技术成果

野外太阳光谱辐射自动观测系列化仪器

必要性及需求分析:针对目前我国高分辨卫星载荷定标应用需求、数值气象预报需求、大气环境及气候变化的观测需求等，具有宽光谱范围、高分辨率、高信噪比的野外太阳光谱辐射自动测量仪器的市场越来越大，这些仪器的开发需求变得非常重要，其作用主要体现在以下方面：（1）为卫星载荷提供全天候、长序列的定标科学数据，减小缺乏实测数据带来的辐射计算误差；（2）获得地面太阳辐射数据、太阳照度的变化规律及分波长的变化趋势，为太阳能观测、气象预报、环境监测提供实测数据；（3）参与国际范围的太阳观测对比试验与宣传工作，为国际市场提供可选择的产品，体现国产仪器的高性能与经济型。在多年进行光谱式仪器开发的基础上，通过需求分析和技术提高，开发了一系列的野外太阳光谱辐射自动观测仪器，包括高精度通道辐射计、可见短波红外大气观测仪、可见近红外大气观测仪、自校准太阳辐射仪，可实现400nm~2450nm波段太阳辐射的多光谱、高光谱测量，占领国内外在该类型仪器的高端市场，培养成可持续发展产业，促进我国卫星事业、能源事业和全球气候变化研究的重要作用。目标及主要任务:已完成的野外太阳光谱辐射自动观测仪器系列样机为基础，进行仪器的技术化总结及成熟化，完成此系列产品的产业化技术攻关，为实施该系列产品的产业化和推广奠定基础。产品主要特点和性能如下：-仪器可实现400nm~2450nm的多光谱、高光谱自动化测量-支持太阳能供电、市电、直流供电方式的工作模式-可实现远程北斗无线通信（无信号区）、GPRS通信、网络FTP上传等数据接收模式-响应度定标不确定度：优于3%@600nm；优于4%@1500nm；优于5%@2100nm-仪器在-30

野外地表光谱反射自动观测系列化仪器

必要性及需求分析:在卫星载荷的在轨场地定标和真实性检验中，场地的地标辐射特性是影响遥感卫星在轨定标精度的重要因素。传统的地面辐射特性测量采用人工现场操作的方法，已经难以满足高频次、高时效和高精度的定标需求。为此，中国科学院合肥物质科学研究院在多年进行光谱式仪器开发的基础上，通过需求分析和技术提高，开发了一系列的野外地表光谱反射自动化观测系列化仪器，包括地表反射自动观测辐射计、地表光学反射特性自动观测仪、自校准场地反射率观测仪、高光谱BRDF测量仪，可实现400nm~2400nm波段地表反射特性和BRDF特性的多光谱、高光谱测量，为卫星载荷提供全天候、长序列的定标科学数据，减小缺乏实测数据带来的辐射计算误差，形成遥感卫星高频次、高实效的定标能力，以此实现及时校正载荷的衰变，从而提高我国卫星遥感的定量化水平。另外，除了在应用卫星载荷定标之外，野外地表光谱反射自动化观测仪器也可应用在载荷真实性检验、资源评估、农作物生长监测以及海洋水体反射特性监测领域，为其提供地表反射特性及方向特性参数，从而为地表特性的研究提供基础性的测量数据。目标及主要任务:以已完成的野外地表光谱反射自动化观测系列化样机为基础，进行仪器的技术化总结及成熟化，完成此系列产品的产业化技术攻关，为实施该系列产品的产业化和推广奠定基础。产品主要特点和性能如下：-仪器可实现400nm~2400nm的多光谱、高光谱，地表反射特性和BRDF特性的自动化测量；-支持太阳能供电、市电、直流供电方式的工作模式；-可实现远程北斗无线通信（无信号区）、GPRS通信、网络FTP上传等数据接收模式；-反射率测量不确定度：优于3%@600nm；

云量自动观测仪

云量自动观测仪是新一代的地基云量自动化观测仪器，用于云图获取、处理 和云的定量分析。按照中国气象局综合观测司发布的《云量自动观测仪功能规格 需求书》的要求进行研制，并融合了计算机视觉、高动态曝光、光流计算、深度 学习等技术，可实现全天空云图的采集、处理和分析，获得全天空的可见光云量、 红外云量、总云量等信息。本产品可在无太阳遮挡装置情况下获取清晰无遮挡的 全天空图像，同时是国内唯一的可实现160°超广角红外云图观测的设备。 目前，已在全国多地开展应用示范，包括中国气象局探测中心、国家气候观 象台（寿县）、中国遥感卫星辐射校正场（敦煌、青海湖）、空军某部、合肥新桥 机场等行业标杆单位，并参与中国气象局组织的超大城市综合气象观测试验、受 邀执行2019年武汉第七届世界军人运动会气象保障，被选入中国气象科技展馆、 安徽省庆祝改革开放 40周年科技创新成果展及安徽创新馆。产品已成功取得气 象专用技术装备使用许可证，获得软件著作权2项、发明专利2项。

北斗环境多要素智能监测与大数据服务平台

摘要待完善

北斗精准时空系统技术驱动新基建智慧产业

摘要待完善

'北斗+'多元时空信息融合电力安全监管平台

'北斗+'多元时空信息融合电力安全监管平台开发及应用，通过中国电力企业联合会科技成果鉴定。

Ku频段高通量机载卫星通信终端

卫星应用产业板块自主研制的Ku频段高通量机载卫星通信终端。

耐辐照保偏掺铒光纤

激光通信以其频宽大、保密性好等优势成为卫星互联网星间通信的有效技术途径，耐辐照掺铒光纤是空间激光通信终端的核心材料。西安光机所解决掺铒光纤在太空高能粒子辐照下激光增益性能显著下降甚至失效的瓶颈问题，研制产品辐照增益衰减<0.024dB/krad，性能达到国外同类产品指标水平。

耐辐照光学玻璃

耐辐照光学玻璃是光学系统主动抗辐照加固的核心材料，可为空间与核辐照环境下高性能、长寿命耐辐射相机长期服役提供根本保障，为我国载人航天、探月、火星探测、北斗导航、环境卫星等国家重大工程光学仪器提供核心光学材料，也是我国核工业监测相机的卡脖子问题材料，在医疗领域高性能耐辐照光学仪器中发挥重要作用。我国第一炉光学玻璃由首任所长龚祖同研制而成，在两弹一星任务中发挥关键作用；获首届秦创原高价值专利大赛西安分赛区第二名并晋级总决赛获三等奖。

集成光频梳系统

飞秒脉冲激光器具有良好高频噪声，当以高稳定频率源作为参考并锁定后，具有低噪梳状光谱。低噪梳状光谱可为精密光谱、激光通信、天文物理、量子操控、远程时钟同步和卫星导航提供理想信号。该产品为以微波信号源为参考的飞秒激光器，采用直流供电，通电后可自动于参考源锁定并进入工作状态。性能特点：光源整机体积203×197×22mm³，脉宽70-1000s可变，输出功率可高于100mW，重量约1kg，总体功耗小于15W，工作温度范围10-35℃，可在峰值加速度为2g振动环境下稳定工作。

GBAS民用航空卫星导航着陆系统

利用军民融合技术研发、应用于民用航空的卫星导航着陆系统，可逐步替代传统仪表着陆系统，为民航用户提供更安全高效的着陆引导服务，解决民航导航设备国产化率低问题。

北斗星基增强服务系统

二十所作为责任主体承担北斗三号七大服务之一的星基增强服务职责，发展适合中国国情又符合国际标准的北斗星基增强系统和服务，是'北斗上飞机'的重要基础。

便携式卫星通信系列产品

主面口径0.6m/0.7m/0.8m/0.9m，环焦抛物面天线、碳纤维分瓣拼装、方位/俯仰型，自产天线控制器，手动转动可锁定并带信号强度指示；≤10Kg(含8W以下功放)，熟练操作不大于5分钟，支持10M/100M以太网。

卫星通信天线系统（固定站/车载/机载/船载/便携系列）

39所为我国卫星地面系统研制生产上千台套卫星通信天线系统，天线口径2.4m到20m，有陆地固定站、车载式、机载式、船载式、便携式等系列，频段覆盖C、Ku、DBS、Ka等。

单基站定位技术

针对卫星导航拒址环境中传统定位方法手段无法有效对目标进行定位这一 问题，科研团队研发并改进了半盲多径信道追踪算法（SeBTA）和基于递归贝叶 斯滤波的算法（Channel-SLAM）用于对多径信道进行追踪和目标定位，从而实 现利用单个通信信号源来对目标进行追踪和定位。该成果的原理样机已通过相关 部门验收，获得多项专利和软件著作权。 - 22 -

北斗/GNSS 灾害监测预警系统

系统通过集成各监测区域实时形变、降雨、库水位等各类地质特征参数，动 态建立自适应预警模型，计算科学预警判据，系统自动对滑坡进行科学准确的预 警和评估。 监测预警系统由观测数据采集、数据解算、数据存储、大数据分析、服务器 监控、发布平台6大部分组成，其中大数据分析采用综合动态预测模型。该系统 解决了三大问题，一是监测装备现代化程度不足；二是关键监测技术创新性不足； 三是实时动态预警准确性不足。 监测预警系统采用多技术、多传感器、自动化的立体化监测体系，使用星载、 机载和地基SAR、LiDAR系统用于滑坡时序高分辨率监测；采用GPS、GLONASS、 北斗多星多模系统滑坡三维动态实时监测；地面及地下多传感器监测滑坡物理特 性；解决了基准数据中断导致监测序列不连续问题。基准站数据中断 30 分钟， 平面精度<2cm，高程精度<4cm。 北斗云平台监测新技术主要包括空间环境建模和高连续性 GNSS 监测两部 分。空间环境建模是对滑坡GNSS 监测环境特点进行分析，提出采用GNSS 卫星 方位角-高度角观测值构建基于变形监测站的空间地形特征环境模型；高连续性 GNSS 监测是围绕着低时延异步 RTK 算法、监测基准稳定性分析和观测值故障 中断修复等问题开展了理论研究，如一种顾及异步电离层延迟与综合误差影响的 异步 RTK 定位算法。该算法可有效推估当前历元基准站的缺失数据构建相对定 位模型进行定位解算。 - 20 - - 21 -

重点区域导航服务性能监测及干扰预警系统

本项目以当前民用航空、智慧城市、智能驾驶等对卫星导航服务性能的高精度和安全性 需求为目标，实现卫星导航信号服务性能监测。针对民航机场、港口、无人驾驶、智慧城市 等高密度、高安全的重点服务领域，同时关注复杂战场和重点保障区域，加强对卫星导航服 邮政编码：710126 传 真：029-81891405 电 话：029-81892585 西安电子科技大学技术转移中心公众微信号： 务性能实时监测与预警需求。以导航信号性能分析、干扰监测和环境建模等技术为基础，开 展区域导航性能实时监测与预警，搭建基于导航信号接收机架构，集导航信号工作性能监测、 周边环境监测等功能一体的导航信号监测设备。开发“重点区域导航服务性能监测及干扰预 警系统”，实现高精度时空基准信息输出、导航服务精度告警、干扰与欺骗式干扰检测与预 警等功能。 设备采用单站监测+多站组网+大数据服务工作模式，单站产品是针对小区域监测和单个 区域服务；多站组网具备大区域监测与告警，数据结果融合分析，多站误差比对等能力，由 数据中心形成大数据产品，大数据和单站组网，可以服务大范围用户，为导航用户不仅仅提 供拥堵告警，也提供导航性能服务精度指示。 设备功能结构框图如下 基本监测能力 （1）卫星导航基本测量功能： （2）卫星导航授时； （3）导航性能监测与区域预警； （4）电磁环境监测； （5）导航欺骗式干扰监测； （6）影响导航服务因素监测与趋势分析； 邮政编码：710126 传 真：029-81891405 电 话：029-81892585 西安电子科技大学技术转移中心公众微信号： （7）分布式多站组网干扰定位。 （三） 关键技术 1、卫星导航欺骗式干扰检测技术 由于欺骗式干扰功率略强于真实卫星导航信号，但淹没于环境噪声中，常用的电磁干扰 检测方法不能适用于欺骗式干扰检测。如何准确的在欺骗式干扰出现、欺骗引导等过程检测 到干扰信号

高速 LDPC 编译码器的设计与硬件实现技术

项目 1. 面向 5G-LDPC 码的高速编译码器实现 针对 5G 通信标准，开发高速 LDPC 编译码器。最高实现速率达 — 347 — 到 1Gbps。 项目 2. 800M DVB-S2 标准 LDPC 码编译码器实现 针对 DVB-S2 标准，开发高速 LDPC 编译码。 项目 3. 800M 深空与卫星通信 LDPC 码编译码器硬件实现 针对 CCSDS 标准，开发高速 LDPC 编译码器。 项目 4. 面向突发信道的 LDPC 设计与实现 针对某些特殊应用场景，自主构造 LDPC 码并根据 LDPC 编译码 器。 项目 5. 高速 QC-LDPC 码仿真验证平台开发 针对 QC-LDPC 码搭建仿真验证平台，为 LDPC 码的高速仿真提 供便捷条件。 （三） 关键技术 1. 优化的分层译码译码算法设计 2. 基于分层译码的新型译码器架构 3. 灵活可变的译码可配置技术 技术成熟度： □概念验证 原理样机 □工程样机 □中试 □产业化 合作方式： □联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） 面议 — 348 — 5G Polar 码高速编译码器的设计

基于北斗通信的高精密阀门远程控制器

油气管线的阀门通常分为开关阀与调节阀，其中开关阀只能进行 阀门的开闭操作，调节阀又叫做气动执行器，它可以控制阀门的开度 大小。此外工业现场环境以及阀门的状态信息还需要对各种传感设备 进行实时监控。用户针对阀门或传感器的控制或查询指令需要通过北 斗短报文或 4G/5G 的无线通信方式传递到控制系统。 项目研制的控制系统由一个微型控制单元（MCU）结合 RS232、 RS485 通信端口，北斗收发机与 4G/5G 通信模块、电磁继电器，电 流转换电路，液晶屏，按键等硬件外设组成，相互协调共同实现了对 — 239 — 工业现场阀门及传感器进行远程控制、查询与实时监控的功能。 （三） 关键技术 基于北斗短报文通信的指令收发与控制技术 一个控制系统可以同时控制两路开关阀，一路调节阀和八个传感 器，每个阀门与传感器在一个控制系统下都有唯一的 ID 号，而一个 用户又能够同时对工业现场的多个控制系统进行控制与查询操作，针 对北斗短报文自定义字段部分进行统一设计，形成三种功能的报文格 式，包括指令发送报文，返回信息报文和定位信息报文。结合报文中 的“设备卡号”、“阀门号”与“传感器号”字段即可实现了现场控 制系统同多个阀门与传感器设备的协议组网；结合基于北斗短报文的 阀门远程控制系统的多路电磁继电器与电流控制设备，既能够对现场 多路开关阀与调节阀进行精确控制，还能够对现场阀门或传感器的状 态信息进行实时检测或预警，对设备所在地经纬度信息进行查询，实 现了用户对多设备的双向通信。 整个控制系统的指令接收，识别，处理，控制信号的生成，信息 回传等功能均是通过微型控制单元（MCU）的软件部分实现的。阀门 的反馈信号会通过控制系统的 IO 口进行检测，形成闭环控制，以防 止指令的失效或是二次执行，增加了控制系统的可靠性。 — 240 — 技术成熟度： □概念验证 原理样机 □工程样机 □中试 □

直升机机载卫星通信系统研究与实现

本项目提供一种应用于直升机卫星通信的机载电子设备,包括天 线、功放、低噪放、基带装置和视频采集装置。该设备关键技术突破 了直升机旋翼阻断通信链路的技术瓶颈，在 Ku 频段静止轨道卫星链 路，可支持传输速率不低于 1Mbps 的数据传输（支持 H.265 高清视 频传输），特别适用于人迹难至区域有视频快速回传需求的场景，如 森林救火、抗灾救援和全局勘测等。 （三）关键技术 直升机旋翼遮挡因素分析。直升机旋翼对卫星通信信号周期性的 遮挡会造成通信链路阻断，遮挡时长直接影响链路通信质量，因此， 对旋翼遮挡的因素进行分析是解决通信链路阻断的前提。 高动态环境下的信号增益控制与同步方法。正常情况下，直升机 — 92 — 由于旋翼遮挡或者姿态调整，都会导致卫星通信信号的强度存在大动 态的变化。针对这个问题，本项目针对性地提出高动态场景下通信信 号的自动增益控制方法和载波、定时同步环路方法。 极低解调门限的差错控制编码方法。直升机旋翼毫秒级的信号发 射窗口，决定了机载卫星通信终端只能采用较短码长的差错控制编码 方法。为实现系统的极低解调门限，本项目采用短码长低码率的低密 度奇偶校验（LDPC）编码方案。考虑到直升机旋翼可能带来的不利 遮挡，本项目还结合喷泉码的技术特点，实现信号的可靠传输。 基带信号波形与调制解调方案。基带信号波形与调制解调是通 信系统必不可少的功能单元，前者决定了通信信号的频谱结构，后者 则直接会影响通信系统的抗噪声性能。针对直升机旋翼遮挡，收发系 统频偏、信号带宽以及视频信息传输等多种因素，本项目设计抗遮挡 的信号波形。 □概念验证 □原理样机 工程样机 □中试 □产业化 合作方式： 联合研发 技术入股 □转让 □授权（许可）面议 — 93 —

多波束/涡旋波束天线技术

本项目提供一种用于无线通信系统中的多波束低造价超表面天 线。当每个波束独立工作时，通过切换波束实质上实现了波束扫描。 雷达、卫星通信、新一代移动通信都需要波束扫描或多波束天线提高 通信容量和覆盖灵活性。超表面具有调控电磁波的极化、传播和空间 分布的能力，将电磁超表面与天线设计相结合，有效避免了复杂网络 设计、成本较低、设计灵活。研究基于电磁超表面的高效率、低成本 的多波束天线是解决上述问题的一个重要设计方向。 （三）关键技术 该项目利用超表面的灵活相位调控，实现多个波束的产生，涉及 到的关键技术包括多波束天线以及涡旋波生成技术。 多波束技术 多波束天线具有高增益、低副瓣以及可在较宽范围内波束扫描等 优点，广泛应用于雷达系统、卫星通信以及 5G 通信等技术领域，在 满足辐射性能要求的同时还要考虑成本、可靠性、体积等因素。其中， 多波束抛物面天线、多波束相控阵天线、多波束透镜天线等应用最为 广泛。抛物面天线增益高、结构简单，但往往体积笨重、波束一致性 差、覆盖范围窄，波束扫描速度较慢；相控阵天线采用电子扫描的工 作方式，具有较高的扫描精度和较快的扫描速度，然而大规模的有源 相控阵制造成本高，难以大量应用；多波束透镜天线具有频带宽、波 束覆盖范围广、结构简单、成本低等优点，基于电磁超表面的透射阵 易于加工、剖面低，具有较为广泛的应用。 利用电磁超表面可以实现对电磁波波前相位的灵活调控，高增益 多波束透射阵天线由 90°极化旋转超表面单元组成，该超表面单元 — 19 — 可以同时完成极化旋转和相位补偿。将 5 个线极化平面馈源以空间馈 电形式安装，5 个平面馈源分别独立馈电可以形成 5 个不同指向的波 束，从而完成波束扫描。该天线剖面较低，采用空馈技术使得馈电网 络简单，整个天线质量轻，便于安装，是无线通信系统中天线端可取 的方案。 图 1 涡旋多波束电磁超表面 图 2 多波束涡旋

搜救补给无人机

本项目面向搜救与补给方面的需求，当发生自然灾害或安全生产事故时，往 往伴随交通阻断，人员及车辆难以第一时间到达现场。针对群众求助、地震、水 灾、泥石流、火灾、地面救助等警情时，通过无人机对需要救助人员第一时间识 别、定位，并精准投放相关救援物资，从而实现搜救补给任务。本项目通过理论、 虚拟仿真、实物试验研究相结合，形成了具有自主知识产权的软、硬件系统。本 项目研发的无人机立足于国产软、硬件（含处理器等）替代进口产品，用北斗系 统替代 GPS 作为卫星定位系统，具有定点和定航线昼夜空中巡逻、地/水面目标 侦测/识别/追踪、物资运输与精准投放等功能。用于搜索、救援与后勤补给等， 其所用技术、功能和用途还可扩展至边海防巡逻、城市安保巡逻、物流运输、城 市与森林防火、管线巡查、国土普查、地质灾害监控等多方面。

军民科技融合网络的创新催化机制研究

本成果主体包括描述性研究、解释性研究和对策性研究三部分。 第一，描述性研究。具体包括：1)军民科技融合网络的创新主体及结构分析。 首先运用文本分析法概况了军民科技融合整体网络特征，并界定了军民科技融合 网络创新主体；然后从政府、核心军工企业和高端民营企业三个方面重点分析了 军民科技融合网络创新主体的定位及其功能；其次，分析了军民科技融合网络的 基本架构和联结关系；最后，从政府、核心军工企业和高端民营企业三个方面界 定了军民科技融合网络创新催化触发条件。2)军民科技融合网络中创新催化现状 分析。首先从政府、核心军工企业、高端民营企业三个方面概况了军民科技融合 网络创新主体的概况；然后，运用调查法，分别对军民科技融合网络运行概况和 军民科技融合网络创新信息需求和创新支持现状进行了调查分析；最后，总结了 军民科技融合创新催化触发条件现状及存在的问题。 第二，解释性研究。具体包括：1)军民科技融合网络创新催化作用机理分析。 首先，从网络闭合(开放式网络与封闭式网络)、知识异质(知识专业化和知识多样 化)、结构洞(生成与填充)三个方面，系统剖析了军民科技融合网络创新悖论及其 整合策略，并由此构建起军民科技融合网络创新催化作用机理的理论框架；再次， 依据结构洞、社会资本与知识观理论，阐明网络闭合、知识异质交互对创新催化 的作用机理，并分析了结构洞动态变化对“网络闭合-知识异质及其交互对创新 催化作用机理”的调节作用；最后，通过问卷调查法获取数据，并运用回归分析 模型对上述作用机理进行实证检验，对回归结果展开分析讨论。2)案例分析。从 “军转民”和“民参军”两个角度分别选择北斗导航系统和银邦股份并购黎阳天 翔作为案例企业进行分析。在北斗导航系统的案例分析中，首先概况了北斗导航 系统发展概况，然后分析了北斗导航军民科技融合网络的形成过程，最后，从民 口组织对军工组织的支持、军工企业对民口组

室内定位技术

人的大多数活动是在室内，对大型室内场馆或商业及工作场景存在室内定位的巨大需求，但因为室内缺乏卫星信号，需要采用新型的终端定位技术。课题组利用智能手机上集成的WiFi、惯导、加速度传感器、磁力计等多传感器，进行数据融合与挖掘，构建室内无线信号地图，将其与室内布局地图相结合，能够实现移动设备（人手持智能终端）、移动机器人设备在室内的定位、寻迹、跟踪算法，构建了无线信号采集、无线地图生成、众包数据库建立与更新、定位匹配算法、轨迹学习算法等一系列系统模块，并在西安交通大学多处教室、楼宇，百货商场与写字楼进行了实地测试，定位性能在自建指纹库下可达1.5-3米左右的精度，无专门采集的众包条件下达到3-5米精度，且能够绘制连续的用户运行轨迹。此外，还将该技术反向延伸到发射机定位，实现干扰源测定与无线安全。将类似思路扩展到室外场景，结合射线跟踪算法、深度学习、强化学习算法，可以构建室外条件下的无线信号分布地图，通过对无线信号在特征空间的匹配，可在室外条件下实现对行人、车辆等的定位、轨迹跟踪与预测，与GPS、北斗等卫星定位手段互为补充。通过前期在室内定位技术方面的研究，课题组已经建立起相应的数据采集平台软件、管理中心数据库、定位算法核心库等完整的室内定位软件平台。

一种面向多星历可用性场景的PPP-RTK定位方法、系统及终端

本发明属于卫星导航定位技术领域，公开了一种面向多星历可用性场景的PPP‑RTK定位方法、系统及终端。该方法获取多源星历产品及GNSS原始观测数据；在定位服务运行过程中判别精密星历和PPP‑B2b产品的可用状态，根据判别结果执行对应星历场景处理步骤，生成完整校正产品集、兼容校正产品集或基于广播星历生成简化校正产品集；星历场景变化时切换处理步骤并继承解算状态；将校正产品集输出至定位终端解算。本发明能够提高定位服务连续性。