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关键词： 北斗卫星导航系统   北斗系统   科技馆   系统工程   跨时空   北斗星   全面建成   三步走  

摘要： 北斗,一个极具中国特色的名字。浩瀚宇宙,古有自然“北斗”斗转星移、定向判季,今有人造“北斗卫星导航系统”(以下简称“北斗系统”)服务中国、服务全球,这是中国智慧的跨时空接力。2020年,北斗三号系统全面建成并正式投入使用,为全球提供服务,这标志着北斗系统工程“三步走”战略圆满收官,象征着中国北斗是世界的北斗,也是一流的北斗。

关键词： 无人机   大比例尺   地形图测绘  

摘要： 随着科技的飞速发展,无人机倾斜摄影技术作为一项重要的遥感技术,已经在大比例尺地形图测绘领域崭露头角。地形图是一种至关重要的地理信息产品,它们为城市规划、土地管理、自然资源管理以及环境监测提供了关键数据支持。本论文旨在深入研究无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用,探讨其优势和潜在的挑战。我们将分析其原理、数据处理流程以及实际案例,以展示其在地形图测绘中的潜在价值。

关键词： 铁路   北斗卫星导航系统   卫星导航定位基准站   快速静态测量   精度分析  

摘要： 复杂环境下由于卫星信号质量差等原因,常规地区的测量技术标准不具有适用性。为研究复杂环境下快速静态测量的技术方案,利用某铁路带状稀疏卫星导航定位基准站(Continuously Operating Reference Stations,CORS)综合服务系统,开展一系列快速静态测量实验,通过箱形图等方式,分析不同星座、不同观测时长下的测量精度。与铁路控制网的成果比较后发现,观测时长为5~25min且解算成功的前提下,基于CORS的GPS+BDS、单GPS与单BDS的快速静态测量成果计算的外符合精度差异较小,平面和高程中误差整体优于16 mm和45 mm,均可满足像控点测量精度要求;存在解算失败的情况,解算失败的像控点与其距CORS站的距离无显著联系,随着观测时长的增加,解算失败的时段数明显减少。此外,在相同观测时长下,基于CORS的GPS+BDS与单BDS模式测量精度较高,单GPS相对较差。对于复杂环境,北斗CORS系统在铁路快速静态测量方面替代GPS是可行的,建议快速静态测量时长在25 min以上为宜。

关键词： 全球卫星导航系统   北斗卫星导航系统   北斗系统   导航卫星   第三代   区域扩展   全球时代  

摘要： 北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国、俄罗斯之后的第三个成熟的卫星导航系统。中国自20世纪80年代开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路。2017年11月5日,中国第三代导航卫星顺利升空,它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。2018年,中国陆续发射了多颗“北斗”全球组网卫星。2018年12月27日,北斗系统服务范围正式由区域扩展为全球,北斗系统正式迈入全球时代。

ISBN: (纸本)9787030767967

关键词： 新型电力系统   北斗卫星导航系统   地理信息   时空底座  

摘要： 随着数智化电网建设的深入，传统信息化管理已难以满足电网对多元数据在“时间-空间-状态”的精准感知与实时控制需求。新型电力系统对高精度时空服务提出更高更紧迫的要求，通过建设毫米级电力北斗位置服务网和纳秒级高精度电力北斗时频服务网两大基础设施，开发部署电力北斗智能综合服务平台，优化电网GIS平台及思极地图数据服务能力，构建能源行业最大北斗及地理信息服务基础设施。这些举措在电力业务各领域推广应用，赋予电网数据时空属性，提高巡检效率、防灾减灾能力，提高电网的安全性、稳定性和智能化水平。本文分析了高精度北斗时空服务如何助力电网数字化转型，并分享成效和经验，以供参考。

关键词： 通用航空   北斗卫星导航系统   模型构建   政策仿真   系统动力学  

摘要： 通用航空因为其“低、小、慢”的特点，面临着低空飞行时“看不见，呼不到，管不着”的监管盲区问题。北斗卫星导航系统能够提供有效的监视和服务手段，在通航领域的应用显得尤为重要。本文基于系统动力学，研究北斗卫星导航系统在通用航空领域的发展。　　第一，从动力和目标两种角度综合分析北斗系统在通航领域发展的影响因素。运用系统动力学方法，构建了北斗系统在通航领域的发展模型。根据现有研究对要素间关系进行分析，明确了系统的边界和关键变量，绘制了因果反馈回路图和系统流图，并应用Vensim PLE软件进行了模型的仿真预测和历史性检验。仿真结果显示，GDP、航班正常率和低空飞行服务系统运行效率三个关键变量呈现持续增长趋势，这表明北斗系统在通航领域的发展对整体经济和通航产业具有积极作用。历史性检验也验证了模型的有效性和准确性。　　第二、根据模型的仿真结果来看，北斗系统在通航领域有很大的发展空间，但尽管应用规模呈现稳定的增长趋势，后续仍会出现发展动力不足的问题。因此，本文深入研究了政府、低空飞行服务系统内部和社会环境三方面的因素对北斗系统在通航领域发展的影响，提出一系列政策建议。这些建议涵盖了政府政策、研发投入、配套设施建设、人才培养和市场需求等方面，为以后的政策制定提供了一定的参考。

关键词： 电子海图   北斗卫星导航系统   态势感知   KD-tree  

摘要： 近年来,世界各国的战略发展方向逐渐在海洋上铺展开来,全球航运规模持续扩大,其安全性问题尤为重要。依托船舶导航系统将船舶态势数据实时显示于电子海图界面,可有效提高导航信息的可靠性和实时性,减少船舶航行安全事故的发生。本文依托于实际应用项目,针对船舶导航专业助航设备电子海图显示信息系统与北斗实时远程大规模船舶航行态势数据融合显示过程中存在的一系列问题进行了以下研究: 首先,设计了北斗远程实时态势感知电子海图系统整体架构。针对电子海图显示与信息系统涉及到的各项国际标准进行分析,并结合实际需求及现存问题设计整体系统架构,确定开发环境及开发工具,解决大规模船舶航行态势数据及电子海图数据实时解析显示问题。 其次,设计并实现了标准电子海图数据光栅化算法。通过OGR库对原始数据进行解析并设计数据存储结构,按S-52国际标准对电子海图进行符号化指令匹配,通过墨卡托投影变换进行坐标转换及归一化并进行海图渲染。解决S-57标准电子海图数据解析及渲染困难的问题。 再次,设计并实现了人机交互界面及实时船舶态势信息显示算法。通过Win Forms平台设置电子海图显示控件及其他用于实现人机交互功能的控件,对航行态势数据进行分析并根据其建立数据库,并为大规模的模拟北斗航行态势数据设计基于KD-tree的缓存结构和基于Range-KNN的数据检索算法。为保证数据显示实时性与准确性,设计新增删除机制,并基于平衡树思想对缓存结构进行改进,提高了数据检索准确性及实时性。 最后,对系统进行整体测试。对电子海图各项人机交互功能进行测试,并以系统对于数据库中航行态势信息的解析显示速度为指标测试系统,分析平衡树思想引入的必要性。经整体测试验证,本文设计的系统可以准确将电子海图矢量数据光栅化,并基于光栅电子海图实现各项人机交互功能,以较短的响应时间实时显示大规模北斗船舶航行态势数据。系统可应用于大规模船舶态势数据与电子海图融合显示,提高用户态势感知能力。

关键词： 北斗卫星导航系统   观测质量   完好性监测   多参考一致性检验  

摘要： 全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)能通过对伪距/载波相位等卫星观测量实施差分手段获得实时性强、精度高的定位结果。然而差分定位的精度和可靠性高度依赖于参考站播发的差分信息,当参考站受干扰影响时,其播发的差分信息将带有严重的测量误差,导致定位性能降低。因此地基增强系统(GroundBased Augmentation System,GBAS)和海基联合精密进近系统(Joint Precision Approach and Landing System,JPALS)等要求高可用性、高可靠性的系统引入完好性监测算法,在平台上布设多台接收机使用多参考一致性检验技术(Multiple Reference Consistency Check,MRCC)实现对各接收机观测质量的监测。北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)由于其独特的异构星座设计,不同轨道的卫星观测量之间存在差异,而现有的MRCC监测算法并未厘清BDS不同类型卫星在不同高度角下的观测量误差分布,无法完全适配北斗系统。 基于上述分析,本文针对传统MRCC算法应用于BDS时存在故障监测灵敏度较低的问题,综合考虑北斗不同卫星类型观测质量的差异性特点,根据误差的实际分布情况,提出一种面向BDS异构星座的多参考接收机一致性检验技术,增强系统对异常观测量的探测能力。具体研究如下: (1)依据北斗异构星座设计,对不同类型的卫星开展观测量质量分析。针对地球静止轨道(Geostationary Orbit,GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Orbit,IGSO)卫星和中高地球轨道(Middle Earth Orbit,MEO)卫星的观测质量差异问题,基于误差源分析从数据完整率、载噪比、周跳比、多径效应等多维度对三类卫星进行了全方位的观测量质量评估,通过对比实验结果,验证了GEO、IGSO、MEO三类卫星观测量之间的差异。 (2)面向GBAS、海基JPALS场景,开展适配北斗异构星座的伪距/载波相位MRCC算法研究。首先针对各参考接收机观测量中接收机钟差、整周模糊度等不一致项对监测过程的干扰,借助GNSS误差与时空高度相关的特性,使用差分手段对卫星观测量进行预处理从而消除不一致项;随后根据不同卫星在不同高度角下的误差分布,采用分区网格化构建思想,构建精细化阈值模型,得到更适用于北斗异构星座的MRCC监测算法。在实验中人为地在测试时段内的全部可见卫星上加入阶跃、缓变、加速度等典型故障,比较传统方法和改进方法的故障探测性能和定位改正效果。实验结果表明,改进方法相对传统方法对故障测试的灵敏度更高,能够更快地探测到故障;在故障情况下,伪距差分定位精度较未排除故障时整体提升35.00%,较传统方法提升19.10%,实时动态定位技术(Real-time Kinematic,RTK)整周模糊度固定率较未排除故障时提升36.81%,较传统方法提升0.47%。

关键词： 北斗卫星导航系统   超宽带   连廊场景   基站选址算法   联合定位算法  

摘要： 连廊广泛存在于医院、监狱、博物馆、商业区等场所中,成为对特殊病人和服刑人员活动轨迹监测、商品文物实时监控不可或缺的定位场景,因其定位环境与物理结构的复杂多样,北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)的定位信号强度易衰减,易受到阻挡或反射,导致定位精度降低或定位失败。超宽带(Ultrawideband,UWB)作为一种抗干扰、抗多径能力强的室内定位技术,可最大程度降低因多径效应以及干扰带来的定位误差,同时其伪卫星定位方式可以改善卫星几何构型,补足连廊场景下的BDS定位观测量,满足高精度定位需求。论文设计面向连廊场景的BDS/UWB联合定位系统,并进行多种干扰情况下定位性能的仿真实验,不仅实现BDS/UWB定位数据有效融合,还可保证定位精度的准确性以及定位过程的稳定性,实现连廊场景的高精度定位。论文研究的主要内容如下: 首先,阐述BDS与UWB定位数据融合处理的基础原理。根据定位场景特殊性以及数据耦合方式,筛选出BDS、UWB的定位方法;分析BDS、UWB定位过程面临的误差源,确定误差校正模型,构建BDS、UWB各自的定位观测方程;阐述坐标转换与定位性能评估方法,为后续算法改进提供衡量指标。 其次,研究UWB定位基站的选址算法。针对UWB定位基站选址对定位精度的影响大于测量噪声及快衰落效应的问题,仿真分析UWB定位基站选址、数量对定位性能的影响。构建粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法与UWB定位基站选址之间的函数映射关系,针对传统PSO算法存在单目标优化以及存在局部最优解、收敛速度慢的问题,提出一种基于改进粒子群算法的UWB定位基站选址算法,筛选出最优变异概率为0.6,得出的UWB基站选址方案的定位精度相比传统PSO算法至少有2%的提升。 然后,建立BDS/UWB综合观测方程,实现两种定位数据的融合,并对不同卫星遮挡程度下的BDS/UWB联合定位系统进行定位性能分析。限制不同遮挡程度的卫星定位环境下UWB定位基站的选址范围与基站数量,验证改进PSO算法在BDS/UWB联合定位系统中进行UWB定位基站选址的可行性,实现BDS/UWB联合定位系统几何构型的改善,相比较4BDS单独定位时引入UWB后,定位精度分别有60.06%、53.3%、47.64%、27.12%的提升。 最后,研究BDS/UWB联合定位算法。针对现有联合定位算法难以应对定位过程中持续干扰的情况,提出一种基于自适应误差协方差阵的LS-KF定位算法,设置三种干扰环境对算法的定位精度、定位误差累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)进行评估。仿真验证该算法相比LS-KF、基于自适应卡尔曼增益的LS-KF算法在面对持续干扰时性能表现,所提算法相比其它两种级联算法定位精度约有86.52%、76.65%的提升,当CDF达到90%时,所提算法相比其它两种级联算法约有90.03%、80.7%的提升。