基于BDS短报文服务的海流机-岸基通信

为了解决海流机海上作业的工况监测和海流机与岸基的远距离通信及数据传输困难等问题,选择将北斗卫星导航系统（BDS）应用到海流机在海上的定位和通信中. 分析海流特点和海流机的几种常见工况. 介绍基于北斗卫星导航系统-卫星无线电导航业务（BDS-RNSS）的海流机定位原理和BDS的短报文通信特点. 将“位拼接-LZW”双重数据压缩应用到短报文通信系统中. 设计一种适用于海流机通信的主控制系统并拟定海流机和岸上用户终端之间的通信方案,旨在提高通信效率和增大数据传输量.      

BDS在浮式自供电消波堤通信中的应用

为实现对浮式自供电消波堤的工作状态以及采集的水质信息进行收集控制,设计了基于北斗卫星导航系统(BDS)的浮式自供电消波堤通信系统．此系统旨在帮助网箱养殖用户利用消波堤结合通信系统,更好地实现对养殖网箱的保护以及对网箱周围水域水质的监测．通信系统利用BDS的无线电测定业务（RDSS）工作模式,采用定制的数据通信协议,实时定位消波堤位置、传输各类传感器采集到的信息以及用户指令．结合岸基服务器或工作站,实现对消波堤实时、全天候的监控,提高对浮式自供电消波堤的可控性．      

基于BDS反演海上气象要素的研究

海洋大气环境对舰船航行及作战有至关重要的影响,海上空中气象信息的获取依赖于探空手段的发展,然而舰船海上探空技术受制于常规方法和仪器设备的局限性而存在诸多现实问题,大大降低了舰船远海航行安全性及舰载武备的使用效能。本文针对该问题提出舰基BDS反演海上气象要素技术,研究基于地基BDS气象要素反演理论实现海上舰基反演技术的可行性,分析了海上反演气象要素存在的主要问题,并对解决相关问题的关键技术提出了研究设想。      

风云三号C卫星星载GPS/BDS实时定轨分析

随着北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的建设与运行,低轨卫星开始搭载GPS/BDS双系统接收机以实现卫星轨道确定.利用风云三号C(FengYun-3C,FY3C)卫星星载GPS/BDS双频伪距与载波相位观测数据,设置4种仿真试验方案,分别进行星载GPS/BDS在轨实时定轨数据处理,重点进行BDS观测数据对伪距实时定轨和载波相位实时定轨的精度影响分析和算法耗时分析.结果表明,采用伪距观测值,可获得1.0m的位置精度和1.0 mm/s的速度精度;采用载波相位观测值,可获得0.3 m的位置精度和0.3 mm/s的速度精度,且引入BDS观测值后,伪距实时定轨精度降低,相位实时定轨精度有所改善.     

BDS不同服务体制下授时模型差异研究

随着北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网发射完成,BDS逐步实现了向全球用户提供基本导航（卫星无线电导航业务(RNSS)、向中国及周边区域用户提供区域短报文通信（卫星无线电测定业务(RDSS)、星基增强(SBAS)等服务的“三步走”规划．为研究BDS不同服务体制下的授时差异,本文从时空基准、授时精度检核、设备时延、卫星健康状态等方面,分析了基于已知位置的BDS RDSS单／双向授时、RNSS单／双频授时及SBAS单频授时模型差异,并给出了基于本文授时模型下的BDS不同体制授时精度,以为利用BDS进行授时服务的用户机研制、生产、测试和检验提供参考.      

BDS精密单点定位在海洋石油钻井平台动力定位系统的应用研究

深水动力定位(DP)石油钻井平台依赖于高精度的位置参考基准,精密单点定位(PPP)技术是提供海上高精度位置服务的首选方式。目前海上石油钻井平台DP系统所需的高精度位置参考基准以GPS为主。随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网,BDS实时PPP必将为全海域作业提供自主高精度的位置参考基准。本文就自主研制的BDS实时PPP产品开展实船应用研究,并接入南海作业的某DP系统。结果表明,相比于国外同类产品,收敛后的三维位置差异性小于50 cm,接入DP系统后BDS与GPS信息所占的权值一致,验证了BDS单系统实时PPP在海洋石油钻井平台DP系统应用的可行性。     

基于BDS的混合动力船舶节能研究

提出一种基于北斗卫星导航系统(BDS)的油电混合动力推进系统,柴油机和电动机采取PTH驱动方式,采用燃油和电能混合提供推进动力,可以依据BDS导航的航行区域以及航行速度选择不同动力源输出.经过燃油经济性和效益分析,与传统推进系统相比,应用基于BDS的混合动力推进系统,公务船运营成本降低26%,增加的初始建造投资成本3年内可以收回;金枪鱼延绳钓船综合节油15%~20%,通过节油方式可在4年内收回初始建造投资成本.基于BDS的混合动力系统可以增加推进冗余度,提高船舶安全性,具有良好的节能减排和节约运营成本的效果.     

北斗/GPS抗差移动窗口定权位移探测

蠕变状态下Kalman定位精度通常与观测值方差有极大关系,BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS组合观测值方差易受观测值权比精确度的影响。为了提高位移探测精度、缩短初始坐标收敛时间及降低监测成本,本文采用时钟同步双天线BDS/GPS接收机,在构建单频单差组合定位模型基础上,分别对GPS和BDS观测值等价权进行抗差处理,利用引入时间相关遗忘因子的Helmert方差估计,精确确定GPS与BDS观测值权比,最后通过实时更新观测值方差,实现扩展Kalman滤波的逐历元定位。试验结果表明,针对短基线(1km),BDS/GPS抗差精密定权Kalman方法可显著缩短初始坐标收敛时间,位移探测精度可达到亚毫米级,位移收敛速率与移动窗口参数基本成反比关系,适用于具有蠕变特征形变体的监测。     

不同时长的北斗精密单点定位精度分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)在南海区域的服务性能问题,该文基于无电离层组合实现了BDS精密单点定位算法。基于在我国西沙采集的BDS观测数据,利用我国iGMAS的北斗轨道和钟差产品,分3个不同时长(0.5、2、24h)对我国北斗卫星导航系统在中国南海区域的定位精度进行了分析。从实验结果可知,利用北斗卫星导航系统已可实现我国南海区域的高精度定位。     

星载BDS/GPS低轨卫星定轨精度分析

针对低轨卫星搭载BDS/GPS接收机实现定轨将成为定轨领域热点的现状,该文讨论了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨需要考虑的数学模型,阐述了实时定轨和精密定轨的模型差异。基于自主研发程序,利用高动态信号仿真器仿真的星载BDS/GPS数据研究了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨的可行性及其能达到的精度。试验结果表明,星载BDS/GPS实时定轨位置精度为1.19m,速度精度为2.35mm/s。GPS信号发生中断时即仅采用BDS观测数据进行实时定轨时,三维位置误差达到3.73m;星载BDS/GPS精密定轨位置精度为2.30cm,仅采用BDS观测数据进行精密定轨时,三维位置误差可达到8.26cm。     

基于BDS的海上运输监控系统设计

海上运输往往受到高温、高盐及高湿环境的影响,尤其是贵重和精密货物,在运输过程中容易出现损坏风险,因此研发了一种海上运输货物通讯监控系统;这对于海运质量的提升是十分重要的. 本文设计了一种基于北斗卫星导航系统(BDS)的海上运输监控系统,将物联网技术和BDS相结合,以实现对货物的实时监测、导航定位及通讯功能,并以多相流量计的运输为例详细阐述了系统的功能实现方式. 该系统可以作为减少货损成本,提高运输管理效率的工程化辅助工具.      

海洋应急指挥机动通信组网系统中多模融合无线通信技术研究

提出了一种基于智能通信网关的海洋无人平台多模融合无线通信系统技术,通过智能通信网关对天通卫星通信组件、北斗短报文通信组件、无线网格网络(MESH) 通信组件、远距离无线电(LORA) 通信组件、超短波通信组件、无线局域网(WiFi)通信组件、水声通信组件、光通信及电磁耦合通信组件等多模无线通信链路进行有效融合,在岸基数据中心→机动部署的水面母船(含无人艇、无人机)→机动部署的海洋浮标平台→机动部署的水下运动载体之间搭建了实时、可靠、无缝的、窄带与宽带通信结合的海洋全空间双向通信链路,达到海洋信息要素通过上述链路与岸基数据中心之间实现全天候、全天时、可靠、连续、双向信息传输的目标．      

虚拟通信媒介模式北斗CORS跨网服务无缝切换通信模型实现

目前国内各省市北斗CORS服务系统相互独立运行，不同省服务系统账户无法通用，在一定程度上影响北斗高精度位置服务的社会化应用范围。针对此难题，本文基于移动通信技术，提出了一种虚拟通信媒介模式的CORS跨网服务无缝切换通信模型，实现了用户跨省使用北斗高精度服务的无缝切换和实时获取高精度定位数据。该方法不改变目前各省市CORS服务业务流程，且用户无需重新注册账号，即可实现在不同省市使用CORS服务的无缝切换。经测试，该方法实现跨省切换并获得高精度定位数据的平均用时为9.029 s，可应用于多省市跨网服务及国家"北斗位置服务一张网"建设。     

利用无人船测量系统检测钱塘江护岸工程水下块石

水下块石检测与识别作为钱塘江海塘护岸工程的关键环节,对保障板桩施工工效至关重要。本文首先在研究无人船测量系统岸基通信、数据采集核心技术基础上,推导了NORBIT多波束声呐分辨率估计模型及附加块石粒径约束条件的最大波束开角、最小数据更新率、最大航速间的关系式和推荐值;然后结合钱塘江水下多波束扫测点云数据三维特性,对区域生长算法进行改进,以实现块石点云识别和提取。工程实践结果表明,优化的无人船测量系统多波束声呐参数可实现水下细小块石精准检测,能如实反映水下块石及周边微地形地貌真实情况,改进的区域生长算法能从众多河床点云数据中高效提取水下块石点云,为板桩施工提供准确的块石分布情况,具有很好的工程应用意义。     

北斗二代系统在测试场超视距通信指挥中的应用

为解决测试场试验中区域跨度大、精度要求高、目标批数多、超视距数据实时传输困难等难题,提出了利用北斗二代系统短报文通信功能进行超视距简短通信指挥。从通信技术指标、工作方式等方面介绍了北斗二代系统的通信技术特点,对北斗二代系统短报文通信与测试场传统通信方式进行了比较,最后,重点介绍了应用北斗二代系统在测试场进行超视距通信的设计方案,该方案在试验中得到了实际应用。     

基于BDS海洋上冰山踪迹监测方案设计

冰山亦被称为“海洋杀手”,其对在其附近海洋上航行的船舶构成很大的威胁。本文阐述了海洋上冰山的特性及其对海上船舶的危害,且研讨了基于北斗卫星导航系统（BDS）对海洋上冰山踪迹进行监测的方法并设法告知海洋上船舶冰山的位置,使船舶提前躲避冰山避免灾难的发生。文章研讨的结果亦可以为以后数字海洋的建设提供参考。     

北斗广域实时精密定位服务系统研究与评估分析

采用IGS、MGEX、北斗地基增强网的实时观测数据,研制北斗广域精密定位服务系统,实时生成北斗高精度轨道、钟差、电离层产品,提供厘米级北斗双频PPP、分米级单频PPP、米级单频伪距定位服务。对实时产品评估分析的结果表明:北斗卫星实时轨道与钟差产品URE统计精度约为2.0cm,实时电离层精度优于4.0TECU。采用全国分布的实时测站动态定位精度(95%置信度)评估分析表明:北斗双频PPP精度存在明显的区域特征,高纬度以及西部边缘地区的定位精度平面约0.2m,高程约0.3m;中部地区定位精度平面优于0.1m,高程优于0.2m,接近GPS实时PPP精度水平;北斗与GPS融合可以提高单北斗、单GPS的定位性能,尤其是显著加快了PPP收敛时间,收敛时间缩短到20min内。另外,除边缘地区外,北斗单频PPP实现平面0.5m,高程1.0m;北斗单频伪距单点定位实现平面2.0m,高程3.0m。     

基于BDS的水质检测仿生鱼控制系统设计

随着工业技术和机器人技术的高度发展,基于仿生学原理的机器人研究成为热点,仿生机器鱼作为一种水下航行器引起了许多科研工作者的兴趣.2020年,北斗卫星导航系统（BDS）全球组网新时代开启,本文针对定时定点采集水质数据耗费人力物力的问题,提出一种基于BDS的仿生鱼控制系统,实现对水质的远程检测,该仿生鱼系统由嵌入式控制板STM32作为主控制器,负责接收各类传感器的数据并且处理,基于BDS定位、导航、授时和双向短报文通信功能,实现仿生鱼自主游动、避障、定深水质检测和将数据实时传输到远程监控端等功能.该设计可以提高工作效率,具有较好的应用前景.