申報單位：綜合時空網(wǎng)絡與裝備技術全國重點實驗室

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：蔚保國、鮑亞川、王振華、李志國、徐如、謝松

一、案例簡介

廣域大范圍天空地協(xié)同定位與監(jiān)視是國際應急救援的重要發(fā)展趨勢。我國提出2035年構建中國特色 大國應急體系發(fā)展戰(zhàn)略，這一目標實現(xiàn)面臨著“廣袤國土難覆蓋、空天地目標難支持、多重救援力量難協(xié) 同”的巨大挑戰(zhàn)。迫切需要充分發(fā)揮北斗全球衛(wèi)星導航+地面移動通信網(wǎng)絡兩大基礎設施一體融合優(yōu)勢，開展天空地多層空間協(xié)同定位監(jiān)視技術攻關，實現(xiàn)我國廣域應急定位監(jiān)視裝備創(chuàng)新超越，刻不容緩。項目 團隊歷經(jīng)八年艱苦攻關，完成了北斗天空地協(xié)同定位監(jiān)視關鍵技術研究與裝備研制，在我國航天、航空、 地面大范圍救援發(fā)揮了不可替代的作用。項目形成國內首個天空地協(xié)同定位監(jiān)視系統(tǒng)，解決了我國廣域應 急定位監(jiān)視領域長期存在的3大痛點：航天目標定位監(jiān)視與應急搜救手段長期缺乏，目標回收風險高代價 大；通航及直升機廣域范圍定位不連續(xù)，監(jiān)視有盲區(qū)，安全存隱患；復雜地面環(huán)境定位監(jiān)控網(wǎng)絡難覆蓋， 無法實施大規(guī)模協(xié)同有效救援。獲授權專利20項，軟件著作權5項，發(fā)表論文31篇，獲定位導航領域學 會及展會獎勵12項。項目填補多項定位監(jiān)視技術空白，獲評中國科協(xié)135項“2019前沿領域科技成果” 之一，促進我國定位監(jiān)視技術實現(xiàn)了從區(qū)域分散管控向天空地體系管控的重大科技進步和跨越。

二、技術方案

北斗天空地協(xié)同定位監(jiān)視系統(tǒng)是從廣域精準、通用普適的定位監(jiān)視能力構建需求出發(fā)，以“北斗

RDSS+RNSS+通信網(wǎng)絡”三合一為核心，研發(fā)具有“一體化網(wǎng)絡+多模態(tài)終端”特征的北斗天空地協(xié)同定 位監(jiān)視系統(tǒng)。一是面向天、空、地平臺定位管控需求，研發(fā)“系列化”微終端，最大程度拓展應用對象與 場景；二是打通北斗位置報告與多體制通信網(wǎng)絡鏈路，構建定位監(jiān)視“一體化”網(wǎng)絡；三是整合天基地基、 導航通信、前端后臺資源，形成“體系化”天空地協(xié)同定位管控能力。項目設計了基于北斗系統(tǒng)的天空地 協(xié)同定位監(jiān)視與管控體系架構，構建基于“一體化網(wǎng)絡+多模態(tài)終端”的定位監(jiān)控系統(tǒng)，打通定位監(jiān)視“地 域孤島”和“網(wǎng)絡阻隔”,實現(xiàn)針對天空地目標的一體化定位監(jiān)視與快速協(xié)同管控能力。

1)研發(fā)航天、航空、地面多模態(tài)定位監(jiān)視終端，依托北斗RDSS構建網(wǎng)云端協(xié)同的統(tǒng)一定位監(jiān)視與

調度系統(tǒng)。支持實現(xiàn)天空地統(tǒng)一的定位態(tài)勢管控與分析，并支持協(xié)同定位態(tài)勢、調度指令向各單元下發(fā)。 面向火箭回收任務實現(xiàn)天空地協(xié)同定位搜索，將載荷搜尋范圍從2千平方公里減小到0.04平方公里，從火 箭下落到空地聯(lián)合搜索啟動的時間由3小時減小到10分鐘，極大程度降低了公共風險，提高了搜索效率。

2)創(chuàng)新北斗RNSS/RDSS定位通信一體化網(wǎng)絡技術，提出了北斗語音短報文新型業(yè)務模式，拓展定位 監(jiān)視與指控業(yè)務類型?；谡Z音信號實時高壓縮優(yōu)化及信息拼接技術，設計實現(xiàn)了基于RDSS的分幀語音 短報文傳輸。解決了傳統(tǒng)RDSS終端只支持短報文/位置報告?zhèn)鬏敚瑑H能滿足低限度的應急搜救需要的問題 局限。拓展了北斗RDSS定位監(jiān)視業(yè)務類型，滿足了天空地協(xié)同搜索救援中行動指揮、群組協(xié)同以及災害 狀態(tài)反饋等復雜信息溝通的需求。

基于航天、航空、地面多模態(tài)定位監(jiān)視終端、基于北斗RDSS的通導一體廣域定位監(jiān)視網(wǎng)絡及云端管 控調度指揮平臺完成系統(tǒng)構建，實現(xiàn)了多個首臺套定位監(jiān)視終端與能力創(chuàng)新。

三、創(chuàng)新亮點

1)空天目標定位監(jiān)視：創(chuàng)新地提出了空天復雜運動目標閃拍式定位和短報文自適應回傳機制與方法。 火箭下落時出現(xiàn)的旋轉和姿態(tài)翻滾等現(xiàn)象造成信號不連續(xù)、發(fā)射指向不明、多普勒過大無法入站等難題， 通過多天線聯(lián)合信號處理、預測多普勒以及多用戶卡盲發(fā)射等策略進行解決，填補了我國空天目標回收定 位監(jiān)視技術空白。創(chuàng)新提出基于非連續(xù)衛(wèi)星信號接收的閃拍式導航定位策略；創(chuàng)新提出箭載單跟蹤環(huán)路多 天線信號同時處理策略；創(chuàng)新提出“接收多普勒計算+多星多普勒預測”相結合的短報文發(fā)射頻率入站補 償策略；創(chuàng)新提出“北斗短報文多用戶虛擬卡+多天線盲發(fā)+多波束兼容”策略。

2)航空定位監(jiān)視新技術：將北斗RNSS、RDSS技術應用在機載廣域安全定位監(jiān)控，突破了北斗信號

抗旋翼遮擋、跨頻段射頻信號收發(fā)一纜通、北斗/通信網(wǎng)/ADS-B多源融合安全監(jiān)控等技術，顯著提升航空 定位監(jiān)視覆蓋范圍。提出了旋翼遮擋環(huán)境下北斗信號收發(fā)模型和抗遮擋方法；創(chuàng)新提出了基于短幀結構的 航空定位監(jiān)視數(shù)據(jù)壓縮方法與傳輸協(xié)議。

3)定位監(jiān)視混合組網(wǎng)技術：基于北斗RDSS混合組網(wǎng)的廣域+局域協(xié)同定位監(jiān)控網(wǎng)絡技術。打通廣域 北斗位置報告與局域網(wǎng)絡鏈路，實現(xiàn)北斗RDSS與移動自組網(wǎng)、地面移動通信網(wǎng)絡高可靠混合組網(wǎng)，提升 定位監(jiān)視與協(xié)同搜索組網(wǎng)通聯(lián)能力。創(chuàng)新提出了北斗RDSS與移動通信/WiFi的混合網(wǎng)絡路由尋址技術； 首次提出基于格基約減的多址干擾消除技術，大幅提升局域定位監(jiān)視網(wǎng)絡多址接入能力。