伽利略系统搜救服务端到端验证项目系统概念与性能分析

作为中欧合作伽利略卫星导航项目的重要组成部分,伽利略搜救服务前向链路端到端验证项目是中国区伽利略合作项目中唯一一个系统级项目。项目的主要目的是通过端到端验证项目检验伽利略搜救服务前向链路的服务性能,确认设计技术指标和对本地用户终端地面系统模拟器FLVE的性能预测。文章在此介绍了EEV系统组成和定位方法。在演示验证阶段,EEV项目组还设计了一个软件仿真平台用于在伽利略在轨测试卫星发射之前分析EEV系统性能。进行了由360个地球表面均匀分布的求救信标发射信号被全部伽利略卫星星座转发,时间跨度为15天的定位精度和覆盖范围分析。在FOA和TOA分别达到10μs和0.1Hz的情况下,FLVE定位精度为5km的覆盖范围达到半径5000km。FOA和TOA在恶劣情况下为15μs和0.2Hz的情况下,覆盖范围缩减为4000km,但还是达到了国际同类本地用户终端地面系统的先进水平。     

一种高精度的X射线脉冲星导航TOA估计方法

针对X射线脉冲星导航（XPNAV）系统的基本观测量--脉冲到达时间（TOA）的估计问题,提出一种高精度的TOA估计方法。该方法基于特征子空间分解类算法的高精度的参数估计特性,首先通过细致分析标准轮廓与折叠轮廓之间的互相关结果,构造新的观测方程;然后对该方程进行特征值分解得到两个相互正交的特征矢量;最后利用两个特征矢量之间的正交性完成TOA估计。数值仿真结果有效校验了算法的性能。     

基于特征光流信息的空间非合作目标相对位姿估计

根据光流法基本原理,推导了用光流信息求解相对位姿估计的数学模型,提出了一种基于特征点光流信息的相对位姿估计算法。用Pov-Ray软件生成的序列图像验证了算法的可行性,并用STK软件生成的卫星视频验证了算法的可行性和准确性。     

一种基于余数周期的 PRI精确估计算法

针对传统脉冲重复间隔（PRI）分选算法在估计PRI方面存在的不足，提出了一种对PRI周期信号的周期进行精确估计的算法。该算法首先从待分选脉冲序列中提取出属于一部雷达的脉冲样本，然后利用同余方程的余数周期性质对该雷达脉冲序列的PRI进行精确的估计。相对于传统的PRI估计算法，该算法有效地消除了TOA量化误差对PRI估计造成的影响，可以精确地估计出雷达脉冲序列的准确 PRI数值，从而能够更好地满足信号分选算法的处理需求。理论推导及仿真实验均表明了该算法的有效性。     

大尺度弱纹理场景下多源信息融合SLAM算法

为实现自主机器人大尺度弱纹理场景下局部精准和全局无漂移的状态估计,提出一种视觉惯性与全球导航卫星系统多源信息融合的同时定位与地图构建算法。首先,通过在局部状态估计中加入线特征来更直观表示环境的几何结构信息,有效提升了弱纹理场景中关键帧之间相对位姿估计的准确性;其次,通过引入线性误差表示,将线性特征表示为直线端点上的线性约束,从而将线特征整合到基于特征点算法的线性表示中,有效改善算法在重复线特征场景下的鲁棒性。最后,使用多源信息融合算法,融合视觉惯性与GNSS测量信息实现了局部精确和全局无漂移的位姿估计,有效解决了大尺度弱纹理场景下的精准状态估计问题。多个公共数据集的评估结果表明,所提出算法的鲁棒性更强、定位准确度更高。     

一种有效降低非视距影响的Ad-hoc网络定位方案

针对复杂地形环境下的Ad-hoc网络应用系统,比如以Ad-hoc网络为基础架构的智能交通定位系统,提出了一种新的Ad-hoc网络定位方案。该方案采用到达时间(TOA)测量值作为距离测量值参数,结合基于TOA测量值重构的非视距误差消除技术,通过选择合适的定位参数,比如采样窗口、参与定位的信标节点数目等,实现最佳的定位性能。仿真表明它能提高定位精度和节点的可定位性,并改善网络适应性。     

一种非数据辅助前向结构载波频偏估计的算法

文章给出了一种适用于MPSK解调的非数据辅助(NDA)载波频偏估计算法,该算法采用前向开环载波同步方式,利用相邻样本之间的相关信息提取载波频偏,具有同步速度快、载波频偏估计范围大、计算量小、可全数字化的优点,适用于高速突发数字通信系统.通过计算机仿真.给出了该算法在估计范围、估计精度方面的性能.     

线性调频脉冲跟踪雷达真实散开目标MUSIC算法的到达方向／时间（D／TOA）的估计特性

本文提出了采用跟踪雷达线性调频脉冲信号的时空多信号分类(MUSIC)技术。对模拟点源、模拟空中散开目标和真实空中散开目标的到达方向／时间(D／TOA)的估计特性进行了评估。结果表明该技术能够对一个雷达波束宽度所覆盖的真实目标的D／TOA进行高度分析和精确估计。     

对空间碎片的相对位姿估计

针对几何、质量特性参数均未知的空间碎片,提出一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的相对位姿估计算法。该算法以单目相机获得的目标图像特征视线信息作为测量输入,以目标姿态、姿态角速度、惯量比、相对位置、相对速度和特征位置作为滤波状态。对算法进行可观性分析,给出两个可以保证算法可观性的条件。分别针对不同条件进行数值仿真,仿真结果表明新算法能够对几何和质量参数未知的空间碎片进行有效的相对位姿 估计。     

基于自适应谱峰搜索的脉冲重复间隔最大似然估计

高精度的脉冲重复间隔（PRI）估计对于提高现代电子情报（ELINT）系统的辐射源识别能力具有重要意义。将观测的脉冲到达时间（TOA）序列建模成点过程信号,其周期图谱谱峰就对应于PRI的最大似然估计（MLE）。本文提出了一个“两步数值搜索”策略,可以确保搜索到谱峰而达到MLE。仿真表明,在低信噪比以及高脉冲丢失率条件下,本文算法性能远超已有算法。     

A protocol for messaging to extraterrestrial intelligence

Messaging to extraterrestrial intelligence (METI) is a branch of study concerned with constructing and broadcasting a message toward habitable planets. Since the Arecibo message of 1974, the handful of METI broadcasts have increased in content and complexity, but the lack of an established protocol has produced unorganized or cryptic messages that could be difficult to interpret. Here we outline the development of a self-consistent protocol for messaging to extraterrestrial intelligence that provides constraints and guidelines for the construction of a message in order to maximize the probability that the message effectively communicates. A METI protocol considers several factors, including signal encoding, message length, information content, anthropocentrism, transmission method, and transmission periodicity. Once developed, the protocol will be released for testing on different human groups worldwide and across cultural boundaries. An effective message to extraterrestrials should at least be understandable by humans; releasing the protocol for testing will allow us to improve the protocol and develop potential messages. Through an interactive website, users across the world will be able to create and exchange messages that follow the protocol in order to discover the types of message better suited to cross-cultural communication. The development of a METI protocol will serve to improve the quality of messages to extraterrestrials, foster international collaboration, and extend astrobiology outreach to the public.     

高低轨双星时频模糊雷达信号的频差估计算法

针对高低轨双星定位系统中，雷达信号定位参数估计结果同时存在时差与频差模糊的问题，分析了相参脉冲串信号的模糊特性；利用粗略配对的脉冲串获得到达时间差序列，避免了对时域高度密集的脉冲进行配对的难题；在此基础上，提出了对时差序列进行中心差分计算频差粗估值实现频差模糊消除的方法；推导得出了频差粗值误差随着辐射源载频的增加、脉冲到达时间测量误差的增大、时差差分间隔的减小而增大的结论。仿真结果表明，频差粗值误差与理论值一致；通过设置合理的差分间隔，得到无模糊的频差粗值以后，频差精估精度逼近CRLB。新算法便于工程实现，对长基线定位系统中雷达信号的频差估计具有一定参考价值。     

一种用于符号同步MF—TDMA系统的定时偏差估计算法

文章给出了一种用于符号同步MF—TDMA系统的定时偏差估计算法。该算法利用一种特殊的辅助序列成型后所表现出来的正弦特性,从中提取出精确的定时偏差,算法工作在每符号1个采样点下。理论和仿真结果表明,该算法实现简单,估计精度高,在相同条件下,其性能优于常用的数字平方滤波法,并且该算法对载波相位偏差不敏感,对载波频偏的敏感度比较低。     

基于影响因子的时分数据调制信号模糊抑制同步算法

为解决时分数据调制（TDDM）方式而引发的信息码位符号翻转模糊问题,提出了一种基于影响因子的模糊抑制同步算法。首先通过搜索引导处理快速地解决伪码搜索范围大的问题;进一步,通过建立影响因子及分段处理,解决信息码符号翻转位置模糊问题。通过理论推导及仿真分析表明,新算法的翻转位置估计精度可以达到> 98.8% ;新算法与传统的PN算法比较,不但提高了估计精度,而且能够适应更低信噪比环境,同时降低了处理复杂度。     

What should we say to extraterrestrial intelligence?: An analysis of responses to “Earth Speaks”

If scientists engaged in the Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) detect a signal from an extraterrestrial civilization, one of the most pressing issues facing humankind will be “Should we reply, and if so, what should we say?” Building on an infrastructure that the SETI Institute used to gather over 50,000 messages from around the world to send onboard the Kepler mission, Earth Speaks invites people to submit online their text messages, pictures, and sounds, as they ponder what they would want to say to an extraterrestrial civilization. Participants for the study have been recruited from 68 nations, from all walks of life. By tracking demographic variables for each person submitting a message, we have identified commonalities and differences in message content that are related to such factors as age and gender. Similarly, by tracking the date on which messages were submitted and the location from which the message was sent, we have also identified the way in which message content is related to time and geographic location. Furthermore, when we compare previous themes derived from textual messages to our current categorical analysis of submitted images, we find our textual themes to be concurrently validated. In doing so, we find the Earth Speaks Website not only allows for the construction of interstellar messages, but also functions as a projective psychological assessment of species-level human identity. We next proceed to demonstrate the generative power of our method by showing how we can synthesize artificial messages from the Earth Speaks messages. We then discuss how these artificially generated messages can be tailored to represent both commonality and diversity in human thought as it is revealed through our data. We end by discussing our method's utility for cross-disciplinary research in the social sciences and humanities.     

误码率对星载合成孔径雷达图像质量影响的数字仿真研究

定量分析了星载合成孔径雷达 (SAR)原始回波信号的量化噪声、饱和噪声以及误码噪声对面目标信噪比的影响 ;建立了星载 SAR数字仿真系统 ,对不同误码率条件下的点目标阵场景的星载 SAR原始回波信号进行数字仿真 ,采用 Chirp Scaling算法进行成像处理 ,并对成像结果进行图像质量评估 ,研究了误码噪声对点目标 (尤其是弱信号目标 )性能影响的规律。     

基于宽带信号的高精度时差估计算法

时差估计精度直接影响测向精度,传统时差估计算法受到采样时间间隔和解模糊算法的限制,无法进一步提高精度。对于宽带信号,通过时－频关系将时差估计转换为频率估计,继而采用基于时差搜索的离散傅里叶变换算法进行时差估计,其估计精度不受采样时间间隔的限制,能够适应较低信噪比。该算法运算简单,适于工程实现,可以实时进行处理。仿真结果表明,在一定的带宽条件下,该算法能达到较高的测向精度。