北斗抗擾導(dǎo)航定位技術(shù)研究

摘 要：利用北斗時(shí)空碼及云計(jì)算構(gòu)建北斗抗干擾導(dǎo)航定位服務(wù)，消除或者降低復(fù)雜地形、多徑效應(yīng)、欺騙干擾等引起的誤差，提高北斗的抗干擾能力，得到比較理想的定位精度。

關(guān)鍵詞：北斗；抗擾；導(dǎo)航定位

1 云計(jì)算和北斗時(shí)空碼技術(shù)

云計(jì)算具有強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，為大型數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展提供了更大的發(fā)展空間。它是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算，能向各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供硬件服務(wù)、基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、軟件服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)等各類應(yīng)用。應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于提高用戶終端可靠性和精度至關(guān)重要的多系統(tǒng)的導(dǎo)航定位信息傳輸。

北斗時(shí)空碼是中國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2012年9月聯(lián)合推出，是我國(guó)具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的編碼，可廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智慧地球的研究與實(shí)施。它采用“IP地址結(jié)構(gòu)樹”專利技術(shù)構(gòu)建用計(jì)算地址就可檢索的系統(tǒng)，檢索速度快，碼的數(shù)量可無限擴(kuò)展使用且確保唯一性，北斗時(shí)空碼沒有給標(biāo)識(shí)對(duì)象預(yù)定屬性，具有用戶可完全自定義和靈活應(yīng)用北斗時(shí)空碼的自助性；可以向用戶提供自編多功能、高效率的編碼自助平臺(tái)。

2 基本思路

合理利用北斗時(shí)空碼及云計(jì)算構(gòu)建北斗抗干擾導(dǎo)航定位服務(wù)， 就能夠消除或者降低復(fù)雜地形、多徑效應(yīng)、欺騙干擾等引起的誤差，提高北斗的抗干擾能力，得到比較理想的定位精度。

2.1 構(gòu)建北斗抗干擾導(dǎo)航定位服務(wù)私有云計(jì)算平臺(tái)

基于目前云計(jì)算的IaaS，PaaS和SaaS的三層服務(wù)框架的思想構(gòu)建私有云基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，充分利用云計(jì)算特點(diǎn)，將資源虛擬化，同時(shí)進(jìn)行有效且動(dòng)態(tài)的資源劃分和分配，就可以為北斗抗干擾云計(jì)算導(dǎo)航定位服務(wù)實(shí)現(xiàn)軟件即服務(wù)打好硬件基礎(chǔ)。構(gòu)建私有云計(jì)算平臺(tái)主要的目的是充分利用實(shí)驗(yàn)室閑散的計(jì)算資源，為北斗抗干擾云計(jì)算導(dǎo)航定位服務(wù)提供環(huán)境，打造適合實(shí)驗(yàn)室使用的私有云系統(tǒng)，以便完成實(shí)驗(yàn)室中各種復(fù)雜的北斗抗干擾導(dǎo)航定位服務(wù)處理運(yùn)算。

2.2 基于節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性的大規(guī)模北斗抗干擾修正信息組播平臺(tái)

較C/S系統(tǒng)，基于節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性的大規(guī)模北斗抗干擾修正信息組播平臺(tái)顯著降低服務(wù)器的業(yè)務(wù)量，避免因服務(wù)器造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；同時(shí)，較P2P和NICE網(wǎng)絡(luò)，基于節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性的大規(guī)模北斗抗干擾修正信息組播平臺(tái)有效地降低了節(jié)點(diǎn)時(shí)延值，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

2.3 借鑒TCP機(jī)制的北斗抗干擾修正信息報(bào)文分包與傳輸控制

衛(wèi)星信道具有傳輸時(shí)延大，信道不穩(wěn)定等因素，且北斗報(bào)文具有一定的格式要求，北斗報(bào)文通信還存在通信丟包、誤碼率較高等缺點(diǎn)，因此在語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)信息與北斗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸過程中，必須采取有效的措施保證信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。依據(jù)北斗報(bào)文通信特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信息的分包傳輸與傳輸質(zhì)量控制，有效提升服務(wù)質(zhì)量。

3 關(guān)鍵技術(shù)方案

系統(tǒng)擬采用模塊化結(jié)構(gòu)，運(yùn)用Matlab、Eucalyptus、Microsoft Visual Studio等開發(fā)。

3.1 私有云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建

北斗抗干擾導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)的云計(jì)算平臺(tái)，主要是利用eucalyptus軟件完成的，為了保證軟件的開發(fā)與運(yùn)行，則還需要進(jìn)行軟件環(huán)境的構(gòu)建，即Java，Axis。在基于云計(jì)算技術(shù)上，對(duì)應(yīng)于云架構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施層，將多臺(tái)物理主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建虛擬機(jī)集群處理平臺(tái)，對(duì)外提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。

3.2 基于節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性的分層混合組播云結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模播發(fā)北斗抗干擾修正信息

為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模播發(fā)北斗抗干擾修正信息，采用一種單源分層的混合組播網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在組播域內(nèi)采用C/S模式與非結(jié)構(gòu)化P2P結(jié)構(gòu)相結(jié)合的模型，既可以滿足可擴(kuò)展性，又可以緩減服務(wù)器的訪問壓力，均衡負(fù)載。云中不同服務(wù)能力的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)層，同層節(jié)點(diǎn)之間形成非結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)。本研究中節(jié)點(diǎn)的服務(wù)能力主要由節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存、處理器速度、鏈路帶寬等幾個(gè)方面共同決定，功能不同，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)間也不同，因此在構(gòu)造最小時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)樹時(shí)，主要考慮節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)引起的時(shí)延。

3.3 北斗抗干擾修正信息報(bào)文分包與傳輸控制

借鑒TCP重傳和確認(rèn)機(jī)制，對(duì)大的數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包并加相應(yīng)的包頭，接收端對(duì)接收的數(shù)據(jù)包拆除包頭，并對(duì)數(shù)據(jù)合并，如果有數(shù)據(jù)包丟失，則要求發(fā)送端重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)包，直到所有的數(shù)據(jù)接收完畢為止。同時(shí)還必須采取超時(shí)控制等措施，保證數(shù)據(jù)通信效率和降低通信費(fèi)用。

4 結(jié)語(yǔ)

基于北斗時(shí)空碼及云計(jì)算構(gòu)建北斗抗干擾導(dǎo)航定位服務(wù)，可以消除或者降低復(fù)雜地形、多徑效應(yīng)、欺騙干擾等干擾引起的誤差，提高北斗的抗干擾能力，得到比較理想的定位精度。使北斗抗干擾導(dǎo)航定位更好的服務(wù)于信息化、網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代戰(zhàn)，推廣使用可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)軍事效益。

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