海上移动测站精度估算方法研究

海上测量是在复杂的动态条件下进行的,测量船外测数据中融入了更多影响数据精度的因素,数据测量结果非常复杂。本文在系统分析测量船误差影响因素的基础上,建立了航天测量船外测数据精度估算模型,据此分析研究了影响测量船外测精度的主要误差因素,并针对主要误差源提出了进一步提高船载设备精度的途径。     

航天测量船外测数据误差分离与特性分析

航天测量船在航天测控中占有非常重要的地位,为提高航天测量船外测数据的处理精度,结合样条函数和小波方法,提出了航天测量船外测数据误差分离方法。该方法在提高处理精度的同时,成功地分离出随机误差和修正残差,显著地改进了现有的船载外测数据修正结果。并进一步对修正残差和随机误差进行了特性分析与建模。实例表明这是一种有效的方法。     

船载外测设备动态测量数据的误差分离

为了全面分析研究测量船外测数据误差特性,须对测量数据中的误差进行分离,为此需找到合适的误差分离方法。通过对航天测量船船载测量设备工程背景复杂、数据产生过程复杂、误差源多等特点进行深入的分析,为船载设备测量数据建立回归分析模型,采用三次等距B样条函数作为测量数据误差分离的工具,用等距的标准B样条拟合测量系统的真实信号、系统误差,进而分离出随机误差。对大量原始测量数据误差的统计特性进行检验分析,得出了船载设备外测数据不同于陆基测量的一些误差特性——非独立性、子段非正态性、需用高阶AR模型描述。研究结果表明:使用标准等距B样条函数作为误差分离工具对于船载测量设备外测数据是适合的,样条拟合后的残差结果符合高阶AR模型。     

船体变形对航天测量船外弹道测量的影响

简要介绍了航天测量船船体变形测量系统的基本构成、测量原理和测量元素,分析了变形测量数据的基本特性,给出了船载外测数据船体变形修正的方法和计算公式;重点考察研究了船体变形数据对航天测量船外测数据和外测定轨的影响。     

船载外测设备方位误差超标问题分析

针对航天测量船船载外测设备长期存在的方位误差超标现象,研究了测量船轴系误差修正方法和船载设备角度误差修正原理,发现测量船船载外测设备光机偏差修正模型与方位零值标定方法不匹配,存在重复修正光机偏差误差的现象,从而导致该项误差偏大时引起方位误差超标。提出了测量船方位零位以机械轴为基准标定时的光机偏差修正的改进模型,并利用测量船校飞数据和卫星发射测量数据进行了仿真测试。测试结果验证了改进模型的正确性,解决了测量船外测设备方位误差超标的难题。     

航天测量船导航系统ESGM技术

研究ESG及ESGM的工作原理及误差模型,对影响其精度的因素进行分析,并与传统组合INS的性能进行比较,详细阐述在新一代航天测量船导航系统中的ESGM技术。结合航天测量船执行试验任务的一般规律,从提高船姿船位的测量及对飞行器测控定轨精度需求出发,对ESGM在航天测量船上的使用方式与前景进行了分析。     

基于星惯组合的分布式船姿船位测量体制研究

目前航天测量船的外测精度除了取决于无线电测量设备本身的测量精度外,还受到船体变形测量精度、船体平台的姿态测量精度等多种因素制约,针对此问题,研究并提出了一种船姿船位测量新体制——基于星/惯/卫组合的分布式船姿船位测量体制,构建了分布式船姿船位测量系统原型,推导相关数据处理模型,给出了各船载测量设备测量数据的比对方法。分布式船姿船位测量体制取消了变形测量系统,减少了1项主要误差源,提高了航天测量船的外测综合精度,并简化了船体结构设计。     

航天测量船变形修正方法与使用策略研究

航天测量船上的测控设备采用极坐标单站定位体制,对角度精度要求高,而测量船的船体变形直接影响角度精度。本文系统分析了测量船变形测量原理及误差影响因素,给出了变形误差修正及精度分析模型。在此基础上采用比对分析技术,分析研究了船体变形对测量船观测资料及轨道精度的影响,分析比较了变形常值和实测值的修正效果,提出了实战任务中变形数据的使用策略。     

几种电离层模型折射修正效果检验

航天工程任务对航天器外弹道测量数据的精度需求不断提高,电离层折射误差已成为影响航天高精度测量的主要误差源之一。目前国际上基于多种观测数据建立了多种电离层模型,由于模型使用的数据和算法不同而有不同的修正精度。通过分析国内外常用的Klobuchar(克罗布歇)模型、国际参考电离层模型和中国参考电离层模型的特点,利用3个电离层模型对S频段多颗在轨卫星50多跟踪圈次的实测外测数据进行修正,以星载GPS(Global Positioning System,全球定位系统)数据获取的精密星历经过坐标变换、测站与卫星的几何关系计算可得到测站到卫星的距离,将其作为标准值,采用微波辐射计修正对流层折射误差后对3个电离层模型的修正结果进行比较检验,结果表明中国参考电离层模型在中国区域的修正结果优于其他2个模型,可为航天测控实时修正提供参考。     

基于样条逼近的周期性测量误差检测方法

对周期信号进行多个节点距的等距三次样条拟合，研究其残差能量谱，总结出等距样条节点距变化与残差中周期性频率出现的规律。运用时域抽样理论对该现象加以研究，给出理论证明。在此基础上，结合工程实践中外测数据的误差特性，将传统的周期性误差检测方法加以延伸，提出了基于样条逼近的周期性测量误差检测方法。仿真结果表明，新方法对于提高外测数据中周期项的提取能力效果明显。     

置信度检验法在新测量船船姿故障诊断中的应用

为解决惯导设备数据异常而状态码未及时更新所导致的设备状态无法判断的问题展开研究。基于新测量船分布式惯导的安装设计,分析了如何通过坐标转换的方式,计算得到冗余的船姿数据。根据冗余船姿数据的特性,采用置信度检验法对各姿态测量设备进行检测,建立了设备可信任度矩阵,并将矩阵元素与对应设备进行标志,可以通过分析矩阵元素有针对性地进行船姿故障诊断,并对检测过程中可能会产生的矩阵特性做了分析说明。最后,在某次任务惯导实测数据的基础上,仿真了横摇数据的漂移,并通过置信度检验法对其进行检验,实验结果验证了方法的正确性。     

海上动态条件下静电陀螺监控器启动技术

静电陀螺监控器在航天测量船列装是该设备在国内首次被应用于大型水面舰艇。在此之前其设计方案以及启动策略全部针对于水下舰艇,对于航天测量船而言没有任何经验可以借鉴。因此,探索静电陀螺监控器在海上动态条件下的高精度启动技术成为了当前该设备在航天测量船应用中的主要问题。针对该问题,通过分析静电陀螺监控器启动的关键过程,结合设备工作原理,重点对海上动态条件下静电陀螺监控器的启动技术和相关参数进行了研究,实现了静电陀螺监控器在海上动态条件下的高精度启动。该技术目前已经成熟并且成功应用于测量船测控任务。     

影响奔月飞行器定轨精度的误差源分析

以探月工程为背景,讨论在现有测控网分布、观测弧段以及尽可能接近真实情况的误差源等前提下,利用仿真模拟方法对影响奔月飞行器定轨精度的误差源进行分析。重点考察了观测量精度、初始时刻先验轨道误差、测量船点位误差以及观测资料类型等对奔月飞行器定轨精度的影响。结果表明提高观测量精度和减小测量船点位误差将有助于提高定轨精度,以及采用USB测距、测速和VLBI时延、时延率联合定轨能够提高定轨和轨道预报精度。     

船载天线视角计算方法研究

天线视角是航天测量船的一个重要指标，通过分析各种视角遮挡情况，列出相应的视角计算方法，为船用天线视角设计提供了依据。同时本文分析了针对视角遮挡问题在船舶设计阶段应采取的措施。     

水面舰艇宽频振动噪声结构影响因子量化分析

在水面舰艇声隐身论证阶段,由于设计输入不足,难以对振动噪声情况进行数值预报。文章提出了一种表征船体不同部位机械振源影响情况的结构影响因子方法,进行了典型水面舰艇主要振源、结构部位对局部自噪声的影响分析,建立了主要振源工况、结构部位与局部自噪声的量化关系,可为水面舰艇声隐身论证提供量化支撑。     

测量船多设备外测数据的融合算法

为了进一步提高航天测量船外弹道数据处理的精度,须根据不同的任务特点和要求选用合适的数据处理方法。针对测量船精度校飞时多设备同时跟踪飞行目标的工程背景,提出多设备外弹道数据融合处理的构思,根据数据融合的原理阐述了数据融合技术在精度校飞数据处理中的应用,给出目标位置融合的几种算法,并用加权最小二乘数据融合算法对实测数据进行处理。工程应用结果表明：本文提出的数据融合方法计算量少、精度高,适合工程应用。     

EMD-EKF方法研究

应用扩展卡尔曼滤波(EKF)时需要估计量测噪声的统计特性。文中针对观测噪声统计特性描述不准确导致的EKF性能下降的问题,利用经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition,EMD)可以分离信号和噪声的特性,提出了一种在未知量测噪声条件下的EKF方法。该方法可以跟踪观测噪声的变化,即实现了对量测噪声的估计,从而解决了在未知量测噪声的情况下的EKF问题。仿真结果表明可运用于无源定位中。     

Statistical Measurements of Phase-Locked Receivers

Test instrumentation is described for use in the measurement of threshold sensitivities and noise bandwidths of narrow-band phase-locked receivers. The method is statistical in nature with the data being recorded digitally by a counter and printer. Scale factors can be selected for convenient relation of the data to the standard deviations, 1,2, or 3 sigma. Curves are included showing the results of a typical experiment.     

海上航天测控系统领域本体的构建研究

随着我国航天事业的高速发展，对海上测控系统提出了越来越高的要求。测量船执行任务时涉及飞行器、船载设备、测量船工况等任务要素。本文根据任务要素的主要层次关系及它们之间的约束关系，构建了海上航天测控系统领域本体TTC_Onto，其实现和应用可以有效地提高任务分析的灵活性和准确性。并给出了TTC_Onto的构建过程及其评价机制。