星载合成孔径雷达目标定位研究

系统和深入地研究了星载合成孔径雷达（SAR）对地面目标的定位问题，详细阐述了利用卫星历表和雷达回波数据的距-多普勒参数对目标定位的方法，并用解析法推导出目标相对于星下点位置的计算公式，以及目标的地球经纬坐标公式，并且明确地给出了目标位置的计算程序。在此基础上还完成了关于地面目标定位误差的较完整的分析，导出了一套相应的计算公式，解决了文献中的一些遗留问题。     

星载合成孔径雷达的目标定位方法

论述星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）中，利用卫星星历表和雷达回波数据的距离－多普勒参数对目标定位的方法，并用解析法推导出目标相对于星下点位置的计算公式，以及目标的地球经纬度坐标公式。此方法的优点是不需要在星载ＳＡＲ的视场中使用任何位置确知的参考点，并且与卫星的姿态数据无关。还介绍了目标距离－多普勒参数的决定方法，并讨论了目标定位误差源，以及定位精度的评估。     

星载遥感器对地面目标的定位

系统和深入地研究了多种星载遥感器对地面目标的定位问题。以目标相对于星下点轨迹的方位角和遥感器的视角作为相对定位的结果参量，与卫星轨道参数相结合，导出了地面目标经纬度的通用化计算公式。并在此基础上，完成了关于地面目标定位误差的完整分析，讨论了各误差分量的计算方法，导出了一套相应的计算公式。     

遥感卫星对地面目标测向定位研究

对于采用二维测向定位体制的遥感卫星,文章导出了对地面目标进行相对定位和绝对定位的解析计算公式。目标相对定位是用目标相对于星下点轨迹的方位角和目标与星下点之间的地心张角来表征的。目标绝对定位是用目标的地理经纬度来表征的。文章还对相对定位和绝对定位的误差进行了详细的分析。在该文的推导中,地球是作为一个具有本地半径的球体来表述的。     

预警卫星对空间目标定位模型及误差分析

预警卫星为了准确估计导弹的一些弹道特性,必须对导弹目标进行准确定位。基于双星交叉定位及多星最小二乘法定位原理,给出了从测量坐标系到地球固定坐标系的转换模型,结合双星定位模型、多星定位模型,对定位误差进行了分析,并利用仿真数据进行验证,得出多星定位要比双星定位效果更好的结论。     

星载合成孔径雷达目标定位误差分析

星载合成孔径雷达(SAR)通常利用星历表和雷达回波数据的距离-多普勒参数来实现对目标的定位。其优点是,不需要在雷达视场中使用任何位置确知的参考点,并且与卫星的姿态数据无关。在已经导出的目标定位公式的基础上,用解析法导出了计算定位误差的完整公式,并对定位误差的来源进行了详细讨论,还介绍了定位精度的评估方法,弥补了现有文献的缺陷。     

被动传感器组网变门限聚类定位算法

为了提高干扰情况下目标的定位精度,提出一种基于数据质量分析的地面固定被动传感器组网变门限聚类定位算法。该算法充分利用传感器组网和数据质量分析的优点,首先将各传感器量测转换为目标的估计位置点,并按照距离平方和的方法对各位置点进行数据质量分析;其次构造检验统计量,根据位置点数量的变化自适应调整聚类门限进而对位置点中心进行数据质量分析;最后根据分析结果确定高质量位置点类别并获得目标的估计位置。通过和最小均方误差估计算法（MMSE）相比较,变门限聚类定位算法可有效消除低质量数据对定位结果的影响,从而提高了目标的定位精度。仿真结果验证了从数据质量分析的角度对目标进行组网定位的有效性。     

双向互选最近邻准则下的多目标TDOA无源定位

为有效解决多目标无源定位中的数据关联难题,提出双向互选最近邻多目标数据关联算法。该算法借鉴全局最近邻思想解决多目标到达时差(TDOA)测量数据关联问题,在设置检测门限对时差测量数据进行关联初选的基础上,将所有目标和初选后数据的关联配对关系进行全局考虑,通过对初选后数据的前后向互选来解决多目标时差测量数据的正确关联问题。该算法在从众多时差测量数据关联配对点中提取真实目标位置的同时,可有效解决时差无源定位中的定位模糊问题,算法模块也可应用到多星测时差、测向-测时差等无源定位系统中。仿真结果表明,该算法能有效解决多目标时差测量数据的关联问题,最终实现对多目标的无源定位。     

一种用星敏感器自主定位方法的精度分析

利用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”作为观测量 ,提出用推广卡尔曼滤波方法来实时估计航天器的最佳位置的自主定位方法 ,通过仿真实验 ,分析比较了“星敏感器精度”、“采样周期”、“恒星导航星的个数”以及“星敏感器安装方位角”等诸因素对航天器定位精度的影响 ,同时总结其变化规律 ,可用于提高航天器自主定位精度     

应用聚类方法的多卫星无源时差定位算法

为了提高卫星定位系统的容错能力和鲁棒性,应用聚类方法提出了一种适用于多卫星的无源定位算法。依据三站时差定位原理,将每3颗卫星编成一组,用每组中的卫星分别对地面目标进行三站时差定位;再利用聚类方法融合估计目标的位置。仿真结果表明,此算法定位精度及稳定性优于传统的三站时差定位法和最小二乘法,可减少信息的不确定性,有助于提高系统的定位效果。     

基于时差的多辐射源数据关联与无源定位算法

当前电磁环境日益复杂,对多个辐射源的数据关联和无源定位已经成为重要的研究方向。以时差双曲交会定位为例,根据不同时刻到达时间差的连续性以及同一目标到达不同监测站时间差之间的相关性,完成测量数据的正确关联,并利用卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波对辐射源的位置进行估计,仿真计算表明该方法具有较高的正确关联概率,可以实现定位误差的快速收敛。     

应用多星的空间目标跟踪定位算法

单星激光测距空间目标定位算法受远距离激光测距机测频的限制,有效数据速率较低。文章构建天基探测系统空间目标观测模型,提出一种应用多星的空间目标跟踪定位算法。该算法基于三角交会原理,面向多星不同载荷平台,基于空间目标成像投影和坐标转换模型,计算空间目标的异面直线距离,采用最近邻算法最优匹配关联同一空间目标的星间像点,基于双星交会模型解算空间目标轨迹,进行空间目标跟踪。此外,针对空间目标的星间信息丢失、空间目标与卫星共面时多空间目标跟踪精度低的问题,引入空间目标的加速度参数分量,改进卡尔曼滤波算法,预测空间目标轨迹位置,从而有效提高多目标跟踪精度。实例验证结果表明:文章提出算法的空间目标跟踪与定位精度高,能有效解决星间信息丢失引起的精度下降问题。     

星载GPS的毫米级编队卫星相对定位

在比较分析编队卫星相对定位与陆地相对定位技术的基础上,结合陆地相对定位技术和 卫星精密定轨技术提出了基于GPS进行编队卫星相对定位的方法及原理。文章采用2004年4月 1日到10日的GRACE卫星实测数据进行了相对定位计算,并采用KBR观测数据对本文相对定位 结果和JPL单独定轨结果进行了外部检核,检核结果表明：1. 与直接采用单独定轨结果相 比,该方法可以明显提高卫星的相对位置精度。2. 利用本文方法计算的两颗GRACE卫星相 对位置精度约为4.5 mm。
     

星载蓝绿激光用于水下导航定位的方法探讨

基于蓝绿激光具有良好透水性以及水下通信可行性基础上,文章提出了一种星载蓝绿激光用于水下定位的方法。设计一个由3颗低轨卫星组成的星座,实现航行器的水下导航定位,并对其定位原理和方法进行了详细说明,分解并分析了影响蓝绿激光水下伪距测量的主要误差源。通过仿真分析表明:3颗星载蓝绿激光卫星可在一个回归周期内同时6次指向指定区域进行观测,在每次卫星过顶时实现最佳目标定位精度。结合各项主要误差影响因素估算出:利用3颗低轨卫星同时采用蓝绿激光水下目标测量,可实现水下航行器定位精度优于百米量级。     

方位向非均匀采样对多通道天线星载SAR成像性能的影响

方位向周期性非均匀采样是多通道天线星载SAR系统设计时需要考虑的一个重要因素。针对多通道天线星载SAR系统中存在的方位向周期性非均匀采样对成像性能的影响进行了分析。在建立多通道天线星载SAR回波信号模型的基础上,根据成对回波理论和匹配滤波原理推导了由方位向周期性非均匀采样所造成的虚假目标位置与强度的计算公式,并结合成像处理过程分析了二维成像处理算法对虚假目标的影响,给出了二维成像处理后所得到的虚假目标强度计算公式。最后,通过计算机仿真验证推导与分析的正确性。     

星下点构型对目标定位精度的影响分析

基于TDOA/FDOA对地面辐射源目标的定位原理，建立了多星TDOA/FDOA联合定位模型和定位精度分析模型。针对三星和四星系统不同星下点构型，仿真分析了星下点构型对目标定位精度的影响。三星星下点构型包括星下点直线型、等腰锐角三角形、等边三角形、等腰直角三角形、等腰钝角三角形等5种情况。四星星下点构型包括直线型、三角形、凹四边形和凸四边形等4种情况。分析结果表明，增加卫星数量能够提高探测区域内目标的定位因子和定位精度；星下点非直线型的三星及四星构型，定位精度优于直线型构型，各卫星之间的基线长度尽可能长。     

空间目标天基天文定位误差分析

空间目标的天基观测是未来空间目标监视系统的主要观测方式。天基观测 可以利用轴系定位和天文定位两种方式实现对空间目标的定位,其中天文定位方式能够达到 较高的定位精度。星载相机的姿态测量误差和目标位置提取误差都会影响空间目标的天文定 位精度。基于此,本文推导了空间目标天基天文定位的误差公式,结合一套星载相机的参数 ,采用计算机仿真的方法,研究并分析了各项误差因素对天文定位精度的影响规律。计算结 果表明,空间目标的视赤经的精度随视轴赤纬角的增大而变差,视赤纬精度水平高于视赤经 的精度水平;将空间目标成像在CCD面中心位置附近,能够得到较高的定位精度;视位置测 量精度与目标星点质心提取精度呈线性关系;就目前的硬件水平而言,视赤纬可以达到标准 偏差优于2″的水平,视赤经精度稍差。
     

基于单星定位的火星着陆器初定位方法研究

针对火星探测中着陆器的初定位问题,提出了一种利用单个轨道环绕器为着陆器进行无线电定位的计算方法。首先根据投影法求解着陆器的位置初值,再使用最小二乘法,利用一段时间内的轨道器的位置及其与着陆器的距离数据,求解着陆器的经纬度。通过与卫星工具包(Satellite Tool Kit,STK)软件的计算结果比较,表明此方法是有效的。     

星载合成孔径雷达图像的飞机目标检测

针对大场景下星载合成孔径雷达(SAR)图像中飞机目标检测问题,提出一种端到端的飞机目标检测算法。先在大场景SAR图像中对机场目标进行粗检测,定位机场区域,再通过精确分割算法获得机场的精细区域。对机场区域中的飞机目标进行检测,采用一种基于Canny算子的边缘检测与卷积神经网络结合的飞机目标检测算法。通过飞机边缘检测、边界框预处理等操作确定潜在飞机目标在机场中的位置范围,采用基于GoogLeNet的卷积神经网络对可疑目标进行鉴别。利用星载合成孔径雷达数据对算法进行验证,证明该方法的有效性与实用性。     

基于STK的导航星模拟及天文定位选星算法研究

导航星优选是研究天文定位导航的前提。本文结合导航恒星选星对天文定位的影响,研究提出了基于STK软件的导航星模拟方法,并针对空天飞行器对天文观测时的条件约束,结合天文导航定位对导航星的要求,构建了适合不同飞行航迹的导航星库。基于所设计的导航星库,以空天飞行器为应用对象,结合其在轨段飞行轨迹参数,基于STK软件进行了天文导航定位仿真研究。在所设计的飞行器飞行航迹参数及可见星信息条件下,针对空天飞行器长航迹飞行运动特点,设计了3种不同的天文定位观测选星方案,并研究了不同选星方案下的天文导航定位性能。最后通过仿真验证表明所提出的导航星模拟和选星方法能有效满足空天飞行器对天文导航定位的要求。