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随着北斗三号全球系统建成并投入应用，我国进入以“更加泛在、更加融合、更加智能”为目标的综合PNT体系发展新阶段，通信导航一体化成为我国PNT体系能力发展和建设的重要一环。开展北斗+通信网络的协同融合增强技术研究，对于我国PNT技术发展具有重要深远意义。
为了推动通信导航一体化技术的发展，《导航定位与授时》编辑部特邀中国电科首席科学家、卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任蔚保国研究员担任专栏主编，在2022年第2期正式推出“通信导航一体化”专栏。热忱欢迎相关研究领域的专家学者关注此次专栏的出版。
专栏主编
蔚保国
蔚保国，研究员，博士生导师。中国电子学会会士、中国卫星导航定位协会科技委委员、中国电子科技集团公司首席科学家、第五十四所副总工程师、卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任。
多年来先后从事航天测控、北斗地面运控、GNSS测试评估、高精度时间同步、智能导航与位置服务等领域的研究工作，作为负责人先后承担北斗一号/北斗二号/北斗三号工程、中欧伽利略科技合作计划项目、国家863计划重点项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等一系列重要的科研和工程研制项目。先后获“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖、北斗二号工程突出贡献先进个人、中国电科集团科技创新突出贡献奖、中国电子学会十佳优秀科技工作者、河北省五一劳动奖章、全国五一劳动奖章、2018年中宣部/科技部/中国科协联合授予全国“最美科技工作者”、2019中国民航科技领军人才、中国宇航学会航天贡献奖等。带领团队荣获2016国家科技进步特等奖、2017中国电子信息科技创新团队奖、2019中国卫星导航创新贡献奖、2020中国电科集团十大创新团队、中国卫星导航科技进步特等奖、军队科技进步一等奖、国防科技进步二等奖、河北省科技进步一等奖、中国电子学会技术发明一等奖等奖励。
序 言
北斗全球卫星导航系统的建成应用奠定了我国自主时空信息服务基础，随之我国进入综合PNT体系发展建设新阶段。综合PNT体系将以北斗系统为核心，通过多类PNT技术手段协同与融合应用，实现更为精准、泛在和智能的PNT服务能力。通导一体化作为综合PNT核心手段之一，得益于通信极其广泛的覆盖性及日益增强的信息传输能力，依托通信网络对卫星导航系统进行补充、备份和增强，展现出显著的协同优势，因此也成为了领域研究的热点方向。
通导一体化是通信和导航系统通过信号、信息、平台、网络等多层次的一体化设计，实现通信导航业务能力的协同与增强，其技术内涵横跨了通信、导航两大领域方向，属于交叉学科范畴。众多科研人员在北斗+5G、北斗+低轨、北斗+物联网等多方面已开展了大量研究，并形成了一系列研究成果。面向综合PNT技术体系发展和智能位置服务应用需求，探索更为先进的通信导航深度融合网络架构，设计具有更高精度、更高可用性的通导一体信号体制和协议，构建智能化网络化PNT服务模式将是通导一体化研究的关键方向。
经过专家评审，“通导一体化技术”专栏共收录8篇论文，以通导一体化为研究主线，针对通导一体化概念体系框架、新型通导一体化信号体制、通导一体融合网络资源分配方法、通导深度融合应用等开展了深入研究，反映了国内专家学者在通导一体化领域研究的最新进展。希望本专栏的出版能够为从事相关研究的专家学者及工程技术人员提供参考，以促进该领域研究不断深入与创新发展。
专栏文章摘要
通导一体化概念框架与关键技术研究进展
蔚保国1,2，鲍亚川1,2，杨梦焕1,2，李建佳1,2，崔宋祚1,2
（1.卫星导航系统与装备技术国家重点实验室，石家庄 050081；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081）
摘要：通导一体化是综合PNT体系发展的重要部分和关键方向。文章对通信导航一体化进行了概念探讨，提出了通信导航弹性融合的概念框架，面向综合PNT体系需求设计了通导一体网络化PNT系统架构，对通导一体化的关键技术研究进展进行了阐述，从通导一体化信号、信道、接收处理、网络架构、网络管理等多个角度进行了全面系统的梳理分析；对低轨通导融合、区域自组网通导融合、5G+UWB协同等典型成果进行了介绍，并对网信场图、智能网管、博弈对抗等通导一体化技术未来发展方向进行了展望。
关键词：通导一体化；综合PNT；研究进展；概念框架
通信导航融合定位技术发展综述
邓中亮，王翰华，刘京融
（北京邮电大学电子工程学院，北京100876）
摘要：详细分析了蓝牙、Wi-Fi、超宽带、移动通信网等多种无线网络通信导航融合定位技术发展现状，阐述了无线网络通信导航融合定位技术面临的挑战，提出多网融合方法可以提升室内无缝高精度位置服务的可靠性。利用5G移动通信网络，与北斗/GNSS卫星导航系统结合，可以实现相互增强。并从天地一体定位导航与授时体系和仿生通信定位导航两方面介绍了通信导航融合定位技术的未来发展趋势。
关键词：通信导航融合；无线网络定位；移动通信网络；5G
功率约束下低相关旁瓣的通导一体化波形研究
张智博，常青，赵娜，徐昊
（北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191）
摘要：通信导航一体化是未来无线系统发展的趋势，可以更加充分地利用频谱资源。设计了一种新的一体化波形，在实现通信符号传递的同时，利用其进行时延测距而实现相应的定位导航功能。一种联合的优化目标函数被提出，其中以星座图上的范数误差衡量通信性能，以自相关函数的加权积分旁瓣电平衡量波形的定时性能。结合一体化系统的实际，在问题求解时同时考虑了波形总功率约束和波形恒模约束，并通过变量交替迭代优化的算法进行迭代求解，最后利用数值仿真验证了算法的有效性。
关键词：自相关函数，星座图，加权优化，变量交替迭代，功率约束
毫米波通信定位一体化自组网资源分配技术
卢小峰，李越杰，陈若虚，殷本全
（西安电子科技大学通信工程学院，西安 710071）
摘要：毫米波通信链路具有低延迟、高速率和高定向性的特点，能够实现高速率自组网通信和高精度节点定位。本文在通信定位一体化背景下，研究了毫米波自组网中的多用户资源分配问题。系统采用了基于OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)的多用户通信定位一体化框架，推导了基于位置估计误差界(Position Estimation Error Bounds，PEB)和方位估计误差界(Orientation Estimation Error Bounds，OEB)的多用户定位性能准则和基于数据速率的通信准则，建立了时域和频域的资源分配优化问题模型，在保障链路通信速率的前提下，最优化用户的定位性能指标。为了求解上述混合整数非线性规划问题，引入广义Benders分解算法，将优化问题分解为主问题和子问题进行迭代求解，得到有效的资源分配结果，最后通过仿真验证了资源配置对定位与通信性能的影响以及算法的有效性。
关键词：毫米波；通信定位一体化；资源分配；自组网；正交频分多址技术；广义Benders分解算法
导航通信融合定义、方式与典型系统
倪少杰，黄新明，张鹏程
（国防科技大学电子科学学院，长沙 410073）
摘要：随着人民对定位安全和定位准确性要求的提升，仅仅依赖卫星导航系统，已经不能满足用户在各种复杂环境下的个性化定位需求，在此背景下，产生了通信导航一体化技术，移动通信网络具有覆盖广、用户数量大和安全保密性好等优点，将通信系统用于卫星导航系统的有效补充，可以有效提升导航系统的性能。导航通信融合技术已经成为导航领域未来发展的重要技术热点，但目前缺乏清晰的导通融合架构和导通融合方式。本文从导通融合的技术层面进行划分，提出了波形融合、信息融合、硬件融合三种导通融合方式，分析通信系统的辅助信息对导航系统的精度和抗干扰能力的影响，并且分析了两种典型的导通融合系统，对于系统的优缺点进行分析，并对未来的发展进行了展望，本文补充了导航通信融合技术的基础理论，对导通融合技术的发展有重大意义。
关键词：导通融合；融合架构; 融合方式
罗晓萌，闫富朝，孟维晓
（哈尔滨工业大学电子与信息工程学院, 哈尔滨150001）
摘要：随着5G大规模商用和6G研发的启动，天地一体已成为未来移动通信发展的共识，然而空口边界被无限扩大，使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战，我国北斗三号的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。本文提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法，该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术，通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息，并通过短报文业务实现信息共享，在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法（MD5-Logistic），并使加密过程随位置变化动态更新，仿真结果表明所提算法生成的密钥具有较高随机性，且有效降低了生成的密文与明文间的相关性。在此基础上，为提升对定位误差的容忍能力，引入容忍距离概念，将解密范围从一点扩大为一个区域，使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测，得到通信成功率与容忍距离间的关系，并给出合适的容忍距离。
关键词：地理位置加密；北斗卫星导航系统；安全通信
基于改进POCET技术的通导一体化信号设计
贾高一，朱立东，唐国民，郭孟泽
（电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室，成都 611731）
摘要：随着低轨卫星组网的发展，结合我国北斗三号全球卫星导航系统的全面建成，研究兼容北斗的通信导航一体化技术日益迫切。为使卫星上的高功率放大器能够工作在非线性饱和区，以达到较高的发射功率效率，需要保证合成信号的恒包络特性。考虑北斗导航信号与低轨卫星通信信号频点不同，且待复用信号分量较多，本文以相位优化恒包络发射（Phase-Optimized Constant-Envelope Transmission，POCET）技术为基础，提出一种改进的多频点多非独立信号分量恒包络复用技术，对七路信号进行复用，利用罚函数进行目标函数优化得到最优解。通过分析其信号特性，表明该方法有较高的复用效率，并能有效抑制非独立分量造成的波形畸变，从而实现通信导航一体化信号设计。可以为未来基于低轨卫星的通信导航一体化波形设计提供一种思路。
关键词：POCET；低轨卫星；通导一体化；恒包络复用
基于5G的通导融合位置认证系统性能分析
洪学敏1,2、周洋1,2、许雪婷1,2、彭敖1,2、杨琦1,2、陈凌宇1,2、石江宏1,2
(1.厦门大学信息学院，厦门 361005;2.厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心, 厦门 361005)
摘要：随着无人化智能移动装备在工业、交通等安全敏感领域的普及应用，民用导航定位系统中的定位安全问题日益突出。位置认证是对终端的物理位置声明进行认证的过程，是导航定位安全技术的重要组成部分之一。基于第五代(5G)移动通信网络的通导融合位置认证系统具有覆盖范围广、认证精度高、用户容量大、建设运维成本低等多重优势。本文首先介绍了多基站位置认证系统的检测判决原理，提出了漏检平均距离的定义作为位置认证系统精度的量化评价指标。在此基础上，本文通过数值仿真分析了信号带宽、基站同步误差、信噪比对位置认证系统精度的影响，并利用5G信道模型评估了典型场景下的位置认证系统的性能。结果表明在具备三个以上的视距基站时，基于5G的通导融合位置认证系统可以实现米级的位置认证精度。
关键词： 通导融合；无线定位；位置认证；定位安全；5G移动通信
《导航定位与授时》（双月刊）是由中国航天科工集团有限公司主管，北京自动化控制设备研究所及中国宇航出版社主办的学术性期刊。中国标准连续出版物号：CN10-1226/V，ISSN2095-8110。期刊于2014年7月创刊，并于2018年入选中国科技核心期刊，2020年入选RCCSE中国核心学术期刊(A)，2021年入选中国科学引文数据库(CSCD)。
期刊注重学术性、实用性和前瞻性，紧密跟踪国内外导航定位与授时技术发展前沿和研究热点，主要刊载惯性导航、卫星导航、组合导航、定位技术、飞行控制、守时及授时技术等技术领域的新成果、新概念、新方法、新理论和新数据。常设栏目：特约专栏、导航与控制、定位与授时、仪表与部件、仿真与测试等。
全彩印刷，不收版面费和审稿费。
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