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成员简介

清华大学地球空间信息研究所

时间:2012-09-20     作者:清华地球空间研究所

      清华大学是国内最早从事卫星导航教学、科研和应用的单位之一。早在上个世纪八十年代末、九十年代初,清华大学的有关院系就开展了以GPS和Glonass应用为主的教学、科研工作,并取得了显著的成果。
      近二十年来,清华大学在卫星导航方面的教学和科研已经取得了长足的进展:(1)从研究内容来看,已经从初期的以GPS和Glonass的应用为主发展到以我国自主的北斗系统为主并兼顾GPS、Glonass、Galileo等所有卫星导航系统的核心技术创新研究;(2)从研究队伍来看,已经从初期的少数几个课题组发展到了以电子工程系、土木工程系为主包括精密仪器系、宇航中心等院系的相关研究所(室)在内的一支实力雄厚的研究开发队伍;(3)从服务的领域来看,已经从单纯的民用发展到了军民并重的新格局。特别是2000年以来,清华大学卫星导航研究机构始终围绕着我国经济建设和国家安全的重大需求,积极开展包括基础理论、关键技术、型号研制以及系统工程在内的科学研究工作,承担和完成了大量国家自然科学基金、国家高技术研究计划、科技攻关项目以及来自国内工业界、国际合作的研究课题,其中包括大量军工科研任务,已经形成了多个有自己特色的优势学科,并造就了一支作风严谨、结构合理、勇于创新的研究队伍,为我国的科学技术、国民经济和国防建设特别是为我国北斗导航系统的建设作出了贡献,已经成为我国卫星导航教学、科研和应用的一个重要研究基地。
      清华大学在卫星导航方面的主要研究方向包括:
    1.导航系统的新概念、新体制:主要包括新的导航体制以及新的信号设计、导航系统间的兼容互操作等。
    2.卫星导航用户设备的主要关键技术研究以及原理样机的研制:主要包括多星座兼容(如北斗和GPS、Galileo、Glonass等两个或者多个星座的兼容)、多频接收(两个或者更多个频点的接收)、多系统融合(特别是与惯导的融合)、多平台安装(如车辆、舰船、飞机、卫星、导弹、炸弹等)、高动态、抗干扰(时域、频域和时频域抗干扰)、军码直捕等关键技术,以及研制各种用途的以北斗或者北斗和其它导航系统兼容为主的天线、射频和基带专用芯片、软件接收机和原理样机。
    3.导航战技术:主要研究加密信号(如新一代GPS的M码信号)或者未知信号(如Galileo的实验信号)的自动侦收技术、直接解调技术与信号分析技术;新的干扰体制、干扰样式及相应的干扰手段(如压制式、欺骗式、转发式等);干扰源的检测与识别技术;干扰效果定量评估技术;以及基于高速网络和软件信号源、软件干扰源、软件接收机的卫星导航系统对抗平台、半实物仿真平台等。
    4.临近空间信息支持系统中的区域性导航技术:主要研究临近空间信息系统的导航分系统体制、浮空器平台布局、通信导航一体化信号设计、导航有效载荷和通信导航一体化终端的研制,以及系统的导航、授时性能评估等。
    5.卫星精密定轨理论与技术:主要研究GPS、GLONASS、GALILEO、北斗卫星及低轨卫星(LEO)的精密定轨理论、算法及相关软件开发。
    6.高精度卫星导航与定位理论与技术:主要研究GNSS高精度快速定位、精密单点定位、RTK及逆向RTK、网络RTK、广域差分与广域增强、姿态测量、方位测量、多星座多频率卫星导航定位等方面的理论、算法及相关软件开发。
    7.高精度组合导航系统:主要研究陀螺仪、加速度计、惯性机电仪表及系统、捷联式组合导航及惯性定位定向系统、先进的机电一体化系统、专用机电控制系统等。
    8.星载GNSS导航定位技术的研究:主要包括星载GNSS接收子系统的研制、GNSS在航空航天方面的应用等。
    9.其他方面:主要包括陆基/山基/空基GNSS气象学的研究,GNSS电离层监测、GNSS地质灾害监测系统、GNSS高精度定位/测量系统、GNSS精准农业导航系统、车辆监控/调度/导航系统、城市GPS综合服务系统、大桥/大坝/大型构筑物实时位移监测系统、GNSS水下地形测量系统、GNSS地理信息采集系统、GNSS辅助运动训练系统、GNSS姿态测量系统、GNSS/RS/GIS集成技术与应用等。
    清华大学拥有可用于GNSS科研和教学的多个实验室和各种先进的仪器设备。主要的科研设施和仪器设备包括:可用于卫星安装、集成与测试的洁净实验室、全频谱GNSS中频信号仿真器(软件)、全频谱GNSS软件接收机、天地一体化GNSS兼容和互操作研究平台、高精度GNSS接收设备研发与测试平台、安捷伦先进设计系统(ADS)、矢量信号发生器、通用信号发生器、任意波形发生器、矢量信号分析仪、数字取样示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪、Altera、Xilinx FPGA开发系统、TI DSP开发系统、NVIDIA GPU开发系统、ARM开发系统、各种型号的高精度GPS/北斗接收机、手持型及实验型、导航型GNSS接收机、GNSS精密定轨与定位软件、各类计算机及工作站、各种常规电子仪器、测量仪器、测试设备等,部分仪器设备和软件具有国内和国际先进水平。
    清华大学在卫星导航方面的主要研究项目和研究成果包括:北斗一号实用型用户机的研制及产业化、北斗一号高动态系统仿真器研制、区域性短波定位系统研究、北斗二号基本型和定时型用户设备初样研制、临近空间信息系统初级试验系统、临近空间集群信息系统、临近空间导航多模一体化终端、临近空间任务规划与管理控制技术、临近空间信息网络技术、导航信号直扩序列解扩模块研制、北斗二号兼容型用户设备正样研制、北斗二号基带信号处理芯片研制、多频多星座软件接收机开发平台、高精度定位终端集成的关键技术研究和应用演示验证、新一代GPS对抗技术研究、新一代时空基准干扰技术研究、GPS干扰效果评估技术研究、GPS/Galileo软件导航接收机研究、高精度GPS接收机研发与测试平台、“清华1号”微小卫星/“纳星1号”纳型卫星星载GPS接收机子系统研制、微型高动态GPS接收机研制,中欧合作EGNOS系统测试、GPS在农业飞防导航中应用研究、虎门大桥GPS位移监测系统、北京市全球定位系统综合应用服务系统、GPS用于长江三峡滑坡监测及大汽水汽含量监测的研究、基于北斗一号卫星系统的地质灾害监测示范工程、卫星导航定位标准研制等。其中获国家科技进步奖3项、省部级科技进步奖20余项。部分科研成果如北斗一号用户设备、北斗一号无源定位授时模块、GPS双频RTK接收机等已经成功地实现了产业化,并投入批量生产。

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