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。     

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。     

调频调相应答机距离零值测量的理论和实践

调频调相（FM-PM）体制测控系统距离校零是一大关键性技术难题。国外采用宽带调制器（调制频偏在较大范围变化，其时延变化很小）作信号源测量FM-PM应答机的时延，它给出的FM-PM应答机的时延中包括宽带调制器从“测量”调制度（例如为7.2)到“自校”调制度（例如为0.6）的时延变化增量。我们提出的测量FM-PM应答机时延的方法没有这一缺点。1989年以来，我们的FM-PM应答机距离零值测量方法和设备成功地应用于东方红三号、风云二号、烽火一号、北斗一号和神通一号等系列卫星的距离零值测量。实践中形成了一套完整的理论^[1][2][3]，走出了我国自己的路。本文是FM-PM应答机距离零值测量的理论和实践的总结。     

基于施密特触发器的相对时延校准电路

为了同步导航设备播发的多路秒脉冲，需对多路秒脉冲进行相对时延校准。文章将秒脉冲由方波转换为梯形波，输入至施密特触发器，通过控制施密特触发器的判决阈值电压，便可改变秒脉冲的相对时延。使用方波信号控制差分恒流源器件对电容进行充电，电容两端的压差为方波转换的梯形波。利用减法电路将压差提取出来并进行放大；利用加法电路为压差信号增加直流偏置，直流偏置等于施密特触发器的供电电压的1/2。将秒脉冲信号输入到该电路，可以通过改变电阻来控制方波信号的相对时延，从而降低各秒脉冲接收设备的相对同步误差，提高测量精度。通过电路设计和仿真验证两路信号30ns的相对时延校正，仿真结果显示误差优于50ps。     

基于空时盲参数估计的GPS多径干扰抑制

高精度GPS测量定位的主要误差源是多径效应，对系统精度的影响很大，因此提出了一种基于CDMA盲参数估计的方法。首先通过盲参数估计计算出直接信号和多径信号的时延和角度向量，然后通过空时处理对多径信号进行抑制。该方法通过了理论分析和仿真实验的验证。结果表明采用该方法的多径误差约为原来的35％。     

卫星测距校零中调频信号源大频偏调制与小频偏调制的时延差测量方法

卫星测距校零中,如何测量调频信号源大频偏调制输出与小频偏调制输出的时延差是一个技术难题。文章提出采用程控分数分频器作为调制度变换器,实现对该时延差的测量方法。叙述了调制度变换器原理、测量时延差的方法和研制成功的设备的测量精度试验。     

北斗卫星导航系统测量误差指标体系

围绕北斗卫星导航系统中的伪距测量误差，全面分析系统的测量原理，提出系统误差指标体系的构建流程，构建基于误差层次分解方法的北斗卫星导航系统测量误差指标体系，指标体系由1个系统层指标、3个准则层指标、11个要素层指标和36个基础指标等51个指标组成。同时，结合实例，从卫星下行链路的绝对时延的测试需求，引出了绝对时延的测试问题，定义星载导航任务处理单元对外1PPS信号的输出口作为卫星的时间零点，给出需要测试的绝对时延的路径组成。根据目前系统的实际情况，通过每一部分的测试误差，求出整个绝对时延的测量误差精度。     

基于组合方式的延时精确测量方法

研究了延时线的精确时间测量方法。首先介绍了传统群时延测量方法的误差，并分析了误差形成的机理，然后提出采用基于群时延和相位时延相结合的方式进行延时精确测量的方法。采用二次测量的方式，结合群时延的粗测量和相位时延的精测量，完成延时的精确测量，并通过仿真、试验验证了该方法在延时测量方面的精度更高。     

基于空时盲参数估计的GPS多径干扰抑制

高精度GPS测量定位的主要误差源是多径效应,对系统精度的影响很大,因此提出了一种基于CDMA盲参数估计的方法.首先通过盲参数估计计算出直接信号和多径信号的时延和角度向量,然后通过空时处理对多径信号进行抑制.该方法通过了理论分析和仿真实验的验证.结果表明采用该方法的多径误差约为原来的35%.     

伪距测量的概念、定义与精度评估方法

伪距是卫星导航系统的基本观测量,伪距的测量精度直接决定了系统的导 航定位精度。从伪距测量的基本概念入手,给出了伪距、钟差、真距（传播时间）、设 备时延、观测时刻等基本物理量的定义及其相互间的关系,探讨了设备时延测定与伪距测量 精度评估的方法与技术状态设置等问题,并给出了几点结论与建议。
     

导航卫星天线相位中心及时延测试

导航卫星天线的相位中心及时延稳定度测试准确与否直接关系到导航定位系统的测距精度,最终影响到系统的定位精度。文章从天线相位中心和天线时延定义出发,提出了天线相位中心及天线时延稳定度的测试方法,并给出了相应的测试结果,为下一步的深入研究提供理论和试验基础。     

地月空间星地双向单程测量高精度模型

针对使用星地双向单程测量技术实现给定场景下的地月空间高精度测量问题,建立了地月空间纳秒级星地时差解算模型与米级瞬时距离解算模型,定量分析了模型中各因素的量级,并对模型中收发时延、引力时延、定轨误差和大气延迟等多种因素引入的时差和距离估算误差进行了定量分析。仿真数据的处理结果校验了误差量级理论分析的准确性,时差估算的均方根误差优于7.6ns,瞬时距离估算均方根误差优于2.4 m。建立的模型可以对地月空间星地DOWR测量数据进行高精度处理,实现地月空间高精度时间比对,支持未来中国载人登月等任务及地月空间高精度导航技术。     

一种相控阵通道的快速测量方法

随着相控阵系统在通信领域的大规模应用,需要供应商提供能够长期稳定工作的设备。而相控阵通道幅相特性在使用的过程中会随着时间产生变化,最终会导致波束性能下降。为了简化相控阵后期维护,降低维护时间和成本,需要在其维护阶段对相控阵通道进行幅相特性测量。这种测量必须由相控阵系统独立完成,且不应该依赖外部环境。传统的测量方法是依次对每个通道进行独立的测量,这种测量方法效率低下,大规模相控阵的测量时间一般都在数十分钟以上,会使通信业务长时间中断,不利于系统快速维护的需求。目前,对相控阵通道幅相的快速测量方法主要是在相控阵天线位于特定的测试环境下进行,目的是加快相控阵的生产周期,不适用于后期维护。将多载波和系统同步结合,提出了一种相控阵通道的快速测量方法。该方法在相同测量精度下,测量所消耗的时间大约比传统串行测量方法少两个数量级,相比于已有的快速测量方法测量时间大幅缩短。最后通过仿真验证了方法的有效性,得出了测量精度和测量时间的关系。并在相同测量精度条件下与传统串行测量方法和已有快速测量方法的测量时间进行对比。     

基于Poisson模型的湍流退化图像多帧迭代复原算法

随着航天空间技术的发展，空中目标的成像探测研究越来越重要。受大气湍流的干扰，观测到的目标图像是严重模糊的。为了从观察到的多帧含噪的湍流退化图像中将目标原图像有效地恢复出来，本文提出了一种新颖的基于图像统计模型的图像复原算法。跟据图像Poisson概率模型建立了有关多帧图像数据的对数似然函数，通过极大化该对数似然函数，推导出了目标图像及各帧图像点扩展函数的迭代求解关系。同时。将点扩展函数的支持域等先验条件有效地加入到迭代计算过程中，以便快速地利用迭代技术将目标图像和各帧点扩展函数估计出来。该算法能用少数帧图像极大程度地恢复出目标图像。为了验证本文算法的恢复效果和可靠性，对在强噪声污染条件下的湍流退化图像进行了恢复实验，实验结果表明本文算法对空中目标湍流退化图像的复原是非常有效的。     

一种新的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量算法

为提高X射线脉冲星导航系统中累积脉冲轮廓的时间延迟测量精度,分析了X射线脉冲星累积脉冲轮廓的特点和现有时延测量算法的缺陷,提出了一种粗略估计和精确测最相结合的时间延迟测量算法.该算法首先利用三阶互小波累积量进行粗略估计,可抑制尺度伸缩和噪声的影响;然后通过抛物面内插法精确测量时间延迟,避免了小步长的迭代运算,可大幅度降低算法的运算量.利用美国罗希(Rossi)X射线时变探测卫星的实测脉冲星数据进行实验,结果表明:该算法可屏蔽由多普勒效应和相位间隔长度的不同引起的尺度伸缩,能够抑制噪声,测量误差小于现有算法;当相位间隔为0.9°时,该算法的测量精度达到最高;该算法运算量小,不足现有算法的10%,适用于X射线脉冲星导航系统.     

卫星群时延特性测量新方案的设计和实现

设计并实现了适用于卫星整星综合测试的群时延测量新方案。与传统模拟解调方案相比,此方案对信号采样后直接进行数字信号处理,采用数字解调、估计相位的方式测量群时延,减小了引入的噪声和对信号的畸变,适用于不同卫星的群时延特性测试,省去了时间差测试设备,降低了测试成本。实际测试结果表明,此方案在C频段的测量精度小于1ns,UHF频段的测量精度小于16ns,满足卫星群时延测试要求,为卫星测试的自动化、通用化奠定了基础。     

考虑量测滞后的INS/SAR组合导航非等间隔滤波算法研究

由于INS／SAR组合导航系统中图像匹配定位需要耗用不等的匹配计算时间，从而造成了量测的不等间隔频率输出和量测信息滞后。针对上述问题，采用常规的卡尔曼滤波算法难以获得高的滤波精度。本文首先分析了常规卡尔曼滤波器工作过程；然后在此基础上，提出了采用非等间隔并解决滞后的滤波算法以解决上述问题。本文利用系统状态转移矩阵的特性，设计了相应的非等间隔卡尔曼滤波算法，以解决非等间隔量测的问题；同时，在该非等间隔卡尔曼滤波算法的基础上，提出了解决量测滞后的方案。并通过协方差分析的方法对比分析了常规卡尔曼滤波器，非等间隔卡尔曼滤波器和解决滞后效应的滤波算法三种情况下的滤波精度。仿真结果验证了本文提出的算法具有较高的滤波精度。     

利用全光纤Mach-Zehnder干涉仪对二极管激光器瞬态特性进行表征

可调谐二极管激光器在电流调谐过程中的瞬态特性,包括瞬态输出波长和线宽等光学参数,在TDLAS系统中是一个重要的参数需要进行实时准确的测定。而常规的测量方法无法同时满足高精度与高速度的要求,因此,对短光纤延迟差拍法测量TDL的动态特性进行了理论分析和实验研究,搭建测试系统,确定了光纤延迟线长度与调谐率对差拍信号纯度的影响...