世界科技研究与发展

《世界科技研究与发展》2023年第3期封面

WORLD SCI-TECH R&D

2023, 45(3): 0.

摘要 ( 69 )

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“卫星导航及应用”专题序言

陈俊平

2023, 45(3): 265.

摘要 ( 117 )

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低轨互联网系统在导航增强服务中的应用前景及挑战

张之学王德煊满小媛张益泽

2023, 45(3): 266-275. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.05.006

摘要 ( 194 )

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近年来卫星通讯技术迅猛发展，低轨互联网系统依托其传输速率高、能够进行大规模远程数据传输的优势，以及低轨星座自身具有的距离地球近、信号落地功率高、空衰小、几何变化快的特点，有望弥补卫星导航系统在播发速率和信号衰减方面的缺陷，解决当前传统卫星导航系统落地率较低和实时精密单点定位（PPP）收敛时间过长的问题。在具体工程实现上，低轨星座可发挥四个方面的作用：一是作为“天基监测站”实现当前全球导航卫星系统（GNSS）的信息增强；二是可作为“导航信息源”，实现信号增强和信息增强；三是作为卫星导航系统的补充和备份，独立维持时空基准；四是实现卫星通信业务与导航增强业务融合建设，在用户层次实现“通导一体”。将低轨互联网星座导航增强总体设计与GNSS 运行服务的现状相结合，实现优势互补，可提供覆盖面更广、精度更高、更加稳健的时空服务。本文简要介绍了国内外低轨卫星发展现状，分析了低轨卫星在导航增强方面特别是在广播星历参数设计和低轨星座构型等方面的关键技术，重点讨论了低轨卫星在天基监测信息增强、信号增强和通导一体方面的应用及效益，总结了低轨互联网卫星导航应用发展的前景及挑战。

伪卫星系统关键技术发展及其应用

唐文杰陈俊平

2023, 45(3): 276-284. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.03.002

摘要 ( 273 )

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全球导航卫星系统（GNSS）在隧道、室内、城市峡谷等复杂环境下服务性能明显降低。在此挑战环境下，伪卫星能用来生成和发送与GNSS 系统类似的信号，在GNSS 拒止环境下为用户提供位置、速度等不间断的导航信息。此外，可以将伪卫星体制调制成与GNSS一致，用户接收机实现伪卫星/GNSS同步接收，通过与GNSS、惯性导航系统等进行组合导航，实现复杂环境下的GNSS导航定位增强，有望在自动驾驶、室内导航、自动机器人等领域发挥重要作用。

云计算技术在北斗系统工程中的应用现状与发展趋势

赵黛岩刘蕾

2023, 45(3): 285-293. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.04.001

摘要 ( 220 )

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北斗三号系统是我国独立自主建设的全球导航卫星系统，云平台是其地面系统的重要组成部分，用于实现软硬件资源的统一管理、按需共享与实时动态调配。本文依据工程实践介绍了北斗三号云平台系统的架构及使用流程，总结了云平台建设过程中的代表性技术攻关情况以及系统上云后效能提升情况。针对下一代卫星导航系统服务种类多样、服务信息按需定制、服务能力安全可靠等趋势，从开发运维模式上提出了导航地面系统业务融合云原生技术的考虑；从基础设施结构上提出了分阶段实现导航地面云全面自主可控的建议。最后展望了下一代导航地面系统云平台架构，初步构想云架构由分散、独立云节点向一体化云转变，实现由云中心、网络、端共同组成的导航系统地面云，以进一步提升导航地面系统的运管效能和地面中心的容灾抗毁性。

GNSS RTK 定位技术的发展历程和机遇

宋伟毛威张益泽

2023, 45(3): 294-305. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.03.007

摘要 ( 208 )

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实时动态载波相位差分定位技术（RTK）凭借其算法简单、收敛快、定位精度高和可靠性强等优点被广泛应用于测绘、监测、导航等方面。随着全球导航卫星系统（GNSS）的不断发展和完善，基于GNSS 的RTK 技术在理论算法、工程应用、数据处理等方面也取得了巨大的进步。本文对RTK 定位技术进行详细综述，重点介绍长基线RTK 定位技术、多频多系统、部分模糊度固定算法、网络RTK 定位技术和单频RTK 算法的发展历程，总结了影响RTK 定位精度和可靠性的关键因素，并讨论了卫星导航系统的进一步建设以及传感器技术的不断优化，给RTK 技术带来的新发展机遇。

GNSS 轨道钟差产品综合综述

朱红玉陈俊平张益泽

2023, 45(3): 306-316. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.04.002

摘要 ( 193 )

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全球导航卫星系统（GNSS）精密轨道钟差产品是实现高精度精密单点定位（PPP）的前提，也是高精度GNSS应用的基础。综合GNSS轨道钟差能够有效提高产品的精度和稳定度，因此开展GNSS 轨道钟差产品综合方法研究，实现稳定可靠的轨道与钟差组合产品服务，具有重要研究意义和应用价值。本文首先介绍了GNSS星座与IGS服务中心概况，梳理出轨道钟差综合的函数模型及构建综合模型中的关键问题，在现有的动力学法和加权平均法两种综合方法的基础上系统地介绍加权平均综合法的整体流程以及加权平均的定权方式；归纳了GNSS轨道钟差产品多系统、事后、实时综合技术的进展，对综合产品精度及定位结果进行分析，并根据分析结果评估各综合方法；最后，介绍现有实时轨道钟差综合产品的现状尤其是精度，讨论GNSS实时轨道钟差综合目前存在的不足与面临的挑战，并展望了已有产品综合研究对GNSS 实时轨道钟差综合和实时精密单点定位带来的机遇。

高精度卫星激光测距在北斗卫星导航系统应用及发展

张海峰龙明亮杨华峰邓华荣程志恩吴志波孟文东秦思李朴黄勇张忠萍

2023, 45(3): 317-326. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.05.002

摘要 ( 171 )

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卫星激光测距（SLR）是卫星轨道测量中精度最高的一种技术，广泛应用于卫星精密定轨、卫星轨道精度检核、激光时间比对等，是导航系统卫星轨道精确测定的重要组成部分。本文结合中国科学院上海天文台SLR系统及北斗卫星国际激光联测，取得全球激光台站观测数据，为实施全球导航卫星系统联合研究提供了条件；发展了100 kHz高重复频率SLR 技术并应用于北斗卫星激光观测，标准点数据精度达百微米水平，有效提升了导航卫星激光观测数据质量；同时描述卫星激光测距技术在北斗导航系统其他应用情况，包括卫星独立定轨、广播星历精度检核、星地激光时间比对等。

地球参考框架建立的进展与非线性维持的思考

王茹圆陈俊平

2023, 45(3): 327-337. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.05.005

摘要 ( 131 )

PDF (1891KB) ( 350 )

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为实现毫米级地球参考框架，必须逐步完善高精度非线性维持技术。本文首先详细介绍了地球参考框架的建立进展，包括国际地球参考框架和历元参考框架的建立历程；然后对非线性维持技术的研究现状进行阐述，指出对地球参考框架非线性维持的两种思路，包括基准站非线性变化建模和历元参考框架建立。最后对构建毫米级地球参考框架提出展望，建议适当增加和完善地面监测网，特别是南半球欠发达地区，利用更长、更大范围的原始数据积累，完善现有框架；增加坐标非线性运动和地心运动的数据积累，并进行深入分析，从而建立精确的改正模型；尽可能准确识别坐标时间序列中的噪声，建立格网噪声模型，从而更加精准地分离真实信号和噪声。

北斗卫星导航系统在智能手机大众市场规模化应用研究

吴梦圈

2023, 45(3): 338-348. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2023.04.003

摘要 ( 134 )

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新时代下，北斗卫星导航系统迈入“以用促建、建用并举”高质量发展阶段，手机市场作为北斗应用反映最灵敏迅速、最灵活多变的大众市场，如何体系化设计在手机市场应用路径，事关北斗产业繁荣发展和国民经济发展全局。本研究从产业链、价值链、政策链等角度梳理分析我国北斗在智能手机大众市场规模化应用的现状和挑战，进而从供给侧、需求侧、环境侧等维度深入分析抑制规模化应用的主要问题，结合以美国GPS 为代表的其他全球导航卫星系统发展的有益经验和做法，提出北斗卫星导航系统规模化应用的政策建议。一是供给侧方面，高度重视企业主导作用，依托军转民技术为产业强核，重在提升满足需求的技术能力。二是需求侧方面，加大应用场景开发力度，积极培育锻造世界一流厂商，重在挖掘和升级需求。三是环境侧方面，逐步推广手机市场应用，宣传引导北斗品牌深入人心，重在加强消费者需求引导。

点吸式直驱波浪能转换装置优化方法综述

李永国覃灿郑丁健杜杰朱秋莹

2023, 45(3): 349-364. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.10.001

摘要 ( 130 )

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点吸式波浪能转换装置由于具有结构紧凑、转换效率高、建造难度小、综合性能高、投资成本少、不受波浪方向影响等优点，受到了学者们广泛的关注。点吸式波浪能转换装置按波浪能转换的方式分类，可将其分为机械式、液压式、磁流体式、直驱式等。本文将以点吸式直驱波浪能转换装置为研究对象，结合近20 年国内外关于波浪能转换装置优化问题的研究，综述了不同能量转换阶段中各功能部件的优化方法，包括能量捕获、能量转换和能量输出阶段。并对点吸式直驱波浪能转换装置今后的优化趋势进行了展望，同时提出了有关波浪能转换装置现存的关键性问题，为波能转换装置的优化提供一定的参考。

水下机器人在桥梁检测中的应用及其抗流性技术综述

宋佳玲刘爱荣周浩翔傅继阳毛吉化

2023, 45(3): 365-382. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.10.006

摘要 ( 157 )

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随着我国基础设施的不断完善，基建行业的工作重心向检测和养护转移，大批桥梁因长时间的运营和日益增加的交通量，需要进行定期检测以保证结构的使用安全。以水下无人机为载体，搭载摄像、声呐等设备进行水下作业装备的研究受到极大重视，为解决桥梁水下结构的检测问题提供了新的思路和方法。本文就水下机器人在桥梁水下结构检测中的应用进行了论证，阐述了典型应用场景和实例；同时，指出抗流性弱是限制水下机器人发展的一项关键技术瓶颈；并针对这一问题，以运动受力分析为切入点，从多方面展开具体分析，为提高水下机器人抗流性提供了一定的技术指导；最后，展望了强稳定性水下机器人研究和设计的主体方向。

科技金融政策文本量化及政策工具组合效应研究

温全贾敬敦乔晗黎晓奇王赫然王灿

2023, 45(3): 383-397. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.11.001

摘要 ( 217 )

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以我国1985— 2019 年国家层面科技金融政策数据为例，在回顾和梳理科技金融政策演化进程的基础上，依据扎根理论，通过Nvivo 质性分析软件，探索科技金融政策的文种类型、发文主体、政策工具类型及其具体内容，将科技金融政策工具提炼为供给型、需求型和环境型。同时，为深入分析各政策工具间的组合效应，采用模糊集定性比较分析方法，进一步探索总结我国科技金融政策在发展历程中的不同组合类型，具体总结为市场驱动型、政府-市场联动型和政策主导型三种。以政策工具间组合为切入点，再对科技金融政策的制定与经济发展和创新水平间的关系进行关联论述，进一步明晰我国科技金融发展战略的政策工具组态效应，对科技金融政策工具选择与组合决策具有一定参考价值。

国外卫星遥感资源管理政策与模式分析

陈芳淼焦洪智黄慧萍

2023, 45(3): 398-406. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.11.007

摘要 ( 106 )

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我国卫星产业起步相对较晚，数据管理模式和政策法规与欧美等主要国家／地区相比存在较大差距。本研究通过梳理国外主要国家／地区的卫星遥感资源现状、相关政策法规条例，分析其管理模式特征优势，为我国卫星遥感资源管理提供经验。分析发现，这些国家/地区卫星遥感管理模式呈现5 大优势特征：1）政府大力扶持促进商业遥感卫星市场繁荣发展；2）遥感卫星资源管理模式向政府与企业合作的多元化方向发展；3）国外军民两用遥感卫星产业走军民一体化路线；4）卫星遥感数据管控灵活化、国际化；5）产学研模式提高卫星遥感数据在国际市场的竞争力。在此基础上，本研究整理我国卫星资源管理现状，分析了我国在卫星产业管理方式上的6 点不足，并借鉴欧美国家先进做法，提出改善我国卫星遥感资源管理模式与政策法规的对策建议。

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