基于1553B总线星时精确产生硬件秒脉冲的方法

本设计在整星不能提供硬件秒脉冲的情况下,利用单片机对1553B总线协议芯片进行配置,使其只对星时数据产生中断.该中断触发外围电路自主产生硬件秒脉冲信号,进而实现校时.由于该方法为纯硬件的触发控制环节,在不考虑卫星平台发送星时数据随机误差的情况下,其误差仅取决于硬件的延时误差,通过标定可达到与整星提供秒脉冲相同的校时精度,而大大优于不采用校时的情况.此外,该成果通过对触发电路外围进行配置,可以实现任意脉宽及方向的秒脉冲信号输出,可满足不同型号对不同类型秒脉冲信号的需求,具有很大的灵活性及广泛的适用性.     

船载星敏感器测星数据蒙气差实时修正方法

针对船载星敏感器安装在航天测量船上而引起的测星数据如何进行蒙气差实时修正问题,在分析船载经纬仪目前使用的蒙气差修正方法和中国天文年历提供的蒙气差修正方法的修正精度的基础上,提出船载星敏感器测星数据的蒙气差实时修正方法,给出蒙气差常数R0和温度变差乘数A的改正量α的计算公式,解决了工程应用上的高精度和实时性问题;同时,在分析大气温度、大气压力对船载星敏感器测星数据蒙气差影响的基础上,提出工程应用中的气象数据采集与使用的具体方案。     

SINS辅助的星敏感器在线标定方法

航天器在飞行过程中,星敏感器受到外界温度、地面标定精度等因素影响存在较大的安装误差,这将严重影响星敏感器的定姿精度。为提高星敏感器精度,对其安装误差进行严格的在轨实时标定与修正是确保星敏感器测量精度的关键。提出了一种SINS辅助的在线标定方法,将SINS/星敏感器输出的姿态信息进行配准,构建了组合导航系统的Kalman滤波模型。该方法只需航天器在飞行过程中做简单的机动,即可对星敏感器的安装误差角进行实时在线标定。仿真结果表明,采用该标定方法可使星敏感器和惯导的安装误差角的总体估计率达到95%以上,具有较高的工程应用价值。     

星敏感器在轨光行差修正方法研究

星敏感器作为目前航天器中最重要的姿态测量敏感器,其精度直接影响航天器姿态测量精度,因此对其误差源进行分析和修正则尤为重要。提出了一种星敏感器在轨光行差修正方法,根据光行差产生的原理和特点,将星敏感器沿探测器X和Y方向产生的光行差误差角巧妙地转换为光行差误差四元数,并直接对输出四元数进行修正,从而为修正星敏感器光行差提供了一种方便简洁的方法。     

基于星敏感器的平台失准角测量精度分析与提高

在平台惯性/天文组合导航系统中,星敏感器可由单星方案或双星方案测量平台失准角。本文推导了两种方案的算法,并进行了精度分析和仿真,提出了提高测量精度的途径。通过对影响星敏感器姿态测量精度的因素进行仿真,论文提出,采用大视场、测量噪声小的星敏感器克服单星方案中绕星敏感器光轴方向姿态误差太大的问题,从而满足平台惯性/天文组合导航系统对星敏感器测量平台失准角的精度要求。     

考虑星敏感器安装误差的弹道导弹捷联星光/惯性复合制导

弹道导弹捷联星光/惯性制导是在惯性制导基础上辅以星光修正的一种复合制导方法，能够显著提高导弹制导精度。由于星敏感器捷联安装在弹体上，安装误差会影响恒星测量的精度，进而影响复合制导精度，为此提出一种在线辨识并修正星敏感器安装误差的复合制导方法。建立了星敏感器观测量与数学平台失准角、星敏感器安装误差的关系方程，在导弹主动段关机后测量3颗独立的恒星获得6个观测量，利用最小二乘法估计出失准角和星敏感器安装、误差。改进了星光/惯性复合制导的最佳修正系数确定方程，直接修正了星敏感器安装误差的影响。数值仿真结果表明：所提方法可以有效地估计平台失准角和星敏感器安装误差，提高了捷联星光/惯性复合制导的精度。     

协同数据链的高精度时间同步设计

鉴于Link16中的RTT时间同步精度为百纳秒级别，针对其精度不高和需要GPS进行初始粗同步的缺点，本文分析了双向比对时间同步的各误差项，给出了各项误差消除或减小方法，最终能实现优于10 ns的时间同步精度，并首次提出不需要其它导航源进行初始粗同步的自主RTT算法。最后，在协同数据链动态自组织组网的需求下，对动态时隙分配时的RTT算法进行了分析，计算出对基准频率源的准确度要求，保证了改进算法在动态时隙分配时也能达到10 ns的精度。     

一种基于PC总线的多功能数字卡的实现

针对远程信号监测系统对测控仪器的要求,文中给出了在ISA卡上集成高精度频率计/信号源的设计原理与实现方法。该设计采用CPLD电路,对恒温晶振的输出信号和GPS的PPS信号进行自适应处理,克服了在实际应用中GPS秒脉冲信号易受干扰、晶振存在不确定漂移等因素造成的误差,将获得的高精度时钟信号和GPS秒脉冲信号作为基准信号用在测频电路和信号源中,使频率计和信号源可以长时间保持很高的精度,提高了系统的性能和可靠性。     

空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法

空天飞行器高动态、长航时的运动特性可能导致一体化安装的惯性/天文组合导航系统中星敏感器与惯导间产生安装误差角。设计了一种星敏感器安装误差角动态辨识方法,建立了星敏感器安装误差角模型,设计了基于天文角度观测的星敏感器安装误差角动态辨识方案,分析了不同机动飞行方式下星敏感器安装误差角的可观测度。仿真结果表明,所设计的基于卡尔曼滤波的动态辨识方法能够在飞行器机动过程中快速地对星敏感器安装误差角进行在线标定,对安装误差角的标定值可以达到实际误差值的85%以上,有效地提高了组合导航系统的精度。     

空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法

空天飞行器高动态、长航时的运动特性可能导致一体化安装的惯性/天文组合导航系统中星敏感器与惯导间产生安装误差角。设计了一种星敏感器安装误差角动态辨识方法,建立了星敏感器安装误差角模型,设计了基于天文角度观测的星敏感器安装误差角动态辨识方案,分析了不同机动飞行方式下星敏感器安装误差角的可观测度。仿真结果表明,所设计的基于卡尔曼滤波的动态辨识方法能够在飞行器机动过程中快速地对星敏感器安装误差角进行在线标定,对安装误差角的标定值可以达到实际误差值的85%以上,有效地提高了组合导航系统的精度。     

双向比对高精度物理时间同步方法

提出一种面向未来卫星在轨应用的闭环物理高精度时间同步方法。比较了所提方法与其他时间同步方法的区别与优势，建立了远程系统时间同步基本模型与误差传递模型，基于双向测距和时间传递技术分析了高精度钟差获取原理，给出了时钟调整环路的时域频域参数依赖关系。完成了高精度时间同步地面试验系统构建，测试了开环非调钟状态下钟差测量精度误差、闭环调钟状态下时间同步准确度误差以及长时运行情况下的时间同步监测结果。测试结果表明，该方法能够实现优于1 ns量级的时间同步，为高精度时间同步技术研究提供了新的途径。     

集群编队条件下通导一体高精度时间同步方法

针对集群编队条件下对高精度时间同步的需求，对通导一体高精度时间同步方法进行了研究，将卫星导航系统与数据链系统进行深度融合，提出了动基座条件下基于卫星导航载波差分算法的节点间高精度时间同步算法。该算法通过协同时间驯服的方式来抑制两次定位间隔间受钟漂影响导致的节点间时间同步误差发散以及节点间时钟修正不同步导致的时间同步误差，提升了编队组网条件下节点间的时间同步精度。最后,通过仿真对算法进行了验证。结果表明，时空同步精度可以达到1ns，可有力支撑未来集群编队作战、高精度协同探测、高精度协同制导等典型场景下对节点间高精度时间同步的需求。     

基于AFDX网络的时间同步分析与实现

时间同步技术对分布式网络是不可缺少的。根据AFDX网络的完整性、冗余性等特点,提出一种AFDX网络时间同步模型和实现方法。分析了时间同步过程中产生的时间延迟,并提出两种延迟补偿方法,分别为一次性补偿法和分段补偿法。对两种时间延迟补偿方法进行对比后,采用较为理想的分段补偿法给出AFDX网络的时间同步实现。提出一种时间同步精度的测量方法,并对AFDX网络的时间同步进行了实验和测量。结果表明,方法具有较高的同步精度,能够满足AFDX网络的使用要求。     

基于卫星和星敏感器的冗余激光惯组在轨标定

采用高精度卫星导航速度、位置信息以及星敏感器提供的姿态信息设计十表冗余捷联惯组的标定模型,包含陀螺和加速度计的零次项和标度因数,对卫星和星敏感器辅助的冗余激光陀螺捷联惯组进行实时在轨标定.利用标准Kalman滤波和Sage-Husa自适应滤波作为估计算法,对十表冗余捷联惯组参数进行在线估计.数值仿真结果表明:参数标定精度均在7％以内,是一种实时的在轨标定方法,满足误差补偿要求.冗余惯组在轨标定方法为航天器高精度定姿和定轨提供了一种理论参考.     

基于卫星授时控制器的设计与实现

针对一些小型试验场或舰船上的条件局限性,对授时、控制等参试设备提出了更高的要求,希望提供一种功能全面、携带方便的小型化设备,用以满足试验的多种需求.为解决这个问题,研制了新一代时统设备——卫星授时控制器.基于GPS（全球定位系统）/BDS-Ⅱ（“北斗”二代）卫星授时原理,采用功能较强的微控制器和可编程器件产生多种时频信号、控制信号和模拟导航信息,实现了定时、控制、接收和产生等多重功能,提高了设备的集成性、通用性和便携性;同时采用倍频、锁相、驯服等技术,使设备10 MHz频率源的准确度提高2个量级,卫星同步精度优于50 ns.该控制器已成功应用于移动测控站和舰船试验中,效果良好.     

基于DP83640的秒脉冲移相器设计与实现

使用DP83640 IEEE 1588精密时间协议（PTP）收发芯片设计实现了一款秒脉冲精密移相器,它能与外部的标准秒脉冲（1 PPS）进行同步并进行精密相位微调,可应用于高精度相位微跃器。秒脉冲移相器采用DP83640芯片进行级联实现秒脉冲精密移相：利用ARM微处理器控制第二级DP83640实现与外部标准秒脉冲的相位粗调,控制第一级DP83640实现相位微调。相位调整时将外部输入的相位偏移量换算为8 ns整周期倍数的相位粗调值,以及不同时间长度档位的相位微调值,分别写入第二级和第一级DP83640共同实现高精度相位微跃。由于硬件电路特性和器件综合噪声的影响,经测试平均相位微跃准确度可以达到0.1 fs。     

基于PCI总线的时统接口卡的WDM驱动设计

时统接口卡是基于PCI总线的即插即用扩展卡,其主要功能是接收输入的时统信号以获取统一的系统时间并保持高精度的准秒同步,同时给外系统提供准秒1PPS、B（DC）码以及定制的脉冲等信号。本文介绍了基于WDM模型的时统接口卡驱动程序设计,主要介绍了驱动框架的实现,中断的处理以及驱动程序接口函数库的设计和实现。     

载波相位平滑伪距在GPS/SINS紧组合导航系统中的应用

针对GPS/SINS紧组合导航系统中伪距噪声大从而引起组合导航系统精度低的问题,提出了将载波相位平滑伪距方法引入到组合导航系统中,利用具有较高精度的载波相位对低精度伪距进行平滑滤波,在建立观测方程的同时,为了减小Kalman滤波器计算量,选用最佳4颗卫星的伪距与伪距率作为观测值,并提出了一种四面体选星法,该方法不需要进行矩阵求逆运算,减小了运算量。利用光纤陀螺捷联惯导系统与GPS接收机搭建了实验验证系统,通过车载实验对所提出的方法进行了验证,实验结果表明,经过载波相位平滑后的伪距噪声得到了降低,从而能够进一步提高GPS/SINS组合导航系统的定位精度,其位置误差均方根值相比无载波相位平滑减小近40%。     

无线时间同步的TDOA室内定位系统

为获得高精度的定位结果,无线定位系统中通常需要对基站进行精确的时间同步,因此提出了一种利用无线信号完成基站间时间同步的方法。首先建立了定位观测量模型,分析了系统定位原理,基于定位原理分析提出了一种基站间无线时间同步方案和固定偏差校正方法。而后给出了到达时间差(TDOA)定位算法及其改进方法。最后给出了基于以上原理的定位系统设计和实现方案。在实际场景下的试验验证结果表明,所提出的方案可以实现基站间的无线时间同步,并给出正确的用户终端定位结果。