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Sheng Tang

Supervisor of Master's Candidates

Date of Birth:1980-11-03

School/Department:信息科学与技术学院(软件学院)

Education Level:With Certificate of Graduation for Doctorate Study

Business Address:信息院楼509

Gender:Male

Contact Information:tangsheng@nwu.edu.cn

Status:Employed

Alma Mater:中国科学院大学

Research Focus

Current position: Home >>Research Focus

魏吉平,星站钟差融合与远程传递方法研究,2022.

GNSS(Global Navigation Satellite System)共视授时是一种可以实现相距较远的两地用户之间高精度时间传递的卫星授时方法。在GNSS共视授时系统中,多个基准站同时观测同一颗GNSS卫星,通过测算伪距得到本地参考时间与GNSS卫星钟之间的偏差。基准站之间交换数据从而完成时间比对。这个偏差称为星站钟差。为了得到每个基准站更准确的星站钟差,需要在每个基准站设置多个基准终端,它们同时观测相同的GNSS卫星并计算输出一组星站钟差数据。实际上,在同一时刻,由于观测位置和角度不同等原因,位于同一基准站的不同基准终端观测到的卫星及卫星数量不尽相同,即使观测到的是同一颗卫星,计算输出的星站钟差值也不相同。对同一基准站中不同基准终端观测的星站钟差进行数据融合处理,进而得到该基准站更精确的钟差数据,是保证授时精度的重要前提。同时,为保证基准站之间交换数据的安全性,对融合钟差数据进行高效加密和解密也至关重要。针对上述问题,本文开展星站钟差数据融合和加密方法研究,并在相关理论研究基础上采用虚拟仪器技术开发实际工程应用软件。主要工作如下:

1)系统调研数据融合方法,面向GNSS共视授时系统中非连续性多源星站钟差的数据融合需求,提出了一种采用集中式融合结构的数据融合方法。其中,采用Hampel滤波算法剔除观测数据中的奇异值,同时,填补部分钟差数据空缺值;采用动态权值分配的加权平均算法实现钟差数据融合;采用Kalman滤波或α-β滤波算法进行跟踪滤波,生成钟差融合终值并为门限判决提供参考值。

2)针对通过网络传输钟差融合结果时极易出现信息泄露的问题,研究了数据加密原理以及常用的数据加密技术。使用OpenSSL设计了一种基于RSAMD5Base64的混合加密方法,实现了钟差数据的安全远程传递。

3)利用LabWindows/CVI虚拟仪器技术开发了一款基于C/S构架的星站钟差融合与远程传递软件。软件通过网络接收各基准终端的实时星站钟差数据,再对全部数据进行实时保存、监测、分类融合,并对融合结果进行保存、加密组包,最后将数据包通过网络或串口安全发送。

算法仿真实验结果表明,所提出的钟差数据融合方法能够较好地排除观测误差,输出一组接近真实值、整体波动小的星站钟差数据,适合星站钟差数据的融合处理,也为其他非连续性多源数据融合应用提供借鉴思路;所提出的混合加密方法保障了网络通信的安全性。软件测试结果表明,星站钟差融合与远程传递软件完成了预期的各项钟差数据处理功能需求,并且达到了稳定运行7天以上、数据实时计算时间小于1秒等性能指标。本文相关研究结论和软件技术已成功应用于国内某卫星地面站。


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