三阶软件锁相环变带宽技术研究

锁相环是连续波测速雷达的核心部件,对测速精度有很大影响。为了提高测速精度,研究三阶软件锁相环的基本原理及变带宽技术。与带宽硬切换的方法不同,采用软切换的方法,对定步长和变步长两种方式进行研究。结果表明,采用合适的变步长方法可以避免带宽变化导致的环路波动,提高多普勒频率提取精度。     

宽带瞬时精确测频技术及其应用

随着电磁对抗和雷达技术的不断演进，雷达信号由传统的连续波、单脉冲形式逐步向宽带线性调频、捷变频、跳频等复杂波形发展，常用的频率测量方法在测频精度和测频速度等方面很难满足要求。针对宽带相控阵雷达目标回波模拟器瞬时信号带宽高达2 GHz、扫频或随机跳频信号带宽覆盖整个工作频段的特点，创新性地采用瞬时测频引导结合实时宽带数字信道化精测频技术，设计研制了超宽带、高精度的瞬时测频模块和相应软件，并应用于宽带目标回波模拟器的研制之中。通过实测和半实物仿真试验验证，测频精度、测频范围和测频的实时性等指标完全满足整体性能要求。     

高稳定度频率综合器设计思路

简要回顾了微波频率源的发展历程，叙述了高稳定度固态微波频率源对现代雷达发展的必要性。对影响固态微波频率源频率稳定度的因素进行了分析，从理论上探讨了其稳频的原理，并提出改善频率稳定度的措施。最后，提出了一个X波段的高稳定度固态微波频率源的设计方案。     

基于ADS仿真的锁相环设计与实现

文章利用MAX2620构造宽带可调VCO并用ADS建模进行参数优化，在此基础上与MB15E03频率合成芯片构造锁相环，并利用ADS对暂态响应和相位噪声性能进行分析，在仿真分析的基础上建立实际的锁相环电路。     

QPSK载波锁相环的鉴频辅助方法研究

讨论克服锁相环不能兼顾捕获速度和跟踪精度的弱点,简要分析锁相环和锁频环的基本原理,引出锁相环的鉴频辅助方法,然后在此基础上对QPSK载波锁相环的鉴频辅助实现方法进行研究、仿真,仿真结果表明,在保证很高跟踪精度的前提下,附加鉴频辅助的锁相环捕获速度有了很大提高,能够很快提取出同频同相的相干载波。     

旋转飞行器分集式测速信号处理方法

飞行器旋转飞行时,采用分集多天线方式,可以实现信号的全向接收和向地转发。由于飞行器的转动,测量会引入微多普勒效应作用,受工作天线变换影响,接收测速信号（多普勒频率）会阶跃变化,在锁相环的作用下又引入响应误差。为实现高精度测量必须从测量信号中处理出所需的飞行器中心运动信息。针对这一问题,研究并推导了四天线分集式双程应答多普勒测速方程,分析了该模式下理想及测速回路（锁相环）响应信号的特点,提出了分集式测速信号处理方法。仿真实验结果表明,该方法可以有效滤除锁相环响应误差、分离微多普勒频率,得出高精度中心速度测元。     

天基毫米波空间碎片观测雷达系统分析与设计

介绍了天基毫米波空间碎片观测雷达的难点和关键技术,提出了解决问题的思路。将同时多波束天线引入到高速目标探测中,分析了雷达天线和发射机的形式,采用多频信号处理方法解决多普勒模糊问题。给出了空间站载天基毫米波雷达的系统参数,分析了测距、测角、测速精度。在天球坐标系下建立了雷达平台坐标系,通过速度分解和坐标转换,结合雷达成像的方法分析了雷达和碎片间的相对速度、位置的几何关系,在此基础上对空间站载天基毫米波雷达系统空间碎片轨道预测性能进行了分析。
     

大气探测激光雷达校飞样机研制与飞行验证

星载激光雷达是高精度测量全球温室气体和气溶胶垂直廓线的重要手段，大气环境监测卫星大气探测激光雷达(ACDL)在国际首次采用激光积分路径差分吸收技术测量全球CO2柱浓度，采用532 nm高光谱探测技术测量气溶胶和云的廓线。星载激光雷达载荷研制期间，同步研制一套主要功能一致的机载大气探测激光雷达校飞样机，并开展机载飞行试验，获取了大量飞行试验及其对比数据，提供了机载平台真实的数据源，对于优化ACDL激光雷达系统参数和研究星载数据反演算法至关重要。最后在机载飞行平台下，验证了优于1 ppm的CO2柱浓度测量精度和优于15%的气溶胶测量精度。未来利用该机载样机可以进一步开展星地对比验证。     

多星多普勒频率变化率无源定位方法

针对多星时差频差定位系统时/频同步要求高、多星测向定位系统复杂等问题,提出一种多星多普勒频率变化率的无源定位体制,每颗卫星仅需单个接收天线和通道,且多星之间无需高精度时/频同步.针对定位观测量与辐射源位置的高度非线性,提出一种基于多普勒频率的多假设非线性最小二乘(M H-NLS)无源定位算法.理论推导了定位估计的克拉美-罗下限(CRLB),基于定位误差的几何分布(GDOP)分析了多星构型对定位误差的影响.计算机仿真分析表明,基于多普勒频率变化率的M H-NLS算法得到的定位误差能够达到CRLB.     

一种大频偏抗边带错锁的数字锁相环设计

在小卫星遥测系统中,地面站接收信号伴随着大多普勒频偏,副载波会落入主载波的多普勒频偏的范围之内,数字锁相环对主载波的跟踪必须避免边带错锁。提出一种新的数字锁相环结构,通过频谱分析辅助,初始频差和环路带宽被减小,副载波不会落入环路带宽之内;在环路中采用cic低通滤波下抽样滤除副载波分量,副载波对锁相环的影响得以消除。仿真结果表明,该锁相环在大频偏情况下能够很好地消除边带错锁。在实际的地面站遥测接收机中,该锁相环也能够很好地工作。     

双天线GPS/MEMS-INS深组合导航方法研究

针对低成本惯性/卫星组合导航系统在复杂环境中易受环境干扰、航向精度较差等问题,对双天线GPS/MEMS-INS深组合导航方法开展研究。考虑不同信号强度下的跟踪特性,基于矢量延迟锁定环(VDLL)、二阶锁相环(PLL)、速度辅助的一阶锁相环,设计了分别适应强信号、弱信号、失锁状态的跟踪环路结构。同时提出一种实用的信号强度判别方法,防止失准通道参与导航滤波器计算,提高导航精度。为保证航向精度,使用双天线接收卫星信号,将双天线载波相位差加入到导航滤波器的量测量中。采用视线矢量水平投影变换,构造了隔离俯仰信息的相位差量测方程,在不对俯仰角造成干扰的条件下修正航向角误差。车载导航试验表明,所设计的导航系统可以在城市环境中提供连续、高精度的导航输出。     

MLE辅助PLL的高动态GPS载波跟踪

针对传统锁频环（FLL）鉴别器存在一步延迟效应和近似误差的问题,提出一种基于极大似然估计器（MLE）辅助锁相环（PLL）的高动态载波跟踪环路。该方法从极大似然估计理论入手,构造多普勒频移的非相干极大似然代价函数,采用非迭代估计方法求取各通道多普勒频移偏差的极大似然估计,与PLL进行融合滤波并计算频率修正量,进而控制本地数控振荡器（NCO）完成载波跟踪。仿真结果表明：在同等环路阶数和滤波器带宽条件下,新方法的响应速度、动态忍受力优于基于FLL辅助PLL的方法,可以跟踪加加速度达到100 g/s的超高动态 信号。     

一种基于异源状态的星间链路零值标定方法

星间链路分系统零值标定的准确性，直接影响系统在轨星间双向测距和星座高精度时间同步准确度。地面标定通常采用的同源状态需要地面多路输出高稳 10 MHz铷钟源支持，且标定状态与系统在轨应用状态并不完全一致。针对同源标定的局限性，提出一种异源状态星间零值标定方法，构建理论模型并进行了误差分析，异源零值标定的准确度受星座两星参考源(铷钟)的钟漂移特性、卫星遥测下传的时效性以及两星1 PPS状态一致性等因素共同作用。经系统实测验证表明：异源状态下星间零值标定误差约为1.901 ns，能够满足系统标定的精度要求。异源标定简化测试系统，与在轨应用状态高度一致，对工程实践具有一定参考和应用价值。     

同步与数据缓冲系统的同步定时器

同步定时器是ＣＤＡＳＳ／ＤＢ系统的重要部件。它用高精度数字锁相环，精确地恢复地球同步气象卫星采集的原始云图数据的同步基准信息。数字锁相环由用高速器件组成的相位比较器和用计算机软件实现的滤波器构成，采用标准频率计数方式，完成对模拟太阳（ＳＰ）和数字太阳（ＳＳＤ）的锁相及卫星上时钟频率测量等任务。     

星载降水测量雷达有源定标技术研究*

针对降水测量雷达的定标需求,提出基于四个有源雷达定标器的多站有源定标方法,给出定标器布设方式,并设计有源定标时序。分析定标过程中的误差源及其对定标精度的影响,仿真验证表明,四站有源定标的波束匹配偏差定标精度优于0.01°,系统定标精度优于1dB。方法在满足高精度定标的同时,能够实现在降水观测模式下对雷达性能的评估,降低天地定标试验的复杂度。     

一维综合孔径微波辐射计在轨定标方法

G矩阵反演法是一维综合孔径辐射计普遍采用的图像重构算法，其实现包含两个关键要素：系统响应G矩阵标定和有效的数值反演算法。目前，在轨运行的辐射计采用系统误差分步测量的定标方法。在G矩阵反演法和点源测量G矩阵的理论基础上，对相应点源测量试验过程和水体成像试验过程进行了介绍，并对成像精度进行了分析，验证了整体定标的可行性。接着，提出了在轨G矩阵定标方法，并分析了卫星机动对载荷的影响。相比于目前在轨应用的分步测量系统误差的定标方法，该方法利用外部定标源整体标定系统响应G矩阵，能够简化分步定标各系统参数的定标过程，实现符合设计的成像精度，为后续高精度的图像重构算法提供保证，给一维综合孔径辐射计在轨定标提供了新的思路。     

一种多标校源的高轨伴星时差频差定位算法

针对高轨伴星时差频差无源定位系统中卫星位置、速度、时差和频差等参数的测量系统误差严重影响定位精度的问题,提出了一种基于四个或四个以上已知位置的地面标校源的高斯-牛顿定位算法。该算法首先利用差分法消除星间时差、频差测量的系统误差,再利用标校源的时差频差测量方程组估计出主星和伴星的相对位置和相对速度误差,最后结合时差、频差、地球球面以确定非合作辐射源位置。理论和数字仿真均表明在时差和频差测量的随机误差较小时,本文算法的均方根误差（MSE）接近克拉美-罗下限(CRLB)。
     

振动测量误差影响因素分析

讨论了振动测量系统产生误差的来源,主要分析了瞬变温度对振动传感器的影响和现有校准方式产生的误差对振动测量的影响,提出了减小误差的方法.此方法能提高振动测量的可靠性和测量准确性.     

基于窄脉冲的脱靶量测量误差补偿算法

在利用基于窄脉冲的单通道测量系统进行标量脱靶量测量时,由于收发天线必须分置而导致冲激雷达系统具有较大的系统误差,从而对标量脱靶量等参数的估计精度带来影响。文中针对该误差提出了一种补偿算法,在单通道测量系统的基础上,增加一接收天线通道,利用目标散射点与双通道接收天线、发射天线所构平面中的三角关系对系统误差进行补偿。仿真结果表明,该误差补偿算法可以极大地改善系统测量精度,进而提高标量脱靶量等参数的估计精度。     

深空探测器被动式高精度多普勒测量方法与应用

针对深空探测器的单程多普勒测量需求,研究了被动式高精度多普勒测量方法及其实现技术。该方法基于探测器测控信标残留载波等点频信号和VLBI测站高精度氢原子钟频标,构造出与实际接收信号频率接近的参考信号;再通过本地相关处理,完成高精度开环多普勒测量。其特色在于完全不需要精确的先验轨道模型。所开发的专用被动式多普勒测量设备,在国内第一次成功用于欧空局环火星探测器“MEX”的多普勒测定轨试验。探测器X频段信号5s积分的单程多普勒测量精度达到 0.2mm/s ,与欧空局测量水平相当。采用该多普勒测量数据的MEX定轨结果与欧空局精密轨道在数百米至千米量级一致。