基于北斗卫星系统的深远海GPS波浪浮标数据传输研究

国家海洋技术中心研制的GPS波浪浮标仅需一个GPS接收机,无需其他辅助传感器,其功耗低、尺寸小、布放方便、测量精度高、适用于大范围的对波浪进行精细化观测.为了解决GPS波浪浮标在深远海应用中的数据传输问题,通过对比Argos、铱星、北斗三种卫星系统的特点,该设备优先选用了基于北斗卫星系统的数据传输方式.对系统构成、硬件电路设计、测量原理及数据传输流程分别进行了详细阐述.通过实验室实验和现场海上试验,特别是GPS波浪浮标在遭遇台风等恶劣环境下仍能正常通信,验证了北斗卫星系统在深远海数据传输上的可行与可靠性.     

SZF型波浪浮标中波高数字化检测系统设计

在海洋监测技术中,SZF型波浪浮标是一种无人值守的能自动、定点、定时地对海面波浪高度、波浪周期及波向进行遥测的小型浮标测量系统.在实验室生产过程中,过去一直是利用波浪旋转台对波高数据采集电路所获得的模拟信号直接绘制图形进行性能检测.伴随着计算机技术和微电子技术的发展,对浮标中波高数据采集电路的模拟信号数字化处理,通过串口和计算机相连,利用VC++良好的界面设计及Matlab强大的绘图功能,实现对采集到的波高数据进行实时显示,使我国波浪浮标的生产检测向智能化又迈进了一步.     

浅析高精度数字多用电能表自动化测试系统

<正>1高精度数字电能表检定概述高精度数字表实验室作为省级电网企业的最高量传机构,在数据传递的准确性和可靠性上担负着重要的角色。与此同时,数字多用表、多功能标准源的检定/校准数据也是计量测试领域的重要参数之一。高精度数字多用表还依赖于手动操作、人工读数校准、人工出具校准结果,已经不满足技术要求。近几年,国家对电网投入很大,现场监测用的仪表由原来的单一化模拟式仪表升级换代为现在的综合化数字式仪表,等级也随之升高,检测它们的标准表也随之升级为高精度数字多用表,因此每年省级电网下属单位送上来的数字多用表都在数百台甚至上千台,手动检定/校准工作量很大,同时数据的准确性和可靠性也存在一定的问题。     

北斗B1频点中频信号仿真系统设计

北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,属全球四大卫星导航系统之一,开展对北斗信号调制体制及北斗信号的研究具有重大意义。由于北斗卫星导航系统目前处于建设阶段,无法满足全球导航的实际应用需求,且基带信号处理中需要的动态航迹及弱信号环境下卫星中频信号不易获取。为解决此问题,通过对北斗B1频点信号体制及实现方式进行研究,对中频信号进行建模,进而对北斗B1频点中频信号仿真系统进行设计实现。仿真系统可完成基于设定卫星、航迹、载噪比、仿真时间的中频信号仿真并保存,为北斗基带信号处理提供可重复使用的中频数据。     

基于北斗定位的铁路现场安全防护系统定位技术研究

为了解决传统铁路现场作业人员安全防护系统所暴露出的作业人员及列车位置信息不能及时实时获知、防护状态交互性缺乏等问题,提出一种基于北斗卫星定位技术的安全防护方案,通过卫星定位技术实时定位现场作业人员及列车的位置信息,传送给车站管理系统,经系统分析将相关信息传送至现场作业人员手持终端设备,根据实际情况发出列车预警信息,从而实现安全防护的目的。聚焦防护系统高精度定位技术,分析卫星定位原理、分类及高精度卫星定位算法原理,基于STC15W4K56S4单片机搭建定位数据采集系统,为验证定位算法的精度,借助串口调试工具在上位机对比2种高精度定位算法：载波相位差分和伪距差分的定位精度。试验结果表明,载波相位差分定位算法具有更高的定位精度,可达厘米级,完全满足铁路现场作业人员安全防护的定位需求。     

基于卫星共视法的电网时频测量及同步技术

时间同步对电网的安全和管理有着重要影响,如何准确可靠地同步电网时间值得研究。为此,提出利用卫星共视技术进行电网时间频率的远程校准、进而实现电网时间同步的方法。首先,提出电力系统的四级时间频率溯源体系,明确了电网时间频率溯源关系。其次,研究建立了可以满足卫星共视要求的时间频率计量标准装置,依托标准装置,将卫星共视技术应用于电力系统时间频率远程校准中,利用卡尔曼滤波算法去除干扰,并分析了基于卫星共视技术的电网时间频率同步方法。为定量评价提出方法的有效性,研究了采用提出的方法进行溯源时的时间不确定度和频率不确定度。实验及分析结果表明,提出的方法可以实现时间频率量值的高精度远程传递,从而保障电力系统中的时间同步。     

北斗卫星系统在空间飞行器天基测控中的应用研究

鉴于北斗卫星系统在空间信息传输中的重要作用,结合我国空间飞行器发展现状及应用需求,对基于北斗卫星系统的空间飞行器天基测控技术进行研究。介绍了北斗卫星系统组成及应用前景,论述了天基测控技术在提高空间飞行器测控能力方面的巨大优势及国内外天基卫星资源的建设及发展现状,给出了基于北斗卫星的空间飞行器天基测控系统组成模型,并结合北斗卫星系统特点及空间飞行器特殊应用需求初步梳理了北斗卫星应用于空间飞行器天基测控需解决的“扩展服务接入”、“高速数据传输”、“信息安全传输”三项关键技术,最后通过北斗卫星通信链路试验表明性能指标满足空间飞行器天基测控需求。     

圆柱形浮标运动分析与仿真

圆柱型浮标通常作为海洋监测设备的稳定工作平台,对波浪激励下浮标的升沉运动位移和横摇角度会影响空中无线通信质量.针对浮标加强姿态稳定性要求,通过对浮标体在波浪中的受力分析、力矩与惯量分析,建立浮标运动传输函数模型,讨论浮标重力、设计尺寸对浮标运动的影响.通过浮标设计参数的调整,通过浮标固有的谐振频率与波浪激励的峰值频率分离,降低波浪激励对浮标运动的影响.计算了不同海况激励下浮标在垂直方向的升沉位移与水平方向的横摇角度,与实验数据验证仿真方法的有效性,在仿真的基础上,进一步给出了圆柱形通信浮标的设计改进建议,有效地提高了圆柱型浮标的稳定性.     

基于粒子群优化的北斗多星定位方法

北斗卫星导航系统是我国自主建设运行的卫星系统,向全球用户提供高精度定位服务是其重要功能之一。为提高北斗系统的定位精度,一类可行的方法是伪距定位算法。针对常见的伪距算法存在依赖模型、计算复杂等问题,提出一种基于粒子群优化的北斗卫星定位方法。首先筛选出大气折射误差大、对定位贡献小的冗余卫星,由此获取多颗可利用的北斗卫星;在此基础上,研究粒子群的初始群体和适应度函数,通过粒子群算法得到优化后的接收机位置。实验结果表明,该方法可以快速搜索出优化的位置;与常用的最大四面体法解算出的接收机位置相比较,定位精度可提高大约1.5 m。     

无人飞行器的北斗卫星组合导航算法研究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,为促进北斗卫星系统在导航方面的运用,降低我国导航方面对GPS的依靠,从而进一步降低成本,提高无人飞行器的导航精度,本文对捷联式惯性导航系统（INS）和北斗定位导航系统的组合导航算法进行了研究,通过惯性导航系统的原理和导航解算的过程,选择惯导系统和北斗系统的速度、位置差值作为观测量,建立组合导航系统的状态方程和观测方程,利用无迹卡尔曼滤波得到惯导系统状态量和惯性敏感器的误差,对惯导系统进行误差补偿,从而实现无人飞行器的高精度导航控制.并使用Matlab进行仿真,得出高精度的模拟输出轨迹.     

基于北斗高精度定位的重载铁路列检安全作业管理平台设计

设计了基于北斗高精度定位的重载铁路列检安全作业管理平台,实现列检车辆、人员的精准定位,降低列检作业风险。平台基础层通过基于FPGA的红外视频采集设备、基于北斗高精度定位技术的终端设备获取列检作业数据,经传输层各网络向支持层传输数据。在支持层高精度电子地图矢量化处理、实时差分动态定位等技术的支持下,应用层的列检作业目标识别模块调用Cstx小波融合算法解析北斗卫星信号,采用Hausdorff距离方法实现列检作业目标识别,列检作业安全预警模块调用矢量化处理高精度电子地图,结合日列检作业计划生成电子围栏,实现作业人员安全预警,由服务层管理人员实现平台的管理与维护。实验结果表明：该平台可实现列检作业目标的识别、精准定位及安全预警。     

高精度北斗卫星定位的尾矿库在线监测

利用高精度北斗卫星接收机作为主要测量设备再辅以其他传感器、通信网络、计算机服务器,建立一整套基于北斗高精度定位的尾矿库在线监测系统,其可用于远程自动化尾矿库安全监控、安全分析评价及安全预警管理,确保尾矿库的安全。     

基于双目视觉的室内定位标定新方法

随着全球导航卫星系统的发展,位置服务已经逐渐渗透到人们日常生活以及工作之中,并成为必不可少的一部分,越来越多的人开始习惯使用位置服务,并对其产生依赖,并且,室内导航定位应用需求日益增加;目前,基于多目视觉原理的室内定位导航技术已经成为众多技术领域的研究热点,且逐步成熟;室内导航定位中,为获取目标的准确位置,相机的标定过程是重中之重,标定精度对最终定位精度有着决定性作用;然而,当有气液界面存在时,由于不同介质折射率不同,视线在传播过程中将发生偏折,现有的线性标定技术不再适用,并成为制约室内特殊场景定位(如水下机器人作业)的主要技术障碍;针对有气液界面的条件提出了一种新的标定方法,对界面位置进行精确定位,并修正了线性针孔模型,能够有效解决有气液界面存在条件下不能准确标定的难题,克服了封闭体内测量时无法进行现场标定的困难;为验证标定方法的可行性与可靠性,进行了数值模拟,模拟结果显示,此方法误差较小,满足室内定位中的标定精度要求。     

基于正交频分复用的低轨卫星移动通信同步控制系统设计

低轨卫星移动通信信息存在复用保护间隔,为实现对传输数据信息的精准定位,设计基于正交频分复用的低轨卫星移动通信同步控制系统;设置电源管理模块,初步协调BDG—MF—OS型卫星终端与ZIGBEE无线数据传输模块,将卫星通信信息反馈至网络与显示模块,实现低轨卫星移动通信同步控制系统的硬件设计;建立同步信号模型,通过信号调制解调的方式,完善待处理通信信息的复用保护间隔与循环前缀,实现正交频分复用处理的关键技术研究;分包处理通信数据,借助已知的短报文通信模式,连接同步通信协议,完成低轨卫星移动通信同步控制;与北斗型通信控制系统相比,正交频分复用技术作用下,低轨卫星的移动通信能力得到强化,较好地满足精准定位传输数据信息的实际应用需求.     

Automatic on-orbit geometric calibration framework for geostationary optical satellite imagery using open access data

Due to a variety of factors, long-term on-orbit geometric calibrations must be performed on the geostationary optical satellite to meet the subsequent high-precision geometric processing requirements. Designing a fully automatic on-orbit geometric inspection and calibration process has great application value. In this paper, we use open-access geographic information data to achieve a more robust automatic on-orbit geometric calibration for the imaging characteristics of the geostationary optical satellite. Experiments with the high-resolution geostationary optical satellite GaoFen4. Results show that the process designed in this paper enables automatic on-orbit geometric calibration of the geostationary optical satellite and obtain high-accuracy calibration parameters, thus effectively improving the geometric positioning accuracy of satellite imagery.     

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究。先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位。测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。     

基于SM9标识密码的北斗安全传输协议研究

随着北斗卫星覆盖面越来越广和定位精度越来越高，北斗通信在需要定位和导航的行业中被广泛应用。针对北斗传输安全同时考虑到北斗传输特点，本文设计一种基于SM9标识符密码的北斗安全传输协议，在协商过程中减少北斗传输频次，提高协商完成速度，保证数据完整和安全可靠传输。     

基于无线数据的高精度超宽带定位方法综述

基于目前GPS、北斗定位系统因建筑物阻隔等因素而在室内定位效果不佳的情况,以超宽带(UWB)、WiFi、蓝牙等为基础的室内定位技术得到了广泛应用和快速发展,其中的UWB技术因其传输速率高、功耗小、抗干扰能力强和精度高等特点更是占据着重要的地位。从室内定位技术、UWB定位方法和UWB硬件设施3个角度对室内定位技术进行了分析和总结,针对构建室内定位系统,特别是以UWB技术为代表的高精度室内定位技术方法进行综合论述,并探讨了未来高精度UWB室内定位技术的发展方向。     

基于GPS浮标的高度计定标技术研究

20世纪90年代以来,卫星高度计在监测海平面变化、海洋环流、区域海面地形、气候变化等方面做出了巨大的贡献。但是,卫星高度计测量海面高度时都会存在偏差和偏移,需要进行定标。定标的基本原理是在卫星星下点位置处,卫星过境时刻现场测量海面绝对高度值,与卫星高度计的测量值进行对比,得到其偏差和偏移。利用自主设计的GPS浮标测量卫星过境时刻的瞬时绝对海面高度值,分别在山东石岛、海南清澜完成了4次针对HY-2卫星高度计的绝对定标工作。定标结果表明:(1)在岸基GPS基准站的支持下,使用自制的GPS浮标海面高程测量精度优于50mm,满足高度计定标检验的需求;(2)HY-2卫星高度计测量的海面高度测量值随时间产生了漂移,存在系统偏差;(3)通过使用Jason-2高度计数据对HY-2的相对定标和使用GPS浮标对其进行的绝对定标结果表明,HY-2绝对海面高度测量的精度可以达到国际先进水平。     

爆炸场冲击波压力测量及其传感器技术现状分析

爆炸场冲击波压力是衡量武器弹药毁伤威力的重要战技指标。针对冲击波压力测量及其传感器技术存在的问题,以压电式压力传感器为主,从爆炸场冲击波压力测量方法、压力传感器技术和压力校准技术等多个方向总结分析了国内外研究现状及发展趋势。介绍了常用冲击波压力传感器的特点以及结构特征,对比得出了国内外在冲击波压力传感器技术领域的差距,明确了传感器技术的发展方向。概述了冲击波压力传感器的校准方法,并分析各校准方法的不足,有助于推动我国新型战斗部的发展研制。