低轨星载光学测量确定静止卫星轨道的方法

为了研究低地球轨道(LEO)卫星对地球静止轨道(GEO)卫星的跟踪定轨能力,文章提出利用LEO星载光学测量技术对GEO卫星进行轨道确定。文章充分考虑光学可视条件与星载相机的观测区域,对LEO卫星跟踪GEO卫星的空间环境以及测量模式进行模拟。利用模拟得到的测角数据采用数值方法对GEO卫星进行定轨并与参考轨道进行重叠对比。通过仿真算例对单圈及多圈跟踪情况下GEO目标定轨精度进行分析,结果表明,在平台轨道误差3m、测量精度5"情况下,随着观测圈数的叠加,GEO卫星的轨道确定精度可由500m量级提升至百米量级。若提升平台精度和测量精度,则轨道确定性可进一步提高。     

空间遥感相机挠性支撑扫描装置测角精度标定方法

针对空间遥感相机挠性支撑扫描系统的测角精度标定问题,利用高精度经纬仪测量扫描镜摆动过程中采集的角度误差数据,研究了适用于空间复杂环境的分段误差补偿方法。利用光电自准直仪对扫描镜的零位进行监测,以解决经纬仪随时间、环境引起的零位漂移。根据高轨应用需求,分析了分段误差补偿法的必要性。将获得角度误差引入补偿系统,采用分段误差补偿法对测角电路进行标定。将测试结果与谐波误差补偿法标定结果对比,验证了分段误差补偿后系统的测角精度能够满足系统性能指标要求。最终确定了分段误差补偿法在空间遥感相机有限角度扫描系统高测角精度实现过程中的有效性。     

正交度对高精度二维转台测量精度的影响

针对二维跟踪测量转台方位轴和俯仰轴正交度对角度测量精度的影响,基于球面三角计算方法和向量运算方法,文章分别推导获得转台不正交时角度测量误差的计算公式,分析上述公式获得正交度及其测量误差对转台测角精度的影响规律。结果表明,二维转台俯仰运动范围大于10°时,转台方位轴和俯仰轴正交度对方位测角精度影响较大,对俯仰测角精度影响可忽略不计;转台测角精度对正交度的测量误差非常敏感,俯仰角为75°时,若正交度测量误差为3″,则方位角测量误差可达11.2″。基于此提出一种正交度分段拟合的修正方法可将正交度对测角精度的影响控制在4″以内。最后,针对性的介绍了转台旋转轴正交度的两种测量方法及其测量误差主要来源。研究结果对通用二维跟踪测量转台测角精度指标的合理分解具有一定的指导意义。     

反辐射导弹复合测角抗诱偏干扰方法

针对传统反辐射导弹由于测角体制缺陷无法有效对抗诱偏干扰的问题,利用空间谱估计的角度测量高分辨能力,提出了一种复合测角系统。该测角系统包含单脉冲、空间谱估计两个测角单元,通过对两个测角单元测量数据的融合获得最终测角结果。空间谱估计测角单元的超分辨特性弥补了单脉冲测角单元角度分辨能力弱的缺陷;与单脉冲测角结果融合,空间谱估计测角单元的相位模糊、测角精度差等问题得到解决。通过复合测角系统,反辐射导弹利用空间谱估计实现角度超分辨,对抗诱偏系统成为可能。最后的仿真实验验证了采用这种测角体制的反辐射导弹的可行性和抗诱偏能力。
     

空间信息对抗中的单星对卫星无源定位跟踪方法

针对空间信息对抗中的侦察卫星变轨和对地面“静默”等特点，本文提出了一种基于UT(Unscented Transform)变换的UKF(Unscented Kalman Filtering)滤波跟踪方法，实现了单个侦察卫星仅仅测量角度对辐射卫星的轨道的无源跟踪和定位，经过计算饥仿真表明，仅仪利用单个卫星对卫星只测角定位是可能的，且在测角精度较高时，该方法的轨道跟踪精度可达1公里以内。     

单星对卫星仅测角被动跟踪的三维可观测性研究

单个卫星观测器对卫星的仅测角被动跟踪技术在空间目标监视中具有重要价值。研究了单个卫星观测器对卫星仅测角被动跟踪中的重要理论问题——系统可观测性问题。在三维情况下基于角度测量信息建立了目标加速度由其位置、速度确定的运动模型,推导了该模型的系统可观测充要条件,最后严格证明了三维情况下单星对卫星的仅测角被动跟踪系统满足上述可观测充要条件。
     

子阵级数字阵列雷达单脉冲测角精度影响因素分析

为了提高子阵级数字阵列雷达(DAR)单脉冲测角精度以及算法稳健性,针对数字干涉法和数字相位和差单脉冲测角方法进行了对比试验性仿真.对基于子阵级DAR的两种方法进行了原理分析和测角建模,并重点针对影响测角性能的主要因素如信噪比、幅相误差(重点是子阵级)以及波束指向偏差等进行了性能对比仿真分析,仿真结果表明:当目标信噪比超过10dB时,干涉测角算法测角性能比相位和差法更加稳健(尤其是当波束指向误差较大时).仿真结果和结论可以为子阵级DAR系统工程化设计提供参考.     

一种利用地球敏感器的星光导航方法

针对直接敏感地平的红外地平仪-星光导航系统精度低的问题,提出通过建立扁率误差补偿函数,研究扁率引起的姿态角测量误差;建立地心矢量的姿态角误差模型,通过修正地球扁率误差来补偿姿态角,对卫星施加姿态偏转指令调整地心矢量偏移。同时基于SODERN地球红外辐射模型,考虑红外辐射强度随纬度和季节的变化建立真实红外辐射曲线,通过滤波算法获得精确的地球切线边缘的量测信息,提高红外地平仪测量精度。仿真结果表明,该方法有效提高了基于红外地平仪的星光导航定位方法的可靠性和精度,导航位置误差能达到500m左右,较原有系统提高3倍以上。     

卫星在轨相对三维微角度高精度测量方法研究

为满足卫星由于在轨变形导致的有效载荷偏离基准指向的角度测量需求,文章提出了一种基于位移计的三维微角度测量方法,机械结构小巧且测量精度较高。该方法采用连接悬臂将被测物体的旋转传递给测量装置,使用位移计测量多个面上相应测点的位移变化,通过测点位移与转角的关系求解面间的相对偏转,从而得到被测物体之间的相对转角。文章通过仿真计算验证了数学模型的正确性,分析了各误差源对最终测角结果的影响,并在此基础上进行结果拓展,得到被测物体的微小位移。最后通过原理样机进行了实验验证,测角误差在5″以内。     

新型仿生偏振测角传感器及角度误差补偿算法

沙漠蚂蚁神奇的导航本领为我们研制新型导航传感器提供了有价值的技术参考.分析了沙漠蚂蚁利用天空偏振光分布模式导航的机理,设计了一种新型的仿生偏振测角传感器.提出了一种新的航向角度求解方浇法,给出了一种基于最小二乘支持向量机航向角输出误差补偿算法.利用精密旋转测试台进行了室外航向角度输出测试,实验结果证明了角度解算方法是可行的,角度误差补偿算法是健壮有效的.     

一种深空天文测角导航中的星历误差抑制方法

以火星探测器为例，提出一种以星光角距/时间差分星光角距作为量测量的星历误差抑制方法，分析了火卫一星历误差对导航精度的影响，建立了火卫一时间差分星光角距的量测模型。通过将火星星光角距和火卫一星光角距相结合，发挥了两种量测的优势，实现了对火卫一星历误差的抑制。仿真结果表明，基于星光角距/时间差分星光角距天文导航方法的位置误差是传统基于星光角距天文导航方法的64%，是基于时间差分星光角距导航方法的58%。此外，还分析了导航恒星个数、火星敏感器精度、火卫一敏感器精度、星历误差大小和滤波周期对导航性能的影响。     

中继卫星在轨自动跟踪精度测试方法研究

针对中继卫星在轨自动跟踪精度测试基准值建立和有效数据获取的难题,根据在天线电轴跟踪零点附近角误差电压灵敏度正比于波束指向角误差灵敏度的特性,提出了采用角误差电压灵敏度作为基准值,天线稳定跟踪目标时的方位角误差电压和俯仰角误差电压作为测试数据,通过数据处理得出在轨自动跟踪误差,然后与差波束零点(天线电轴)与和波束接收信号最大值轴之差相加,得出在轨自动跟踪精度的测试方法。并制定测试方案和测试流程,在轨进行了实施。与地面测试结果进行比较,数据相近,验证了测试方法的可行性和有效性。采用该方法测试难度小,便于实施,测试结果不受天线安装误差、卫星姿态变化等因素的影响,解决了中继卫星在轨自动跟踪精度测试的难题。     

非合作目标交会接近的自主检测和跟踪方法研究

提出一种针对空间非合作目标交会接近的自主检测和跟踪方法。在摄像机捕获原始图像后,利用推导的主动星高精度姿态来确定摄像机的精确指向,并结合恒星星库进行初步恒星对象剔除操作,随后基于不同对象在图像中的运动轨迹差异进行目标的精确识别。在目标仅视线角可观测的条件下,基于相对轨道根数建立相对运动方程,并利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)构建仅测角相对导航滤波器以推导出主动星和目标之间的相对运动状态。最后通过搭建的半物理仿真平台,对该方法在3种轨道场景中的性能进行了仿真测试,结果显示,当卫星姿态确定的指向精度在优于3″的条件下,该方法的目标检测正确率在96%以上,提出的仅测角相对导航滤波器的相对定轨精度在所测距离范围的1%以内。     

航天器近程编队自主协同相对导航方法

针对GNSS(全球导航卫星系统)拒止环境下近圆轨道多航天器近距离编队自主协同相对导航问题,提出了利用测角相机偏离航天器质心安装时的杆臂效应和多航天器之间几何一致性约束来实现相对导航的方法。首先,在第二轨道坐标下分别建立了基于Hill Clohessy Wiltshire方程的多航天器编队相对轨道演化模型、测角相机偏离质心安装情况下的相对视线角测量模型;然后,引入多航天器之间几何约束建立了相对轨道状态的一致性约束模型,并基于该约束模型设计了一致性扩展卡尔曼滤波估计算法;接着,对所建立的相对导航模型进行了相对轨道状态的可观测性分析,得到了使相对轨道可观测的相机偏置安装条件;最后,通过数值仿真实验对所提算法进行了校验,并与一致性无约束条件下的估计算法进行了对比分析。仿真结果表明,本文所提算法的相对位置误差能够快速收敛,在5 m传感器偏置和10 -3 rad量级测角误差条件下,多航天器相对定位误差在10 m以内。     

空对空单站被动跟踪体制与精度仿真分析

比较了空对空单站被动跟踪的只测角(BO)、角度相位差变化率和角度频率变化率三种典型定位跟踪体制的性能。基于状态及不同的测量模型,给出了扩展Kalman滤波(EKF)算法,讨论了测量精度对跟踪效果的影响。仿真结果表明:角度频率变化率体制的可观测性优于BO和角度相位差变化率体制;对辐射源匀速运动,观测器匀速运动即可跟踪;与BO测角体制相比,角度相位差变化率和角度频率变化率体制增加了观测量,跟踪收敛速度快。     

提高相位干涉仪测角精度新方法

为进一步提高传统相位干涉仪测角精度,提出一种利用所有基线信息的新测角方法.在给出该测角方法的基础上,分析了该方法的测角精度.理论分析表明该方法测角精度优于传统方法,可适用于一维和二维线阵,且不改变现有阵列的布阵形式,算法计算量小.仿真结果验证了理论分析的正确性,且在低信噪比情况下,该方法测角性能提高更加明显.     

基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法

针对传统单天线波束扫描测角问题,提出一种基于方向图匹配的波束扫描测角方法.首先分析了传统波束扫描方法存在的测角精度低、非理想主瓣侦收条件下难以适用的问题,提出利用全部观测数据与方向图抽样点进行匹配的方法,给出了基于互相关的角度估计方法.考虑到搜索角度初值对互相关法计算量的影响,给出了基于方向图包络特征的搜索范围确定方法;基于方向图的连续性表示和多级搜索方法,在降低计算量的同时,保证较高的估计精度.理论和仿真结果表明,该方法具有测向精度高、计算量低的优点,对侦收角度无要求,提高了波束搜索法的适应性.     

感应同步器位置测量系统的正交误差及补偿

感应同步器与其变换电路一起组成角度或位移的测量系统。感应同步器位置测量系统的误差即变换误差,来源于感应同步器本身制造、安装误差及变换电路的误差。从应用角度出发,提高感应同步器位置测量系统正确度是关键的问题。由于旋转型和直线型感应同步器均已达到较高精度,因此要提高整个测量系统的变换精度需掌握误差的来源及误差的数学表达式,并从中得出对感应同步器误差进行补偿的规律。本文就感应同步器位置测量系统的正交误差规律及一种正交误差补偿方法——激磁电流交叉耦合法进行论证,并以实例说明。     

单轴速率三轴位置惯性测试转台误差及传递分析

阐述了单轴速率三轴位置惯性测试转台系统误差的种类,诸如安装面与轴线平行度、位置精度和回转精度等,主要来源于安装工艺、控制系统精度、测角系统精度以及机械磨损等因素,不可避免地存在于转台系统中。由此产生了综合性的指向误差并对测试数据造成影响,文章根据飞行仿真转台的指向误差公式推导出了适合本实验用惯性测试转台的误差计算公式。依据实际的测试流程计算出各轴的指向误差,得出标度因数、阈值、分辨率等参数测试时,指向误差使得被测参数偏小;而对于交叉耦合参数,造成被测参数偏大,在对高精度陀螺组合测试时应予以估计和补偿。     

单个卫星观测器对卫星仅测角被动跟踪的可观测性研究

单个卫星观测器对卫星的仅测角被动跟踪技术在空间目标监视中具有重要价值,研究了其中的重要理论问题——系统可观测性问题。以直角坐标系为基础,建立了二维修正极坐标系下的状态方程和观测方程。推导了对任意加速度受位置、速度约束的运动的系统可观测充要条件,并据此充要条件,严格证明了单个卫星观测器对卫星仅测角被动跟踪系统满足该可观测条件,最后通过STK6.0产生的数据验证了结论的正确性,该结论可推广到对卫星目标的三维被动跟踪中。