载人航天飞行任务USB测控网优化配置解决方案

以我国载人航天飞行任务为背景，针对历次任务中USB测控网使用上出现的测站任务准备时间过长、与其他任务测站使用相冲突、测站使用效率不高等问题，在统计和分析实战任务数据的基础上，给出了一个载人航天飞行任务USB测控网优化配置的可行性方案，并提出了任务中选择测站的原则和测站配置确定流程，以期能够在今后的任务中更为合理地分配有限的USB测控网资源，提高其使用效率。     

一种基于参数控制的低轨星载接收机载波跟踪算法CSCD

低轨星座接收机面临大多普勒频移及频繁快速换星等设计约束,对其载波跟踪环路设计提出了较高的动态适应性与跟踪精度要求。针对以上问题,提出了一种基于参数控制的载波跟踪算法。该算法引入环路控制因子参数,将环路滤波器分为牵引和跟踪两阶段。基于理论建模推导环路控制因子的最优参数配置原则,指导实现牵引和跟踪两种状态滤波器的协同配合,在牵引阶段有效引导大多普勒信号快速入锁,在跟踪阶段精确估计载波频移参数,实现基于低轨星载平台的GNSS信号快速准确跟踪。理论与仿真结果均表明基于参数控制的载波跟踪算法能够有效提升环路的动态适应性与跟踪精度,满足低轨星载接收机的设计需求。与传统算法相比,该算法在保证信号跟踪精度的同时,能够将收敛时间缩短78%,且环路设计简单,易于硬件实现。     

地基测控网健康状态评估方法

为从整体上掌握地基测控网的健康状态,针对地基测控网的特点构建了地基测控网健康状态评估模型,提出通过实测指标数据和指标标准值之间的差额评价指标项,分析控制中心、测控节点和通信链路3个模块影响地基测控网健康状态的指标项,利用层次分析法确定评估模型中各指标项的权重,根据测控网运行要求给出各指标项的标准值,并基于2015年S频段地基测控网和在轨航天器实际,对S频段地基测控网的健康状态进行了评估,评估结果为2015年S频段地基测控网健康指数为88.32%,健康等级为良。该结果表明,提出的评价方法可直观地判断地基测控网的健康状态水平,可在测控网运行管理中得到应用。     

USB测控通信载波功率的一种分配策略

针对USB(统一S频段)通信中副载波信号的功率分配问题,提出了一种载波功率分配策略,实现了副载波功率的最优分配,达到了提高功率效率的目的。结合某卫星副载波的特点,以应答机对副载波的检测门限为依据,对测控上行各副载波功率进行分配。计算结果表明,该载波功率分配策略在残留载波和遥控指令副载波的调制损耗上要优于传统常用调制度分配方法。该功率分配策略能够为卫星通信提供更佳的功率分配,使上行各种副载波信号能够达到卫星接收解调的最佳门限。     

基于UKF准开环结构的高动态载波跟踪环路

 对高动态环境下的全球卫星导航系统（GNSS）载波信号跟踪方法进行了研究。在分析高动态载波信号模型的基础上,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的准开环载波跟踪方法。此方法能够消除导航数据二进制相移键控(BPSK)调制的影响,并采用四维UKF相位估计模型提高跟踪精度,同时对估计值进行补偿以减少滤波器的滞后性。通过模拟接收机的高动态运动轨迹,从跟踪误差、跟踪结果和补偿效果3个方面,与基于卡尔曼滤波（KF）的锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)结构的传统跟踪方法进行比较,结果表明基于UKF的准开环跟踪方法能够有效地完成高动态环境下的载波跟踪。     

航天测控资源统一分配的多维遗传算法

对于航天器测控资源分配这一类时间窗受限的约束满足问题,国内外已有许多应用遗传算法的研究并取得了较好的成果。目前的研究主要针对的是低轨道航天器这类可见弧段较短、全弧段跟踪的问题,对于地球同步以及高轨道航天器这一类长弧段可见、非全弧段跟踪的资源分配问题,相关的应用研究较少。针对高低轨航天器测控资源统一分配问题的特点,经过对标准遗传算法的扩展,设计了一种能够描述高、低轨道航天器资源分配问题的多维编码方法,定义了相应的交叉算子、变异算子等算法要素,从而建立了一种能够解决航天测控资源统一分配问题的多维遗传算法。仿真计算表明,该算法能够有效解决目前我国航天测控网面临的"一网多星"管理模式下,高低轨航天器统一管理、统一分配测控资源的问题。     

GPS/SINS超紧组合导航的性能分析

GPS接收机在高动态环境下很容易失锁,特别是载体的高动态造成的应力对接收机载波跟踪环影响很大。为了解决高动态环境下的组合导航,分析了GPS接收机载波跟踪环的测量误差和跟踪门限,采用惯导速度辅助GPS接收机跟踪环路的超紧组合结构。超紧组合需要涉及到GPS接收机跟踪环内部编排及高动态环境下的实验数据,难度较大。针对超紧组合仿真专门开发了GPS实时软件接收机、高动态GPS中频信号仿真器和惯导模拟器并构建了一个完整的GPS/SINS超紧组合仿真系统。仿真结果表明,该超紧组合导航系统可以跟踪50g的加速度和10倍音速。     

轨道预测辅助GPS载波跟踪技术用于低轨道卫星定位研究

针对低轨道卫星及其特定的运动环境,研究了星载GPS接收机载波跟踪问题。基于卫星轨道可模化、可预测的特性,提出了利用预测卫星轨道计算多普勒频移,并用于辅助载波环路跟踪的新方法。该方法有效地降低了低轨道卫星GPS信号跟踪中的动态,从而在跟踪过程中可以采取降低环路阶数、减小环路带宽、增加预检测积分时间这几种措施来提高环路跟踪弱信号的能力,有助于提高低轨道卫星的定位性能。     

基于M4SCC的卫星在轨测试与通信业务监视系统方案设计

提出了基于多卫星、多测站、多天线、多频率配置和单测控中心的在轨测试和通信业务监视系统,分析了该系统的功能特点,并介绍了其硬件组成和系统软件所包含的内容.随着航天测控网的不断发展,实际工程应用中对卫星的测量要求也越来越高,该技术在对卫星的在轨测量中将会被广泛使用.     

一种非视距信号环境下智能手机速度平滑定位方法CSCD

随着智能手机的普及,基于智能手机的位置服务深刻地影响了人们的生活。通常,智能手机内嵌有全球导航卫星系统(GNSS)芯片,通过跟踪导航卫星信号获得载波频率、载波相位和码相位信息,从而解算位置和速度信息。对于单点定位(SPP)技术而言,位置主要由码相位计算确定,而速度信息主要由载波多普勒频移信息计算确定。在复杂城市环境下,GNSS信号可能会被周围的建筑物反射,形成非视距(NLOS)信号。NLOS信号会导致额外的传输路径,并引起数十米的位置误差。由于速度比位置更精确,通常使用卡尔曼滤波器(KF)进行基于位置-速度(P-V)动态模型的位置平滑。提出了一种因子图优化(FGO)方法来减少NLOS引起的位置误差,将时间相关历史测量值添加到FGO中以优化当前位置估计,并采用两种鲁棒策略来减小NLOS条件下的位置偏差。最后,使用智能手机采集实际场景数据集进行了实验,结果表明FGO方法在速度辅助下可以获得更好的定位结果。     

高动态下惯性加速度辅助三阶锁相环性能分析

针对高阶跟踪环路稳定性比低阶环路差,大带宽带来测量误差大的问题。研究在高动态环境下,惯导加速度信息辅助卫星接收机三阶载波锁相环跟踪算法,以及不同环路参数下跟踪环路的性能。对载体高动态场景、加速度信息延迟进行建模,并对算法进行了数学仿真。仿真分析结果表明,在加速度信息辅助下,即使压缩载波跟踪环路等效噪声带宽到3Hz,在高达1200g/s的加速度动态下,环路跟踪同样稳定可靠。     

天地测控资源使用效率分析

相比地基测控站,以中继卫星为代表的天基测控资源,对于近地卫星跟踪任务具备极大的优势。本文分析了近地卫星的跟踪特点,分析了天地测控资源本身的使用能力,采用通用的资源分配软件模拟计算天基、地基资源对低轨星群的跟踪能力和效率,提出了适合测控资源的任务比例,作为测控资源分配时的参考。     

双频激光干涉仪动态测量系统

本文介绍了 SJD～3双频激光干涉仪配置微处理机动态测量系统的方法,对动态测量中的若干问题进行了探讨。该干涉仪配置动态测量系统后,提高了测量效率和测量精度。     

DS/FH混合扩频测速技术研究

由于DS/FH混合扩频信号带宽较宽,传输信道难以保证信号在宽带条件下线性传输,信号会发生群时延畸变,导致载波相位不再连续,影响载波的稳定跟踪,从而使测速精度降低。本文提出了基于跳频图案同步辅助的鉴频方案,可以消除相位跳变对载波跟踪的影响,实现对扩跳信号载波的稳定跟踪,从而提高DS/FH混合扩频测速的精度。     

高效MF-TDMA系统时隙分配策略

由于具有高效性和灵活性,多频时分多址接入(MF-TDMA)技术被广泛应用于现代宽带通信卫星系统的上行链路设计中。时隙分配算法的有效性是高效利用MF-TDMA系统资源的保证。在MF-TDMA系统中,时隙资源分配问题可以分为两步：载波信道选择和信道内的时隙分配。对于第1步,RCP-fit等算法提供了良好的用户载波信道预约策略。本文主要针对时隙分配过程的第2步展开讨论,针对载波内的时隙管理问题提出了一种基于倒序时隙编号时隙资源树的时隙组织方式,从时隙编号的角度解决了时隙时间均分问题。并采用伙伴递归调整算法作为载波内时隙优化定位方法,有效减低时隙碎片对系统资源利用率的负面影响。最后通过仿真,验证了该时隙管理算法的高效性。     

载体旋转条件下GPS中频信号生成方法

GPS中频信号是分析研究GPS信号特点和捕获跟踪方法的关键环节,高动态旋转条件下得到GPS中频信号十分困难,需要利用仿真手段模拟生成。在综合分析卫星仰角、GPS天线增益以及空间载体旋转对GPS卫星可见性和GPS中频信号影响的基础上,导出了高动态旋转条件下GPS中频数字信号模型,提出了载体旋转条件下GPS中频信号的生成方法,并利用Matlab平台模拟生成了高动态旋转条件下GPS中频信号。该方法可用于高动态旋转载体的GPS轨迹测量方案设计验证,具有一定的理论价值和工程意义。     

基于滑动DFT和插值DFT算法的GPS信号载波跟踪方法

 在分析GPS接收机跟踪环路信号特征的基础上,将滑动离散傅里叶变换（DFT）算法和插值DFT频率估计算法相结合,提出一种在频域进行的载波跟踪方法。该方法首先根据捕获时得到的粗略载波频率估计值确定计算DFT值点的范围,然后利用滑动DFT算法计算这部分点的DFT值,最后利用插值DFT频率估计算法估计载波频率,进行跟踪环路中载波频率的更新。该方法计算复杂度低,便于实际应用。仿真结果显示,该方法能够对载波频率正确跟踪,验证了算法的可行性。     

调压阀快速开关定位控制算法研究

介绍了针对某车载气动试验设备中配置的特种高压调压阀而开发的一种控制算法,目的是将调压阀用于快速开关定位控制与压力调节双重任务。配置有快速阀和调压阀的系统,对调节过渡时间有严格的要求。调压阀用于根据实际系统工艺的要求,改变调压阀后的压力,以跟踪系统气源压力的变化。快速阀用于快速接通系统工作介质。由于受车载空间限制,通过本方案的改造,可以使系统不需使用快速阀,减小系统空间的占用,适合车载系统等对空间要求苛刻的场所。笔者提出的调压阀快速开关控制算法,经过实际验证,证明方法可行,效果良好,满足实际的需要。     

用于NASA局TDRSS第二地面终端站的综合接收机的设计与性能

Interstate电子公司正在开发一种综合接收机,准备用于TDRSS第二地面终端站(STGT,NASA天基测控网的一个重要组成部分)的S波段多址、S波段单址、K波段单址、S波段航天飞机返向链路(SSHR)和K波段航天飞机返向链路(KSHR)。广泛采用甚大规模集成/专用集成电路(VLSI/VSIC)设计方案,该综合接收机(IR)将解调器、符号同步器、伪码跟踪、载波恢复和数据提取功能结合到一个集成单元内。本文介绍该接收机的总体设计及研制,突出了解调和跟踪环的功能。给出了实验室测量结果,证明了良好的误码率特性。     

测站试验任务软件接口设计与实现

分析了传统航天测控网中测站试验任务软件接口现状以及所存在的问题。利用XML格式简单、处理便利、扩展性强等众多优点,将其引用到航天测控软件的接口设计实现上,解决了软件接口复杂,变化频繁、维护困难的问题。