八毫米无源跟踪式全功率遥感辐射计的研制和校准

本文讨论了一种适用于研究地面物体的微波辐射特性和对运动目标进行跟踪制导或自动成像系统的八毫米波段无源全功率式遥感辐射计的研制和设计。该辐射计的增益稳定性可以得到显著改善,其灵敏度可以大大得到提高,致使可以与以往常用的各种型式的迪克(DICKE)开关式辐射计相媲美。辐射计的可测亮度温度的动态范围在300K至20K之间。当辐射计系统终端积分时间常数为1.5毫秒时,输出噪声起伏的均方根值优于1.3K。同时,它还具有设计简单、体积小、重量轻、成本低、易于全集成化、坚固可靠等优点,这是其它型式的辐射计所不能及的。最后介绍了我们研制和设计的八毫米无源跟踪式全功率遥感辐射计的主要技术指标的测量结果和用液氮冷却低温标准噪声源的校准定标方法。大量的测量结果数据是通过辐射计终端配备的微型计算机来进行数据收集和处理的。     

基于双轴旋转的惯导系统误差自补偿技术

针对陀螺漂移影响惯导系统长时间导航精度的问题,提出了一种基于双单元体结构的误差自补偿方案.通过单元体的连续正反旋转,可以实现对所有方向上陀螺常值漂移的调制,从而大幅提高惯导系统的精度.对常值漂移、刻度系数误差、安装误差和角度随机游走等主要误差源的误差特性进行了分析,同时讨论了旋转机构精度对系统调制性能的影响.利用自行研制的双轴旋转调制式激光捷联惯导系统进行了多次海上试验,试验结果表明该方案可行,在不改变惯性器件精度的前提下,可提高系统精度一个量级以上.     

基于绝对磁场测量的磁通门磁强计在轨标定方法

卫星在轨进行磁场测绘及监测时,需要高精度的磁场值,但由于磁通门磁强计三轴非正交性以及零点漂移所引起的误差大大降低了磁强计的测量精度,因而有必要对此进行校正.本文利用绝对标量磁强计,采用一种改进的最小二乘标定算法,通过不断迭代实现对磁通门三轴正交性和零点漂移的修正.结果表明,在考虑了磁强计本身噪声水平的实际情况下,磁通门磁强计的误差可由100nT左右修正到0.2nT以内.该算法为卫星在轨高精度磁场测量提供了一种可行的方法.      

接收机的非理想性对复相关值测量的影响

分析了矩形模型接收机频率响应的非理想性对综合孔径微波辐射计复相关值测量的影响.频率响应非理想性包括中心频率不一致、带宽不一致、群延迟不一致、本振相位不一致及带内波动,它们通过条纹洗涤函数产生复相关值测量误差.分析结果表明,群延迟不一致与本振相位不一致是产生复相关值相位误差的主要原因,中心频率不一致、带宽不一致、群延迟不一致及带内波动是产生复相关值幅度误差的主要原因,通过噪声注入法可校正这些幅度和相位误差,并用以上理论对北航二维综合孔径微波辐射计(BHU-2D)校正前后的误差进行了估计.      

光纤陀螺随机调制的理论分析及实验

偏置稳定性是描述陀螺性能的重要指标,而电路中的交叉干扰是导致陀螺输出漂移的重要原因.采用随机调制的方法能够减小陀螺中交叉干扰产生的输出漂移.采用快速傅立叶变换(FFT)的方法对方波调制和随机调制产生的交叉干扰进行了分析,分析结果表明,采用方波调制时,交叉干扰与方波同频,无法滤除,导致陀螺输出的偏置误差以及陀螺输出对光强的依赖性;而采用随机调制,交叉干扰与方波频率不同,能够滤除,从而减小交叉干扰带来的随机漂移.采用的随机调制为-3π/2,-π/2,π/2,3π/2调制,能够保证陀螺工作点在灵敏度最高的偏置点上,其频谱主要成分为方波基波的偶次谐波,通过陀螺电路中的滤波,能够将其滤掉,消除交叉干扰对陀螺输出带来的干扰.对方波调制和随机调制分别进行了实验,通过实验,证明了该方法的正确性,得到了随机调制能够抑制光纤陀螺中由于交叉干扰产生的输出漂移的结论.     

空间交会目标航天器相位调整策略

目标航天器相位调整机动的目的是为交会对接任务做准备,是一个非固定时间交会问题.从调相的墓本原理出发,分析了大气阻力、升交点赤经漂移及轨道误差对相位角的影响,并将这些参数用于改进冲童对相位角影响的估算公式.将佑算公式与数值积分相结合,从摄动轨道机动参数计算、调相方向选取与机动圈次选择三个方面改进相位调整策略.仿真结果表明:提出的相位调整策略可以稳定高效地获得摄动轨道机动参数,能够满足终端精度要求,相对于直接根据相位角偏差正负来选择调相方向的策略可以节省推进剂消耗.     

外弹道测量中速度修正新方法──辐射计法

介绍了外弹道测量中精度较高的速度修正新方法──辐射计法。其速度（距离变化率）误差是利用与距离误差△Ｒ之间的关系得到,而△Ｒ由微波辐射计在电波传播路径上直接测量大气辐射亮度温度得到。由于用微波辐射计得到的距离误差△Ｒ的标准差一般比常用的折射率预报法和射线描迹法降低１／３到２／３,所以利用本方法得到的距离变化率误差精度也必会比常用方法高,而且辐射计法可在任何方位角和仰角上进行实时修正。     

一种针对氢原子频标长稳测量的修正阿伦方差算法研究

频率稳定度是氢原子频标内部噪声随机起伏程度的定量描述。文章阐述了阿伦方差作为频率稳定度时域表征的原因,分析了频率漂移对氢原子频标长期稳定度测量的影响,针对此问题,介绍了一种修正的阿伦方差算法。基于最小二乘法估计频率漂移率,定量反映输出频率的漂移规律,并在阿伦方差理论公式的基础上扣除频率漂移引入的系统差。以守时实验室实测时差数据对修正算法进行验证,分析结果表明,修正算法能有效地扣除频率漂移的影响,可应用于氢原子频标的长期稳定度测量中。     

航天器交会绝对导航向相对导航过渡阶段的分析与设计

对航天器交会寻的段不同的机动模式,考虑相对导航最远联络距离、最晚联络开始时间以及最早轨道圆化机动时间等约束条件,阐述绝对导航向相对导航的过渡阶段(即介于调相段与寻的段之间的漂移段)的设计问题,包括漂移段终点与相对导航联络点位置的确定以及漂移段起点位置偏差分析,建立了漂移段起点标称位置与调相段机动速度偏差的关系式,给出漂移段起点标称位置范围及调整方法。     

光纤陀螺随机漂移模型

随机漂移是光纤陀螺的主要误差,建立数学模型在输出中补偿是抑制该项误差、提高光纤陀螺精度的有效方法.光纤陀螺静态输出为随机过程,对该随机过程的平稳性和正态性进行分析,拟合趋势项、周期项并补偿,使其成为平稳随机序列.采用时间序列分析法建立光纤陀螺随机漂移模型,根据随机漂移自相关和偏相关系数的特性辨识模型的类型和阶数,利用最小二乘方法估计模型参数,得到光纤陀螺随机漂移模型为AR(2).对陀螺输出数据补偿,检验模型的适用性.结果表明,该模型具有很好的适用性,能够有效抑制随机漂移,提高光纤陀螺精度,可以作为惯导系统卡尔曼滤波器状态变量的数学模型.      

增益对星载微波辐射计系统线性度的影响分析

针对星载微波辐射计中检波器的工作特性进行分析. 观测固定目标时, 通过调节AGC (Automatic Gain Control)的大小, 定量分析系统伏安特性曲线, 对星载微波辐射计系统线性度进行定性分析. 结果表明, 通过调节AGC大小, 系统增益发生变化, 导致检波器工作区间发生微弱变化, 通过两点定标不能完全消除由于增益引起的非线性误差. 对一定亮温范围的观测目标进行分析, 结果证明, AGC变化时反算亮温与实际目标亮温差值随观测亮温的变化而成非线性变化. 从而证明, 系统增益变化导致的亮温变化通过两点线性定标并不能完全消除. 在系统正常工作或实时定标过程中, 要尽量避免调节AGC值, 保证微波辐射计系统工作在线性区间.      

CCD像元灵敏度非均匀性及处理方法研究

研究了CCD像元灵敏度非均匀性产生的原理和给CCD应用带来的问题。采用改进的归一化算法对CCD像元灵敏度进行修正,解决了CCD图像传感器由于加工工艺造成的各像元光电灵敏度具有差异的问题。该方法有效的减小了CCD的原始误差,对提高CCD测量准确度具有重要意义。     

神舟3号飞船上太阳辐射测量

2002年3月至9月间，用3台太阳辐照度绝对辐射计(SIAR)组装的太阳常数监测器在神舟3号飞船轨道舱上测量了太阳辐照度．改进了SIAR辐射计的锥腔结构，把电加热丝埋在薄锥腔壁中间，提高了绝对精度．采用了用宽视场辐射计飞船在轨运动中太阳扫过其视场期间进行测量的方法，测量值与美国EOS上ACRIM Ⅲ测量数据的最大偏差在0．2％以内．     

下卧式径向偏心仪

介绍了下卧式径向偏心仪的结构原理及其灵敏度的调整方法，说明了径向偏心位置的测定方法及误差分析。利用这种偏心仪测量某些轴对称构件的质心位置，其测量不确定度优于１％。     

基于CLEAN算法对一维综合孔径辐射计成像误差的校正

对于天线单元数较少的一维综合孔径微波辐射计，系统的采样基线数有限，导致辐射计对目标在空间频率域的采样产生截断，在成像结果中引起明显的吉布斯误差.实际应用中通常选择加窗函数来抑制吉布斯误差，但是加窗函数会降低辐射计系统的空间分辨率.为抑制一维综合孔径辐射计成像的吉布斯误差，提出了基于CLEAN算法的校正算法.针对目前已完成的8单元辐射计地面样机系统，通过仿真实验，验证了CLEAN算法对于抑制辐射计成像结果中吉布斯误差的有效性.      

星载观测平台的视线误差分析

为分析星载观测平台各项误差源对视线测量精度的影响,研究了一种基于多参量的视线测量误差建模与评价方法.不同于以往卫星、相机的空间测量方式,针对卫星、转台、相机的观测结构,构建了从惯性空间到光学传感器像平面的目标成像模型及星载观测平台视线测量模型.通过推导星载观测平台视线测量误差与观测中13项误差源的关系,提出一种基于灵敏度分析的误差评价方法,并在三个轴向上分析了各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响.利用蒙特卡罗仿真试验验证了理论模型的有效性.结果表明,卫星轨道误差、卫星姿态误差、载荷平台角振动误差、内外框架转动误差、像平面目标像点的位置量化误差是影响星载观测平台视线测量精度的主要因素.该方法能够科学评估各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响,对星载观测平台的总体设计具有重要的应用价值.      

电磁监测试验卫星离子漂移计定标实验研究

离子漂移计用于探测离子垂直轨道方向的漂移速度.离子漂移计的定标实验包括电子学定标和等离子体环境定标.通过对自行研制的电磁监测试验卫星离子漂移计的电子学定标方法研究，测试得到离子漂移计的噪声、电流测量范围、增益和修正系数以及温漂等电子学定标参数.测试结果表明，离子漂移计的电子学性能优于设计要求，满足科学探测需求.此外，借助于意大利INAF-IAPS等离子体测试实验设备模拟电离层等离子体环境，对离子漂移计的等离子体环境定标问题进行了分析研究.等离子体环境下的测试结果表明，该离子漂移计在特征点处测量结果满足仪器指标要求，能够正确探测离子横向速度，且其相对精度满足设计要求.      

线性调频波的转发干扰对消分析

提出了一种线性调频波的转发干扰对消方法,该方法利用匹配滤波输出存在时延与频移上的强烈耦合,通过调整对消波的相位和频移,使其匹配滤波输出与原回波输出基本满足时间重合、幅值相近、相位相反的对消关系,减小回波总输出幅值,即可有效降低其被检测概率;推导了只进行调相转发的对消输出公式和同时进行调频调相转发的对消输出公式,分析了其理论输出特性,并分别对其进行了仿真验证.仿真结果表明,对消波若只进行相位调制,其对消效果与转发时延和信号带宽之积相关,此值越小则对消效果越好,但对相位调制和幅度控制的精度要求也越高;对消波若同时进行相位和频率调制,其对消效果由转发时延与信号脉宽之商直接决定,此值越小则对消效果越好,带宽不影响对消效果,但带宽越大则对消效果对频率调制精度要求越高.