四维黎曼时空下脉冲星导航模型精度分析

考虑深空探测中广义相对论的影响,以适应纳秒量级的计时精度要求,本文针对航天器绕飞轨道,建立四维黎曼时空下带有时间转换项的脉冲星导航系统轨道动力学模型和四维观测模型,并基于无迹卡尔曼滤波方法设计脉冲星导航算法,针对模型中的时延项对导航精度的影响进行分析。分析结果表明:在时间转换模型中引力时延、航天器偏轨时延以及绕飞行星曲率时延等因素远大于航天器曲率时延对导航精度的影响,在量测模型中太阳系的引力远大于周年视差效应和脉冲星自行对导航精度的影响。     

基于CEI的高精度相位干涉测量试验

基于被动式干涉测量的卫星轨道测定在测量精度、星上资源利用等方面具有明显优势。首先阐述群时延辅助的高精度相位干涉测量算法,然后利用连线干涉测量(CEI)系统对地球同步轨道(GEO)卫星实施观测试验,最后对试验数据进行相位干涉测量处理与轨道符合验证。结果表明,相位干涉测量可以获得皮秒量级的随机误差,远远优于群时延随机误差;修正系统性误差后,干涉测量得到的几何时延与卫星精密星历得到的理论几何时延差异仅约0.1ns,为利用干涉测量技术实现高精度卫星轨道确定奠定了基础。     

基于相关峰细化时延估计的舱内服务机器人发话人定位研究

发话人定位是舱内服务机器人有效区分航天员与环境并获取与航天员相对位置关系的重要手段。针对时延估计的机器人声定位算法精度受采样频率和噪声限制的问题,提出了一种基于相关峰精确插值的空间六元阵列发话人定位方法。该方法基于机器人球形结构设计,利用信号预处理和二次相关降低噪声干扰,通过线性调频Z变换(MCZT)取代快速傅里叶变换(FFT)计算细化频谱,突破已有时域采样率的限制,能有效弱化FFT带来的栅栏效应,提高相关函数分辨率、时延估计精度及发话人定位精度。实验结果表明:基于相关峰精确插值算法的发话人定位方法,其时延估计性能有明显提升,能较好地对声源目标进行定位,且算法精度优于基于广义互相关的发话人定位方法,能满足舱内服务机器人的定位需求。     

金星快车将开始执行探测任务

日前,于2005年11月9日发射的金星快车无人探测器已经到达了金星。在金星引力的导引下,探测船将进入其椭圆形轨道,并启动推力控制器以调整运行的轨道。金星的体积、形态和密度与地球非常相似,被称为地球的姊妹星,但其环境恶劣,是温室效应失控及天气系统恶性循环贮热的绝佳参考实例。了解金星的物理状况,有助人类更深入了解地球大气环境,以缓和温室效应。金星快车配备了七种探测仪器,具体是:用于测量太阳风与金星大气之间互动的空间等离子体和高能粒子分析器;探测太阳风作用形成的表面磁场的磁强计;用于高精度测量金星高度55~100 km处大气层温…     

高分辨率多径时延测量算法

提出一种基于最小二乘准则的高分辨率多径信号时延测量方法。对参考信号作三阶样条插值获得每条多径信号最小二乘意义的最优估计,用每条多径信号的测量值重构接收信号,通过反复迭代使重构信号是接收信号最小二乘意义的最优估计,实现多径信号的时延测量。仿真结果表明：新算法在低信噪比、窄带信号条件下仍能获得较高的时延测量精度,性能优于MUSIC类时差测量算法。     

航天器在轨全周期热变形分析方法

提出一种适应于在轨全周期热变形的分析方法,采用基于热传导算法进行"热分析模型-结构分析模型"全周期温度场映射,利用数学拟合算法开展对各类结果数据的分析,通过相关程序实现全周期多工况温度场映射、计算、数据分析的自动化。对某遥感卫星进行全周期热变形分析,结果表明:全周期温度场映射时间由天缩短至小时量级,温度场映射精度可控制在1%以内,相对于以往基于极端工况的热变形分析方法,可显著地提升分析精度与验证覆盖性,获得在轨热变形量级、全周期变化规律。文章的研究结果可为航天器热稳定设计提供参考。     

NPF算法在X射线脉冲星导航中的应用研究

针对X射线脉冲星导航中航天器模型的强非线性、高阶模型不确定性等问题,提出应用非线性预测滤波(NPF)算法实时估计航天器的轨道信息。首先,建立具有模型不确定性的X射线脉冲星导航定轨指标函数,优化得到满足指标函数最小的系统模型误差值,通过降低模型不确定性的影响来提高航天器自主定轨精度。对STK生成的“火星探路者”和“金星快车”及“北斗一号”三种航天器轨道数据进行分析,仿真结果表明,该算法比EKF算法具有更高的定轨精度,能够满足深空以及近地轨道航天器的自主定轨精度指标要求。     

适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题，提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法，它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证，结果表明：在20 km基线上，利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊，相时延测量精度优于0.1ns，对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延，具有较好的工程应用前景。     

基于THz大气窗口的金星地表遥感研究

文章以金星快车VIRTIS载荷相关数据为出发点,验证金星大气模型相适应参数及其窗口。并通过模型参数中的THz频谱分布,阐述实现金星地表遥感探测科学目标的THz相适应理论基础,并提出多功能金星遥感构想。     

LMS自适应滤波算法改进及其在连线干涉测量中的应用

对航天测控信号进行滤波处理将有利于提高系统的测量性能。连线干涉测量以载波时延为测量量,所以其测量精度与载波差分相位估计性能直接相关,而该性能主要受近载频噪声的影响。提出采用LMS自适应滤波算法对测控信号进行滤波处理以提高载波差分相位估计精度的思路。首先给出基于LMS自适应滤波算法的相位估计方案,并分析其可行性和存在的问题;然后提出基于余弦函数的改进LMS自适应滤波算法,最后将改进算法应用于CEI测量仿真和观测试验中。蒙特卡罗仿真和实测数据处理表明,改进的LMS自适应滤波算法优于原算法,在同样数据处理长度下,滤波处理后载波差分相位估计精度提高了约一倍,这在航天测控中具有重要意义。     

带马尔科夫参数的容错控制系统中系统噪声与故障诊断检测延迟时间的关系

讨论了带马尔科夫参数的容错控制系统 (FTCSMP)中 ,在保持系统随机稳定性的前提下 ,系统噪声与故障诊断检测延迟时间的关系 ,并进一步给出了确定故障诊断检测延迟时间范围的方法 ,为故障诊断方法的选择提供了依据     

基于观测器的上面级姿控发动机时间滞后补偿控制方法

针对上面级姿控发动机响应延迟导致姿态角速度控制精度下降的问题,建立了系统动力学模型,分析姿控发动机响应延迟对姿态控制的影响,采用Smith预估补偿算法提高系统控制精度,对于理论模型的不确定性,采用鲁棒观测器对姿态发动机输出进行估计。仿真结果表明:所提出的方法可有效减小姿控发动机响应延迟对控制精度的影响,为上面级长期在轨高精度飞行提供技术支撑。     

基于蚂蚁算法的星上ATM交换结构

对于卫星ATM交换系统，星上ATM交换结构的设计是一个非常重要的部分。由于卫星通信具有带宽有限、时延受限、信道误码率高等特点，因而设计星上交换结构时必须尽可能降低交换时延，减少内部阻塞。为此，提出一种基于蚂蚁算法的星上ATM交换结构，并对此方案进行了分析和仿真。结果表明，该结构由于采用了蚂蚁算法和阻塞规避方案，有效改善了信元时延和信元丢失率等性能。     

基于小波倒谱模型的滤波处理技术及其在超声应力检测中的应用

在超声检测中,应力是通过超声时间延迟来测量的,而超声回波的时间延迟对噪声非常敏感。噪声严重影响应力的测量精度,噪声引起的时间延迟甚至与应力引起的时间延迟处于同一量级。而以往消噪处理都是基于盲信息,没有考虑系统响应特点,消噪效果不好,需一种有效的消噪方法。提出了一种基于倒谱模型新的滤波处理技术,从系统响应的角度,建立超声通道的小波倒谱模型,并通过对钢轨应力测试信号进行滤波处理,试验结果令人满意。     

飞行控制用激光陀螺的一种滤波方法

采用传统的FIR低通滤波器对激光陀螺输出信号滤波后会产生较大的时间延迟,使得滤波后信号难以满足姿态控制系统的要求.为了保证响应时间与导航精度均满足需求,本文研究了低阶FIR低通滤波器与自适应IIR陷波器相结合的滤波方法.理论仿真和试验结果表明,该方法可以有效的消除激光陀螺抖动偏频信号,同时能够显著缩短时间延迟,具有工程实用价值.     

Design of phase-locked loop for communication system via on-board signal processing satellites

The energy inconsistency for a multiple access system via an active satellite with simple repeating of signals is claimed. The on-board ideal signal processing algorithm resolving this inconsistency is considered and the optimal group signal processing algorithm in a manner of digital signals shape transformation followed by their time compression is suggested. The necessity for individual clock synchronization of ground stations is shown and the synchronous multiple access system block diagram with an optimal on-board signal processing is discussed.A phase disturbance dynamics of a two-loops clock synchronization system with variable time delay is investigated. A nonlinear differential-difference equation is obtained and for the first order PLL with time delay the exact solutions are found in cases of relay and linear shapes phase discriminator's characteristics. Phase errors' expressions are derived and the main factors of accuracy limiting caused by PLL's feedback time delay are established.     

星间链路发射机时延零值的数字标定算法

The traditional absolute calibration based on oscilloscopic observation is not suitable for crosslink transmitter. A new calibration algorithm is developed by using a digital signal processing technique. The output signal of crosslink transmitter and the pulse per second signal are sampled in synchronization. At first, the delay reference is determined according to straight line fitting for the signal level stepping segment. The sampling data of crosslink transmitting signal is decimated and then phase acquisition processing is made to determine the initial synchronization point. A fine search for the start of the pseudo random code has been processed between front and rear of the initial synchronization point. Finally, the transmitter delay can be obtained according to the sampling frequency and the calibration delay of the test cable and attenuator. Compared with the oscilloscopic observation method, the analysis and test results show that the proposed technique has overcome the faults caused by whole chip ambiguity and the calibration accuracy can be improved by an order of magnitude.     

求解定向战斗部最佳起爆延迟时间和起爆方位的一种方法

起爆控制技术是装备定向战斗部的空空导弹的主要技术之一。综合利用制导和引信信息确定引信最佳起爆延迟时间和起爆方位是导弹技术发展的方向。该文在弹体坐标系下建立了任意空间交会条件下定向战斗部最佳起爆延迟时间和起爆方位的数学模型，通过仿真计算对弹目交会特性进行分析。研究表明，起爆方位角的变化与弹目相对速度无关；在最佳起爆延迟时间段，目标的方位可能发生象限变化。因此定向引战系统必须根据起爆方位角变化调整起爆方位才能有效击毁目标。     

一种新的宽带LFM信号波束形成方法研究

为了提高电子对抗无源侦察系统的测向、定位以及成像性能,针对宽带LFM信号提出一种基于延迟相乘去斜的波束形成方法。该方法巧妙地利用LFM信号频率调制样式的特点,通过时域延迟相乘预处理,将LFM信号的阵列输出数据转化为具有窄带阵列结构的相位延迟形式,最后利用窄带波束形成方法形成波束。新方法只适用于LFM信号,针对性很强,极大地减小了系统设计的复杂度。由计算机仿真实验分析可知,该方法较传统的方法有较好的稳健性,突破传统阵列间距的限制,提高了系统性能,在高分辨测向与成像领域中具有很好的应用前景。