m、垂直方向2.13 m(95%),B1C信号全球定位可用性99.93%,B1C信号授时精度14.7 ns(95%);星基增强服务方面,定位精度水平方向1.03 m、垂直方向2.60 m(95%)、具有垂直引导能力的一类进近(APV-I)可用性100%;精密单点定位服务方面,定位精度水平方向0.17 m(95%)、垂直方向0.22 m(95%)、平均收敛时间9 min;区域短报文通信服务成功率99.6%,服务容量1530万次/h(上行)、935万次/h(下行);全球短报文通信服务成功率96.46%,服务容量40万次/h(上行)、21万次/h(下行);国际搜救服务方面,搜救信号接收成功率98.3%(发射功率37 dBm)。

关键词：北斗三号全球导航卫星系统定位导航授时星基增强精密单点定位短报文通信搜救服务性能

基于北斗三号短报文通信的终端监控平台的设计与实现

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基于北斗三号短报文通信的终端监控平台的设计与实现

低轨星座短报文通信中的扩频信号二维快捕优化与实现

第十五届全国信号和智能信息处理与应用学术会议

作者：梁冬李志文杨国赛张锡康中国兵器工业计算机应用技术研究所

随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,借助北斗卫星导航定位和北斗三号短消息服务、区域短报文服务,更多的北斗终端在运输车辆、海洋浮标等场景中得到应用。为解决北斗终端的监控及高并发条件下的系统稳定性问题,设计开发了基于北... 详细信息

随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,借助北斗卫星导航定位和北斗三号短消息服务、区域短报文服务,更多的北斗终端在运输车辆、海洋浮标等场景中得到应用。为解决北斗终端的监控及高并发条件下的系统稳定性问题,设计开发了基于北斗短报文通信的高可用终端监控平台。介绍了基础云平台的架构设计,终端监控系统的数据传输链路设计,介绍了终端监控系统的功能设计关键技术策略。

关键词：短报文通信北斗终端监控系统云平台

来源： cnki会议评论

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空间科学学报 2021年第6期41卷 976-982页

作者：张军郑立荣林宝军沈苑龚文斌帅涛复旦大学信息科学与工程学院上海200433 中国科学院微小卫星创新研究院上海201203 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海天文台上海200030

极弱信号、大多普勒动态变化条件下的接收机抗干扰、快速捕获同步技术是低轨卫星短报文数据通信的研究难点.本文首先分析了多普勒特性对低轨卫星扩频信号快捕的影响,讨论了现有各种捕获策略的优缺点.在此基础上提出双倍采样、补零的部... 详细信息

极弱信号、大多普勒动态变化条件下的接收机抗干扰、快速捕获同步技术是低轨卫星短报文数据通信的研究难点.本文首先分析了多普勒特性对低轨卫星扩频信号快捕的影响,讨论了现有各种捕获策略的优缺点.在此基础上提出双倍采样、补零的部分匹配滤波与快速傅里叶变换相结合的二维并行快速捕获优化设计方案,并进行了性能仿真分析,最后结合面向判决的同步技术,给出接收机原理样机捕获时间的实现结果.在给定前导码条件下,优化后的二维并行捕获平均时间为10ms,远低于常规扩频码并行捕获的秒量级捕获时间,可以较好地满足低轨卫星星座全球短报文数据突发通信及随遇接入需求.

关键词：低轨卫星星座短报文通信快速捕获直接序列扩频快速傅里叶变换

北斗C端应用迈出关键一步短报文通信服务“嵌入手机” A04

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北斗C端应用迈出关键一步短报文通信服务“嵌入手机”

4G和短报文通信在输电线路巡检中的应用研究

中国经营报

作者：裴昱

北斗在C端应用场景的拓展更进一步，通过其特有的短报文通信功能，实现了智能手机卫星通信能力。《中国经营报》记者获悉，北斗三号全球卫星导航系统可以“嵌入手机”，使用这类手机的终端用户可以在不换卡、不换号、不增加外部设备... 详细信息

北斗在C端应用场景的拓展更进一步，通过其特有的短报文通信功能，实现了智能手机卫星通信能力。《中国经营报》记者获悉，北斗三号全球卫星导航系统可以“嵌入手机”，使用这类手机的终端用户可以在不换卡、不换号、不增加外部设备的情况下，使用北斗系统特有的短报文服务。

关键词：短报文通信北斗卫星导航

来源： cnki报纸评论

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实验技术与管理 2016年第11期33卷 94-98,101页

作者：朱伟华宋宇王中宝李可吉林电子信息职业技术学院吉林吉林132021

为了摆脱我国定位系统主要依赖于国外的局面,设计了一种基于北斗定位技术的输电线路巡检系统。以Linux操作系统为平台,利用高速率的4G和北斗定位系统所特有的短报文相结合的通信方式。该系统可为巡检人员提供精确定位、导航、路径规划... 详细信息

为了摆脱我国定位系统主要依赖于国外的局面,设计了一种基于北斗定位技术的输电线路巡检系统。以Linux操作系统为平台,利用高速率的4G和北斗定位系统所特有的短报文相结合的通信方式。该系统可为巡检人员提供精确定位、导航、路径规划及路径回放等功能。经过多次测试,该系统稳定、可靠,抗电磁干扰能力强。

关键词：智能电网电力线巡检北斗导航定位 4G 短报文通信

基于北斗定位技术个人救生定位终端的研制与应用

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自动化应用 2024年第6期65卷 182-184页

作者：刘继海魏三喜樊智一陈鑫广州工业智能研究院广东广州511458

传统通信方式受限于移动通信信号的覆盖范围,因此,在紧急情况下,提供及时的救援变得更困难。为此,旨在开发一种基于北斗定位技术的个人救生定位终端,为广泛的户外活动提供备用通信和紧急救援手段,以最大程度地保障遇险人员的人身安全。... 详细信息

传统通信方式受限于移动通信信号的覆盖范围,因此,在紧急情况下,提供及时的救援变得更困难。为此,旨在开发一种基于北斗定位技术的个人救生定位终端,为广泛的户外活动提供备用通信和紧急救援手段,以最大程度地保障遇险人员的人身安全。为实现上述目标,通过系统硬件设计和系统软件设计研发基于北斗定位及卫星通信技术的个人救生定位的可穿戴式终端,并将该终端在广东、湖北、新疆等成功应用,大大提高了紧急情况下的救援效率和成功率。

关键词：北斗定位技术短报文通信应急救援

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中国“北斗”30年:闪耀星空,服务世界

风流一代 2024年第11期 58-59页

作者：易铭不详

古时候,北斗七星是人们用来辨别方向的重要指针。今天,我国自主研发的北斗系统,已成为全球导航领域的璀璨明星,中国“北斗”的“特异功能”。北斗卫星导航系统(以下简称“北斗系统”)是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后的第三个成熟的卫星... 详细信息

古时候,北斗七星是人们用来辨别方向的重要指针。今天,我国自主研发的北斗系统,已成为全球导航领域的璀璨明星,中国“北斗”的“特异功能”。北斗卫星导航系统(以下简称“北斗系统”)是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。该系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并且具备短报文通信能力。

关键词：短报文通信卫星导航系统北斗系统 GLONASS 全球导航北斗七星授时服务全球范围