导航国家重点实验室开放基金指南
01
概述
OVERVIEW
卫星导航系统与装备技术国家重点实验室定位于卫星导航与综合PNT应用基础理论与原创关键技术研究，研究制定国际、国家和行业标准，聚集和培养优秀专业人才队伍，引领和带动我国北斗综合PNT技术进步与应用产业发展。
为提高科技创新能力与水平，吸引高水平科技人员和青年学者利用实验室科研条件开展合作研究，实验室面向国内高等院校和相关科研机构的科研人员，设立实验室开放基金，重点资助“导向课题”和“探索课题”两类开放基金课题。
02
总体目标 OVERALL OBJECTIVE
面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场，结合国家中长期发展战略，围绕卫星导航与综合PNT领域的前沿理论方法与关键技术，以设立实验室开放基金课题的形式，开展相关的新理论、新技术、新方法和新应用研究。通过开放基金的合作交流研究，凝聚综合PNT领域国内优势力量，聚力原始科技创新，为打造国家原创技术策源地、构筑该领域国际竞争优势提供有力支撑。
03
导向课题指南
3.1 课题一：BDSBAS机载导航动态服务性能评估方法研究
（一）研究目标
BDSBAS系统已经建成并开始试运行，为了监测BDSBAS导航增强服务区域内航路和终端区的航空导航服务性能，需要对BDSBAS机载导航动态服务性能评估方法进行研究。针对BDSBAS机载导航动态服务性能评估手段不足的问题，基于航空飞行采集数据和地面监测站数据进行联合处理，开展BDSBAS高精度动态基准生成技术研究，建立BDSBAS机载导航服务性能评估方法与指标评价体系，突破BDSBAS机载导航服务性能评估技术，建立BDSBAS机载导航服务性能评估平台，完成对BDSBAS机载导航服务性能的评估验证。
（二）研究内容
1）BDSBAS高精度动态基准生成研究
研究影响BDSBAS服务性能的因素，构建BDSBAS导航测量改正模型，通过机载监测数据和地面固定监测站数据的对比分析，研究适用于机载动态场景的BDSBAS评估基准生成方法。
2）BDSBAS机载导航服务性能评估方法研究
通过研究国际民航组织的相关标准，在评估BDSBAS导航服务定位精度、可用性、连续性和完好性评估方法的基础上，研究适用于飞行场景下的BDSBAS服务性能评估方法和指标评价体系。
3）BDSBAS机载导航服务性能评估验证
建立BDSBAS机载导航服务性能评估平台，采用航空飞行采集数据及监测站数据对BDSBAS服务性能评估方法的有效性进行验证。
（三）技术指标
1）导航服务性能评估技术：支持GPS+BDS系统；
2）采用航空飞行采集数据及监测站数据对BDSBAS服务性能评估；
3）建立适用于BDSBAS的定位精度、可用性、连续性和完好性的导航服务性能评估体系；
4）精度评估准确度：水平优于0.2m，垂直优于0.3m。
（四）成果形式
1）《BDSBAS机载导航动态服务性能评估方法研究报告》1份；
2）算法软件1套；
3）发表 SCI 论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期两年，并按年度考核。
第一年：完成项目研究方案编写及BDSBAS动态评估基准生成研究；
第二年：完成BDSBAS导航性能评估、验证及验收。
3.2 课题二：基于数字孪生的遮蔽空间网图一体定位技术
（一）研究目标
面向遮蔽空间人员及车辆的高精度定位需求，结合数字孪生地图，探索网图一体增强定位新机理，研究网图一体组合定位新方法，并对提出的方法开展测试验证，提高综合定位的精度、连续性和鲁棒性，为网图一体定位提供理论与方法支撑。
（二）研究内容
1）网图一体增强定位机理研究
针对遮蔽空间环境，挖掘一种或多种无线电定位方法与数字孪生地图信息之间的内在关系，构建孪生地图与无线电松组合或紧组合定位模型。
2）复杂遮蔽场景下性能测试评估
针对构建的网图一体定位模型在典型复杂遮蔽场景下开展定位精度、连续性和鲁棒性等性能测试评估。
（三）技术指标
1）典型测试场景不少于三类（单个场景面积不低于100平）；
2）与未利用孪生地图信息相比，在静态定位精度方面提升10%以上；
3）与未利用孪生地图信息相比，在动态定位连续性方面提升10%以上。
（四）成果形式
1）《基于数字孪生的遮蔽空间网图一体定位技术研究报告》1份；
2）算法验证程序1套；
3）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期两年，并按年度考核。
第一年：完成项目研究方案编写及网图一体定位方法研究；
第二年：完成定位测试、性能评估及验收。
3.3 课题三：低轨星载动态大带宽信号高精度接收处理方法研究
（一）研究目标
针对低轨信号动态大、持续时间短、多径效应显著以及导航通信信号耦合程度深等特点，探索通信与导航融合新体制信号的接收处理关键技术，研究L频段短时突发式通导融合信号高性能处理技术、大带宽Ka频段通导融合信号高精度接收处理技术以及OFDM体制通导融合高性能接收与处理技术，为低轨通导融合终端研制提供技术支撑。
（二）研究内容
1）高性能L频段短时突发式通导融合信号接收处理技术
研究窄带短时突发式信号的高性能处理技术，具备短时突发式信号连续跟踪处理以及基于存储数据的后处理能力。
2）大带宽Ka频段通导融合信号高精度接收处理技术
针对短时突发信号的快速捕获和高精度观测量提取技术进行研究，针对大带宽Ka频段连续信号开展多径效应抑制技术研究。
3）OFDM通导融合信号高性能接收与处理技术
针对OFDM体制通导融合信号高性能接收处理技术进行研究，具备OFDM通导融合信号导航分量接收处理能力，兼顾导航信号精度与信息误码率。
（三）技术指标
1）L频段通导融合信号，多普勒测量精度优于1Hz，定位精度优于50m，授时精度优于200ns；
2）Ka频段通导融合信号，测距精度优于1m，定位精度优于10m；
3）Ka频段单星测距授时，授时精度优于100ns。
（四）成果形式
1）《低轨星载动态大带宽信号高精度接收处理方法研究报告》1份；
2）低轨星载动态大带宽信号高精度接收处理方法计算机仿真软件1套；
3）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期两年，并按年度考核。
第一年：完成项目研究方案编写及高性能L频段短时突发式通导融合信号接收处理技术、大带宽Ka频段通信信号高精度接收处理技术；
第二年：完成OFDM通导融合信号高性能接收与处理技术，编写结题报告并完成验收。
3.4 课题四：复杂多径场景下脉冲超宽带系统信道及时频估计方法研究
（一） 研究目标
面向狭长空间、金属遮蔽等复杂多径环境下脉冲超宽带（IR-UWB）通信定位的应用背景，针对UWB系统信道估计及信号接收处理难题，克服脉冲信号持续时间短、功率受限以及信道多径密集等不足，研究并突破低复杂度的UWB系统高精度时延估计、载波同步算法和复杂多径场景下的UWB信道冲击响应（CIR）估计算法，完成UWB信号的接收处理，为高精度测距与定位实现打下技术基础。
（二） 研究内容
1）脉冲超宽带定位系统的低复杂度时延估计方法研究
面向超宽带定位系统，在超高速采样（≥1GHz）条件下，研究低复杂度的信号传播时延估计算法，探索在计算复杂度、接收机架构、占用资源、成本等方面具有良好性能的超宽带信号时延估计算法。
2）低占空比纳秒级窄脉冲信号的载波同步技术
面向低占空比、非连续的突发窄脉冲信号，研究在UWB相干接收系统中实现并保持载波同步的低复杂度算法，实现UWB载波频率偏移的精确估计和快速补偿。
3）复杂多径场景下脉冲超宽带信道CIR估计算法
面向狭长空间、金属遮蔽等典型复杂多径场景，利用超宽带SV信道模型，研究超宽带信道CIR精确估计算法，在低信噪比环境下完成多径信道估计并提取出信道特征。
4）复杂多径场景下脉冲超宽带接收性能仿真与测试验证
将上述时频估计与信道估计算法应用到脉冲超宽带接收机中，完成超宽带接收机软件仿真和信号接收处理，并在复杂多径场景下进行性能测试验证。
（三） 技术指标
1）复杂多径场景下时延估计精度优于0.1ns（1σ）；
2）复杂多径场景下载波频率估计误差优于10Hz（1σ）；
3）CIR估计支持CM1~CM4信道模型，支持狭长空间/金属遮蔽等场景下的实测信道模型，支持最大多径数目≥100。
（四） 成果形式
1）《复杂多径场景下脉冲超宽带系统信道及时频估计方法研究报告》1份；
2）复杂多径场景下UWB接收仿真软件1套（含源代码）；
3）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五） 计划进度
周期1年。
3.5 课题五：室内地下IR-UWB定位感知一体化技术研究
（一）研究目标
针对室内地下复杂场景下的定位和感知探测一体化应用需求，开展基于脉冲超宽带体制的定位感知一体化技术研究，设计感知与定位性能兼顾的一体化波形，探索基于信道状态变化的非合作运动目标状态探测感知方法，设计多节点分布式的合作/非合作目标定位系统架构，完成室内地下复杂环境条件下的定位感知一体化能力验证，为定位感知一体化新方向探索提供支撑。
（二）研究内容
1）基于脉冲超宽带的定位感知一体波形研究与设计
以脉冲超宽带体制为对象，面向定位与感知业务开展脉冲波形特征分析，设计能够兼顾定位与探测感知的一体化波形体制。
2）基于信道冲击响应（CIR）的非合作运动目标状态感知与探测方法
研究复杂环境条件下的低复杂度CIR的快速精准获取和分析方法，以及基于CIR的非合作目标运动状态精准探测方法。
3）基于多节点分布式的合作/非合作多目标协同定位方法
设计多节点分布式定位感知一体化网络架构，优化设计合作/非合作目标协同定位方法，同步支持合作目标高精度协同定位，以及多个非合作目标探测定位。
4）复杂多径场景下的定位感知一体化功能性能验证
对室内地下狭长空间、开阔空间、楼道走廊分割空间等典型环境进行模拟建模，考虑多径及遮挡因素，进行定位感知一体化性能仿真验证；结合实测UWB系统数据开展定位感知一体化功能性能验证。
（三）技术指标
1）支持典型室内地下复杂场景的多个非合作目标探测定位，支持目标数量不少于3个；
2）室内地下复杂环境合作目标协同定位精度优于0.5米（1σ），非合作目标探测定位精度优于2米（1σ）；
3）协同定位及感知频度不低于1Hz；
4）感知探测与定位算法，在计算复杂度、响应时间、占用资源、成本等方面具有较高的工程实用价值。
（四）成果形式
1）《室内地下IR-UWB定位感知一体化技术研究报告》1份；
2）室内地下IR-UWB定位感知一体化仿真软件1套；
3）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期1年。
3.6 课题六：无人集群导航定位态势智能预测评估方法研究
（一）研究目标
面向无人集群在复杂城市环境执行任务对连续可靠定位的需求，针对城市环境中面临信号遮挡、光照变化、场景动态等特征造成多源融合导航定位能力不确定的问题，开展无人集群潜在应用空间场景特征下多种导航定位方式定位性能实时智能预测评估架构与方法研究，开发算法验证嵌入式程序并在指定内核软件环境下完成测试验证。
（二）研究内容
1）基于空间场景认知的导航定位态势预测评估架构与方法研究
基于集群感知的空间状态信息和场景结构特征以及卫导、惯导、视觉、自组网定位等传感器特征，构建无人集群潜在应用空间中导航定位态势智能预测和评估机制，达到在复杂城市环境下为无人集群执行任务提供可信赖的连续定位服务的目的。
2）集群应用场景特征与导航定位性能间的映射模型研究
利用感知的场景结构特征数据，结合不同环境特征下测得的各类导航定位方式的定位性能知识库、已知确定的定位知识以及集群空间状态信息建立与导航定位性能间的映射模型，通过知识训练+学习的方法实现集群潜在应用空间点的导航定位态势智能预测评估能力，达到辅助动态调整导航定位策略，优化导航定位性能的能力。
3）集群导航定位态势智能预测评估嵌入式程序开发与测试验证
基于ARM平台及指定内核环境进行无人集群导航定位态势智能预测评估关键算法程序开发，并在典型城市环境中对算法性能进行测试验证。
（三）技术指标
1）在指定测试样例（软件或实际应用环境，其中包含有不低于50%区域存在定位性能下降或不可用情况）条件下完成集群导航定位态势预测评估；
2）可实现典型城市建筑室内外、街道、低空环境的导航定位态势预测评估；
3）至少涵盖卫导、惯导、视觉、近距UWB自组网定位组成模式；
4）定位性能评估预测的时间延展不低于10s、覆盖空间半径不低于30m（室内为封闭空间大小）；
5）集群导航定位智能预测评估软件初始化后从感知到完成评估预测的周期不高于1s（硬件资源条件类比Nvida-TX2）。
（四）成果形式
1）《无人集群导航定位态势智能预测评估技术研究报告》1份；
2）无人集群导航定位态势智能预测评估关键算法嵌入式程序1套，提供源代码（基于指定内核环境）；
3）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期两年，并按年度考核。
第一年：完成项目研究方案编写及关键技术研究；
第二年：完成无人集群导航定位态势智能预测评估关键算法的嵌入式程序开发、测试验证及课题验收。
3.7 课题七：用于视觉定位与建图的高能效智能计算平台研究
（一）研究目标
为适应无人系统向微型化、集群化、智能化处理平台发展需要，针对视觉定位与建图对大算力、低功耗运算的需求，解决现有无人系统定位建图计算能效低、计算资源受限等问题，设计基于人工智能芯片的智能计算体系架构，研究用于深度学习的硬件加速技术、多核异构协同计算技术、算力与功耗可配置方法、自主视觉定位与建图高效率算法等关键技术，搭建出1套用于视觉定位与建图的高能效计算处理平台。
（二）研究内容
1）自主视觉定位与建图高效率算法
深入研究特征提取、特征筛选、特征匹配、位姿估计和神经网络融合算子优化软件算法的特性，从算法层面和硬件架构层面进行针对性设计和改进，解决保持定位精度的基础上SLAM算法的轻量化问题，设计出自主视觉定位与建图高效率算法。
2）用于神经网络卷积操作的硬件加速技术
研究深度学习的高效算法和专用体系架构，探索CNN、剪枝后的DNN网络部署方法，实现深度学习图像特征匹配算法部署到硬件资源有限、能量预算紧张的嵌入式设备中。
3）高能效计算架构下的多核异构协同计算技术
研究异构多核体系结构的能效模型、异构多核结构中CPU与GPU的协同能效优化方法，以赛灵思Zynq7000系列为基础设计与搭建FPGA和ARM异构处理融合硬件框架。
4）计算平台算力与功耗可配置方法
针对AI算力与功耗之间平衡问题，研究DMA、AXI技术和内存共享方法，设计计算平台功耗配置模型，实现不同的计算空间之间的算力共享。
（三）技术指标
1）智能计算硬件平台功耗不超过10瓦；
2）基于本课题搭建的高能效计算处理平台与英伟达Jeston Tx2相比，能效比提升不少于1倍；
3）基于本课题搭建的高能效计算处理平台，在公开数据集上，定位精度比典型ORB-SLAM算法提升不少于15%。
（四）成果形式
1）《用于视觉定位与建图的高能效智能计算平台研究报告》1份；
2）基于人工智能芯片的高能效计算处理平台不少于1套（实验室可以提供部分硬件资源）；
3）自主视觉定位与建图验证软件1套；
4）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期两年，并按年度考核。
第一年：完成项目研究方案编写及智能计算硬件平台搭建；
第二年：完成用于视觉定位与建图的高能效智能计算平台研究及验收。
3.8 课题八：精准时钟同步与低延迟分布式控制网络中的相位测量和调节技术研究
（一）研究目标
针对复杂系统设备协同运行提出的高精度时钟同步与低延迟控制传输需求，发展基于高速串行光纤链路的精确时钟同步与低延迟分布式控制网络。通过对精确时钟同步系统实现机理分析，研究从物理链路层提高时间戳精度的解决方法，实现基于可编程逻辑器件高精度相位测量及时钟内插技术的串行收发器时钟相位调节及硬件板卡研制，推进基于高速串行光纤链路的精确时钟同步与低延迟分布式控制网络发展。
（二）研究内容
1）时间戳实现机制分析及提升时间戳测量精度方法研究
时间戳的精度是影响时间同步性能的关键因素，从时间戳的实现机制出发，分析误差来源，设计从物理链路层提高时间戳测量精度的方法。
2）串行收发器延迟不确定性来源分析及校准方法研究
对串行收发器延迟不确定性来源进行分析建模，以模型为依据，设计对应的校准方法。
3）基于FPGA高精度相位测量及时钟内插技术的时钟相位调节板卡研制
利用FPGA高精度相位测量技术和时钟内插技术，通过串行收发器调整时钟相位，实现高精度的时钟相位调节，并研制硬件板卡。
（三）技术指标
1）串行收发器数据传输链路数据率不小于1Gbps；
2）实现基于可编程逻辑器件高精度相位测量及时钟内插技术的串行收发器时钟相位控制，同步相位测量精度≤20ps（RMS）。
（四）成果形式
1）《精确时钟同步与低延迟分布式控制网络中的相位测量和调节技术研究报告》1份；
2）硬件板卡1套（包含源代码）；
3）发表SCI论文1篇，申请国家发明专利1项。
（五）计划进度
周期两年，并按年度考核。
第一年：完成项目研究方案编写；完成精确时钟同步系统实现机理及时间测量精度影响因素分析；完成时间戳实现机制分析及从物理链路层提高时间戳测量精度的优化方法。
第二年：完成串行收发器延迟不确定性来源分析及校准方法；完成基于高精度相位测量及时钟内插技术的串行收发器时钟相位控制的实现与验证；完成硬件板卡研制和技术指标验收。
04
探索课题指南
4.1．研究方向
研究方向1：时空体系与统一网络
针对时空体系与统一网络方向最新前沿技术开展研究，可选择但不限于时空基准天基化、低轨星座时空基准建立维持与传递、高精度时间频率维持与同步技术、高中低轨联合定轨、综合PNT体系相关理论方法、综合PNT体系仿真与数字孪生、PNT体系新型应用服务模式以及生态构建等方向开展研究。其他不包含但属于本方向的新理论、新算法、新技术也可申报。
研究方向2：多维信号与监测评估
针对多维信号和监测评估方向最新前沿技术开展研究，可选择但不限于新一代监测评估体系架构、多维信号研究、多维泛在信号监测评估、云端协同监测评估、智能监测信息处理、通导融合信号设计、完好性监测与处理技术、监测评估服务生成与推送等方向开展研究。其他不包含但属于本方向的新理论、新算法、新技术也可申报。
研究方向3：天地增强与组合定位
针对天地增强与组合定位方向最新前沿技术开展研究，可选择但不限于室内/地下空间定位理论、低轨星基增强、GBAS增强、通信导航融合、超宽带高精度定位、基于PPP的高精度授时、GNSS/INS深耦合、弹性PNT技术与终端应用、抗干扰反欺骗技术等方向开展研究。其他不包含但属于本方向的新理论、新算法、新技术也可申报。
研究方向4：智能导航与位置服务
针对智能导航与位置服务方向最新前沿技术开展研究，可选择但不限于人工智能导航理论、智能视觉导航、AR/VR导航、无人集群导航、类脑导航、可信安全导航、自动驾驶高精度定位、自主SLAM技术、时空大数据位置服务技术等方向开展研究。其他不包含但属于本方向的新理论、新算法、新技术也可申报。
4.2．申请要求
请申请单位围绕上述四个研究方向中的某一个技术点，自定义研究题目及研究内容，编写研究申请报告，实验室组织申请报告评审，并遴选不超过10个课题进行开放基金资助。
4.3．成果形式
1）研究报告1份；
2）SCI论文1篇。
4.4．研究周期
周期1年。
NOTICE
申请注意事项及说明
1．基金资助对象与申请条件
开放基金课题面向高等院校和科研机构的科研工作者；申请者原则上应是在职并具有中级以上职称或已获得博士学位，能够独立承担研究课题的科研工作者；申请者应得到所在单位或部门的同意。同一年度内，每人只能申请1项开放基金课题。申请课题必须符合开放基金课题指南，学术思想新颖、立论根据充足、研究目标明确、研究内容具体、技术路线合理。承担过国家（省、部、委）自然科学基金项目（课题）、国家重点研发计划项目（课题）、国家（省、部、委）科技攻关项目（课题）的研究人员，在申请开放基金课题时优先给予资助。
2．策划、发布、申报与审批
实验室对外公开发布开放基金课题指南1个月内，实验室集中受理开放课题申请。申请人须认真填写课题申请书，并由申请人所在单位（具有法人资格）在申请书上签署意见，加盖单位公章。意见中应表明申请人能力、申请书内容是否属实、是否愿意为课题研究提供保障及是否同意申请人在本实验室开展该项研究等。申请书内容需由申请人进行脱密处理，并打印一份（申请人所在单位盖章）寄送至：河北省石家庄市桥西区中山西路589号卫星导航系统与装备技术国家重点实验室（收），邮编：050081，收件电话：13717929592；同时将电子版（word格式及pdf格式）各一份发送至电子邮箱：cepntoa@163.com。
收到申请后，导航国家重点实验室将组织专家对课题申请书进行评审，及时公布评审结果，并将结果通过邮件或短信方式通知申请人。
申请书评审完成后，导航国家重点实验室将按照中国电科网络通信研究院管理流程开展获批开放基金课题的合同签订及年度拨款工作。
3．课题资助金额
开放基金课题资助包括重点课题和一般课题，课题资助金额分别为10万元和5万元。导向类课题为重点课题，每课题最多资助1家；探索类课题为一般课题，资助家数根据申请书审核情况确定。年度开放基金共资助100万元。
4．课题计划管理
开放基金课题的执行时间一般为1～2年，具体以指南为准。获得资助的开放基金课题需根据导航国家重点实验室计划安排按时提交《开放基金课题进展报告》；2年的课题开始执行1年后，根据课题管理流程提交中期报告；课题结题时需提交课题技术研究报告及课题合同规定的研究成果、论文录取通知或见刊扫描件、专利证书或受理书等。
课题执行过程中，确需改变或推迟计划，需在课题结束前至少3个月向导航国家重点实验室提交书面申请；经批准后可适当改变或推迟课题研究计划。
5．实验室联系方式
地址：河北省石家庄市桥西区中山西路589号卫星导航系统与装备技术国家重点实验室
邮编：050081
联系人：朱梦祎，电话：13717929592
李胜军，电话：18931890698
联系邮箱：cepntoa@163.com
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