海洋卫星AIS载荷设计与验证

为实现全球海洋船舶位置监视,用户在我国海洋系列卫星上配置了船舶自动识别系统（automatic identification system, AIS）。卫星AIS覆盖范围大,面临严重的信号碰撞问题,且AIS工作频段低,易受卫星平台低频干扰影响。用户及卫星总体要求AIS载荷提升对卫星电磁环境适应性以降低卫星AIS频段电磁环境净化代价,同时具备一定近海海域接收能力。在深入分析卫星电磁环境工况及近海AIS信号碰撞工况基础上,提出了AIS载荷阵列天线设计、抗卫星电磁干扰设计、低信噪比解调设计为主的针对性设计,相关设计已经通过海洋二号C卫星在轨验证,对其他卫星AIS载荷设计具有较好的参考意义。     

一种新的星载自动识别系统检测概率计算方法

针对现有星载AIS检测概率计算方法没有考虑不同解调算法对检测结果影响的问题,提出了一种基于泊松分布船舶检测模型的星载AIS检测概率计算方法。该方法首先计算混叠信号功率差和频差的联合概率分布,以及算法的解调概率,进而将两者相结合得到表征算法能力的关键参数,代入AIS检测概率模型进行计算,可使得原有模型具有适应不同解调算法的能力。仿真表明该方法可有效应用于实际工程的评估,对星载AIS的系统设计有重要的参考价值。     

海洋一号C/D卫星全球船舶自动识别系统设计与应用

为了满足用户对全球船只信息的监测需求,海洋一号C/D(HY-1C/D)卫星配置了船舶自动识别系统(AIS),实现了单星针对全球大洋船只每天2次信息采集和监测能力。由于AIS接收机工作频率低,接收灵敏度高,容易受外部低频信号的干扰,影响包括解调概率和观测幅宽在内的工作性能。而作为光学卫星,HY-1C/D搭载了多台光学载荷,无法进行整星包覆控制。为了解决AIS在轨应用易受低频信号干扰问题,提出了重点单机电磁屏蔽、AIS天线方向图和安装位置优化设计、整星电磁兼容综合处理等解决方法,并在卫星的地面试验中得到了验证。卫星入轨工作后,AIS接收机获取的全球船舶识别信息进一步验证了上述方法的有效性。结合目前在轨使用情况,给出了后续AIS载荷在设计和应用上的建议。     

海洋二号C卫星船舶自动识别系统优化与应用

为降低卫星在船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)载荷频段电磁干扰处理工程实施代价,打破近海海域接收屏障,文章提出了AIS赋形高增益梯度天线、AIS抗电磁干扰与连续捕获等载荷优化方法,并开展了整星AIS频段电磁环境优化设计与处理。相关优化措施的有效性在卫星地面测试过程得到了验证,卫星入轨后,AIS载荷可适应卫星工作工况,在轨接收效能得到进一步验证。结合海洋二号C(HY-2C)卫星AIS载荷在轨表现,分析了AIS数据应用情况,给出了后续AIS载荷在设计及工程上的优化建议。     

应用星载AIS双天线的舰船快速定位方法

针对仅接收1次自动识别系统(AIS)信号实现舰船快速定位的需求,提出了应用星载AIS双天线的舰船快速定位方法,通过舰船位置与星载AIS接收信号多普勒频率,双天线接收信号时差关系,建立舰船定位解算的线性模型。在此基础上,对影响定位精度的卫星位置速度、时差、天线安装位置等误差因素进行分析。结果表明:为保证定位因子达到0.50,卫星速度精度应小于5 m/s;时差精度应小于1×10~(-11) s;双天线距离大于2 m;双天线优先选择安装在滚动轴正向和负向,滚动轴正向和俯仰轴负向,滚动轴负向和俯仰轴正向。文章提出的方法能够快速解算出舰船位置,为成像载荷与AIS综合的舰船识别提供数据支撑。     

编队卫星碰撞规避方法研究

对编队卫星碰撞规避方法进行了研究。通过递推编队卫星的初始状态协方差阵,将碰撞概率密度函数在危险区域积分获得编队卫星的碰撞概率。当碰撞概率大于安全阈值时,向卫星施加最小脉冲速度修正量Δv,在垂直于终止时刻相对速度的平面机动一定距离以降低碰撞概率。仿真结果表明:用计算的碰撞概率能较好地预测编队卫星的潜在碰撞危险,所选机动策略有效。     

一种双通道星载AIS接收机研究

针对地面AIS设备覆盖范围有限，无法满足远洋航运船舶对AIS技术的迫切需求，提出了一种可搭载于低轨卫星的双通道星载AIS接收机，首先，针对低轨卫星的工作平台，分析了星载AIS接收机的链路、灵敏度指标和多普勒频移，得到了在低轨卫星平台上对AIS接收机的增益指标要求和面对的难题，由此开展了星载AIS接收机的方案设计，对其组成架构、硬件平台和解调算法进行了介绍，提出了一种双通道AIS接收机，可同时解调四个频道，硬件平台采用了可重构的思路，对AIS信号的解调算法进行了简单阐述。对工程实现产品进行了地面灵敏度指标测试，并搭载卫星在轨接收数据。结果表明双通道同时覆盖四频道的设计，增加了AIS信号的接收数据量，并且可重构的软硬件平台和先进的解调算法，降低了硬件开销，提高了可靠性，为星载AIS技术发展提供了参考。     

高轨凝视卫星基于AIS数据的海洋图像几何精校正方法

针对高轨凝视卫星存在难以选取地面控制点从而在一定程度上影响卫星性能发挥的问题,文章将连续成像的凝视卫星与船舶自动识别系统(AIS)数据有机结合起来,充分利用AIS数据定位精度高、更新频次快、与高轨凝视卫星配准性好的特点,将船舶AIS数据作为控制点对海洋区域进行几何精校正。根据海洋较地面平坦的特点,基于多项式校正法,设计了两种针对高轨凝视卫星的遥感图像校正策略,并利用高分四号卫星和商用AIS数据进行了验证比对,给出了应用建议。分析结果表明：采用AIS数据可有效提升高轨凝视卫星海洋遥感图像定位精度,可为高轨凝视卫星影像快速几何精校正策略设计提供参考。     

导航信号模拟器上位机软件设计与实现

卫星导航信号模拟器可以模拟产生各种动态环境下接收机所接收到的导航卫星信号。为接收机的调试和测试提供仿真信号源。完整的导航信号模拟器由上位机软件、中频信号产生、射频前端电路三个单元组成。文中对信号模拟器的上位机软件单元进行详细的分析,给出软件总体流程图,阐述主要模块的功能及其实现方法,包括人机交互界面、导航电文生成模块、载体运动轨迹计算模块、卫星位置计算模块和等效伪距误差计算模块。通过与商用(?)收机联试,验证了软件设计正确可行。     

基于卫星星历的TDOA/FDOA研究

文章研究利用卫星星历中的轨道参数以及地面辐射源的经纬度和高程,采用几何矢量法,建立了对各种轨道卫星具有通用性的卫星接收信号TDOA/FDOA估计模型,分析了从典型卫星通信系统Globalstar和Inmarsat中选取的2颗卫星在接收辐射源信号时TDOA/FDOA变化情况。仿真结果表明,文中所建模型具有较好的适用性,为无源定位中TDOA/FDOA的估计结果提供了一种验证方法。