美国国家天基PNT概况

简要介绍美国国家天基PNT推出背景、管理机构、相关政策和PNT体系结构及对GPS系统的影响和GPS的改进活动,并从PNT政策和GPS系统的安全两个角度分析了PNT的安全。     

综合PNT体系及其关键技术

综合定位、导航与授时(PNT)的核心是不过分依赖GNNS,采用一切可以应用的PNT信息源实施全空域目标定位、导航与授时服务。本文分析了综合PNT需求,论述了综合PNT的基本定义和基本概念,分析了综合PNT所涉及的信息源,论述了综合PNT关联的核心技术,包括多源PNT传感器集成技术、多源PNT的数据融合技术。强调指出,综合PNT体系的信息源必须是"基于不同物理原理的多源信息";综合PNT的运控系统应该基于云平台,实现用户志愿者共同测控;用户终端或传感器必须"深度集成、低功耗";PNT服务信息必须是"智能融合或自适应融合"。综合PNT系统应该在统一时空基准下,满足服务的可用性、精确性、可靠性、连续性和稳健性。     

雾定位及其应用研究

全球卫星导航系统（GNSS）的发展促进了基于位置服务(LBS)的迅速普及,人们对高可靠、高可信、高精度定位、导航、授时（PNT）服务需求日益迫切．PNT是一个融合多类技术、包括多级系统的体系架构．围绕PNT服务体系优化,国内外学者相继提出了全源导航定位(All source positioning and navigation)、弹性PNT(Resilient PNT)、云定位(Cloud Positioning)等新的架构和技术体系．本文提出以具备通信、计算、存储、定位、感知等能力的异构定位资源为基础设施,通过智能管理与调度分布在不同地理位置的异构定位资源实现用户高可靠、高可信、高精度的PNT信息服务．并由此给出了雾定位(Fog Positioning)与泛源导航定位(Omnipresent Positioning and Navigation)的定义,指出雾定位的定义由分布式计算架构演化而来,强调构成PNT服务体系的架构;而泛源导航定位的概念是从定位技术的发展演化而来,强调利用可获取的泛在导航定位数据源进行协同融合处理,实现泛在定位的能力．在此基础上,通过与云定位比较,指出雾定位是云定位向用户端的延伸,是定位资源的泛在化实现,同时雾是一种动态的、弹性的云,因此雾定位是一种具备“弹性”性能的PNT架构．而泛在定位是PNT信息服务发展重要目标,雾定位给出了实现这一目标的潜在手段,即泛源导航定位．最后,结合城市环境、室内环境等复杂场景,研究了雾定位／泛源导航定位的基本服务模式．      

弹性PNT基本框架

描述了弹性定位、导航授时（PNT）的基本概念,给出了弹性PNT的基本定义,以及弹性PNT与综合PNT或多源PNT的关系,指出综合PNT是弹性PNT的基础;并将弹性PNT分解成弹性终端集成、弹性函数模型和弹性随机模型;讨论了弹性PNT终端集成策略与基本准则,强调多传感器的弹性集成必须依据优化设计准则,必须确保多信息源及多传感器的兼容与互操作;给出了弹性函数模型的概念模型,论述了相应弹性函数模型调整途径;阐述了几种可能的弹性随机模型优化策略,同时指出多源PNT信息弹性随机模型的改进与优化必须参照统一的方差因子;最后给出了基于弹性函数模型和弹性随机模型的状态参数估计方式。     

PNT智能与智能PNT

定位(positioning)、导航(navigation)、授时(timing),简称PNT,是人类在长期感知、认知宇宙与人类生存的关系后,产生的与经济、社会活动密切相关的时空位置概念。PNT也是地球上的物质、能量和信息经过亿万年进化出的感知、认知与时空位置相关的智能,称为PNT智能或时空智能。而智能是生命体为适应环境生存,通过一代代继承、演进而进化出来的趋利避害行为能力的总和,可称为自然智能。本文分析了依托于生命体物质基础的自然智能特性,在此基础上探讨了生命体PNT智能的特点;概述了人类研究生命体PNT智能的最新成果、趋势和启示。其中,交互智能和PNT智能等在生命体由低级向高级的进化过程中,特别是在智人进化并形成人类文明的过程中,起到了关键性的推动作用。随着自然智能、PNT智能、人工智能研究的深入推进和交叉融合,PNT技术发展也进入智能PNT阶段。本文着重阐述了智能PNT的概念、内涵和发展趋势,从PNT应用和时空信息基础设施建设两方面,探讨了其智能化热点方向的最新进展和影响。在此基础上,也提出了一些智能PNT发展的思考和展望。     

美国总统发布新的GPS政策令

白宫公布关于新的安全政策总统令，用级别更高的执行委员会代替原来的GPS部际执行部(IGEB)，并采取一系列措施防止GPS为敌对方使用，以及攻击美国的基础设施。2004年12月8日，布什总统授权发布基于空间定位、导航和授时(PNT)政策文件，代替克林顿总统政府以来已实施八年的总统指令(PDD)。美国的PNT执行委员会主任，由国防部和运输部副部长兼任，委员会负责IGEB原先承担的所有任务，组织、联合、举荐、促进系统的正常维持和现代化进程的需求。PNT执行委员会的成员和观察员，分别包括国务院、商业部、国土安全部(DHS)、科技政策办公室，以及国家经济委员会的官员。     

微PNT与综合PNT

综合定位导航授时是后GNSS(全球卫星导航系统)发展的必然趋势。本文侧重梳理微PNT发展需求和发展现状,分析与之关联的核心关键技术,论述综合PNT与微PNT的关系。强调综合PNT需要大量基础设施投入与建设,而微PNT侧重高技术传感器的集成应用。与现有文献思路不同的是,我们认为,为了实现各类传感器PNT输出结果的坐标基准统一和时间尺度一致,微PNT应包含多模GNSS和芯片级惯性导航和芯片级原子钟等定位定时组件,微PNT强调小型化、个性化、组合化服务终端;微PNT除各PNT组件的小型化外,还包括各组件的深度集成,各类数据的自适应融合和各组件的自主标校;当然,微PNT也强调各传感器信息的时空基准的统一。     

综合PNT场景增强系统研究进展及发展趋势

定位导航授时（positioning navigation and timing,PNT）是国家重要战略基础设施,目前中国已经建立了完善的北斗天基增强系统、地基增强系统、低轨增强系统,室内外定位技术蓬勃发展,但声光电磁等多种定位技术手段在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）拒止环境受到诸多限制,在深空、深地、深海三深空间综合PNT依然面临许多困难。近年来,数字孪生、实景三维等战略逐渐落地,三维场景为提高综合PNT的完好性、连续性、可用性提供了新的机遇。对综合PNT场景增强国内外技术现状进行了系统梳理,总结了综合PNT场景增强系统面临的挑战,阐述了综合PNT场景增强系统建设主体、服务层次、系统架构等基本框架,展望未来中国的综合PNT体系是以北斗PNT为核心,天基增强、地基增强、低轨增强、场景增强多源信息集成的服务于全空间的综合PNT智能服务体系。     

通导遥一体化深远海PNT基准及服务网络构想

从海底控制网设计、布设、测量、数据处理和海洋声速场构建几个方面介绍了海底控制网建设的现状。结合国家海洋战略需求和海洋大地测量技术发展,分析了现阶段海底控制网建设面临的问题:认为目前的海底网规模小,缺乏信息共享,功能单一;设计与布设原则未与控制网等级关联,多为定性描述,缺乏操作性;声速场精度和分辨率偏低;测量和数据处理仅考虑了海底控制点的定位问题,难以满足大区域、高精度海洋PNT（positioning, navigation, and timing）基准网建设需求。据此,利用海洋声道的远程通讯和测距定位能力,提出了建设联合北斗/GNSS（global navigation satellite system）定位和通信导航功能的通导遥一体化深远海PNT基准及服务网络的构想,针对该网络的功能和布放设计、高精度、高分辨率海洋声速场模型的构建、各类PNT基准点的测量和整体网平差处理、海底PNT基准点的自校准和自维护、覆盖水域的位置增强服务、目标和环境的遥测和感知服务等几个关键技术问题,提出了实施方法和设想,以期解决当前海洋控制网大区域建设面临的缺乏通讯、布网原则和测量方法不完善、功能单一等问题,为新一代高性能海洋大地测量及PNT导航定位服务网络的建设提供支撑。认为随着长距离布网优化设计、增强位置服务、精确授时和时间同步、远程通讯及网络功能的拓展和应用服务等难题的突破,所构想的网络体系必将引起海洋PNT建设的一次变革。     

GNSS/SINS/视觉多传感器融合的精密定位定姿方法与关键技术EI北大核心CSCD

全球导航卫星系统作为国家重要的空间信息基础设施,具备全球、全天候、高精度连续定位、导航和授时的功能,然而,到达地面的GNSS卫星信号非常微弱,存在遮挡、干扰和欺骗三大脆弱性问题,无法在电磁干扰、物理遮蔽等复杂环境下使用,为了保障国家PNT系统的坚韧性,提升导航与位置服务的能力,我国开始推进以北斗为核心的国家综合PNT体系建设,其中多传感器集成、多源异质信息融合是未来PNT技术的重要发展方向,也是从根本上解决单一导航系统局限性和脆弱性的有效途径,为了实现连续可用,精准可靠的PNT服务体系,迫切需要解决多传感器融合的精密定位定姿关键技术。论文主要工作如下。     

应急物流领域导航定位技术研究

本文针对应急情境下的物流业务特点和存在问题,给出了应急物流的概念、特征、流程,调研了卫星导航技术在国家级应急业务系统和物流行业级信息化系统中的应用现状、室内定位技术在物流配送中心和应急救援现场的应用情况,总结出应急物流业务中的导航技术面临的问题和挑战,结合未来导航定位授时系统(PNT)的发展,提出导航定位的安全可信技术、连续可用技术、终端设备的小型化低功耗技术将是未来应急物流应用的关键突破口,这些技术的进步将会促进应急物流领域对导航定位更广泛的需求和更深入的应用。      

综合PNT应用服务体系：概念框架、技术路线与应用展望

综合定位、导航与授时(positioning, navigation and timing, PNT)体系是我国数字化经济社会运行发展的重要支撑，以北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)为核心的综合PNT应用服务是我国未来时空信息领域技术与产业的发展重点.本文首先定义了“按需弹性可伸缩综合PNT应用服务体系”概念，提出了“一体白盒(软件定义节点)+统一网络(弹性可伸缩系统)+网信场图(智能运管服务)+智能博弈(复杂任务决策)”的应用服务框架，设计了“固基、强网、增效”的综合PNT应用服务技术路线，给出了“公网+专网+机动网”的综合PNT应用服务模式，并对应用前景进行了展望.未来以“北斗+低轨+5G+伪卫星+位置大数据”为核心的综合时空应用服务体系将为多层次、多领域用户提供北斗室内外泛在空间云端协同的精准位置服务，助力全社会数字化转型.     

中国大地测量研究进展(2019-2023)EI北大核心CSCD

2023年7月11日至2023年7月20日,第28届国际大地测量学和地球物理学联合会(The International Union of Geodesy and Geophysics,IUGG)大会在德国柏林举行。按照IUGG传统,国际大地测量协会中国委员会(CNC-IAG)组织国内十余家单位编写了“中国大地测量国家报告(2019—2023)”,分别总结了2019至2023年4年期间的中国大地测量各分支学科研究进展。本文主要归纳和总结了中国大地测量学科近几年的整体进展,侧重各领域代表性研究进展,主要内容包括基准框架、综合PNT与弹性PNT、重力场与垂直基准、GNSS精密产品、多源传感器组合导航和海洋大地测量6个研究方向。此外,结合国际大地测量及相关交叉学科的发展趋势,对我国大地测量学科未来发展提出了几点建议。     

PNT智能服务

定位导航定时(PNT)发展的重要方向是智能PNT服务.智能PNT服务必须首先感知用户PNT服务需求,以及用户所处的相关环境,进而实现多源PNT信息智能集成、观测模型智能优化及多源PNT信息智能融合,最终实现PNT信息的智能推送.本文从PNT智能感知、智能模型、智能数据融合到智能服务各个环节论述"智能PNT"的关键技术,并分析其内涵;提出PNT信息智能集成的"可用性准则",PNT观测函数模型智能优化的"可靠性准则",PNT多源观测随机模型优化依据的"不确定性准则",多源PNT信息融合的"精确性准则",PNT服务的"高效性准则"及高动态用户的"连续性准则".分析认为,综合PNT是弹性PNT的基础,弹性PNT是智能PNT的基础,智能PNT是PNT服务的重点发展方向.     

美国国家定位导航授时体系结构转型计划概况

简要介绍了美国国家定位导航授时体系结构实施计划的转型任务选择原则、转型路线图及相关任务、计划执行思路,及其在推进美国定位导航授时行业实现更强大的未来“目标定位导航授时体系结构”所起的作用.重点分析了美国国家PNT体系结构实施计划中的未来PNT技术发展方向与重点,为我国相关PNT技术发展提供参考.     

美国军用卫星导航用户装备发展现状及趋势

以美国军用卫星导航用户装备为主,对美国的GPS第一代、第二代、第三代典型用户装备现状进行分析,在此基础上总结了GPS用户装备的发展特点,并提出了GPS用户装备的发展趋势,为我国卫星导航终端设备的研制提供了一定的参考价值.     

卫星导航增强系统建设与发展

自卫星导航系统诞生以来,人们发展了多种增强技术和手段,并建立了大批增强系统,以满足用户更高精度和完好性的需求.由于卫星导航增强技术客观上晚于基本系统出现,且都是按需独立建立,因此不可避免地存在着"碎片"和"补丁"式发展问题,相互之间功能重叠,缺乏统一的规划和标准,未成体系化建设.本文回顾和总结了卫星导航增强技术的产生和发展历程,梳理了相关技术内涵与定义,并重点介绍了中国北斗卫星导航系统(BDS)增强体系的建设和发展情况.在此基础上,结合5G通信、低轨卫星等新兴技术,对卫星导航增强体系未来发展动态进行了展望和分析,并对未来北斗定位、导航与授时(PNT)综合服务中的增强体系建设提出了建议.     

联合SVM和HMM的水上/水下导航场景感知模型构建

导航场景感知是智能化PNT的重要特征,更是实现多场景无缝导航定位的基础。本文聚焦水上/水下导航场景,考虑电磁波的衰减程度差异将其细分为水上、浅水、深水3类场景,利用支持向量机(support vector machine, SVM)进行场景分类与识别,在此基础上,引入隐马尔可夫模型(hidden Markov model, HMM)表达导航场景切换,进一步提升场景识别可靠性。本文分别构建了基于结果联合(SVM-HMM1)及基于概率联合(SVM-HMM2)的水上/水下导航场景感知模型。实测分析表明,两种模型能够实现高精度场景感知,SVM-HMM1与SVM-HMM2识别准确率分别为91.36%与95.11%;与单一的HMM和SVM模型相比,联合模型在结果分类与识别上更为稳定,准确率提升约为0.95%～8.46%。     

全球导航卫星系统(GNSS)竞争格局和发展趋势研究

全球导航卫星系（GNSS）的概念在不断地扩大并深化，也引起了GPS、GLONASS和GALILEO系统之间的竞争，从而推进了技术进步和应用开拓，以及产业发展。本文主要结合三大系统近期进展和未来计划作一评述，并得出若干有益的结论。     

北斗导航不再遥远

卫星导航为何要有"中国造"国家安全不能依赖洋货 记者:一说起卫星导航,大部分读者马上就会想到美国的GPS系统,它在手机、汽车用户中的应用已很普及.很多人眼中,GPS几乎就是卫星导航的代名词,在这种局面下,我国为何还要发展建设自己的卫星导航系统?