相对论效应下连续波雷达及GPS系统的测速原理与相对论影响

在狭义和广义相对论效应下,研究推导了连续波雷达及GPS系统的测速原理。给出距离和变化率S与多卜勒频平间的关系式;对经典公式(不考虑相对论影响)应作的相对论修正等。最后给出算例。 研究表明:狭义相对论的时间膨缩效应,在雷达上、下行通道测量中能互相抵消。而广义相对论引力场使频率改变造成的S误差,则为高阶小量(在算例的前题下,△_广S=1×10~(-11)米/秒,四站最优布站测飞行器速度的相对论影响△(?)、△(?)、△(?)均小于6×10~(-12)米/秒)。对于从空间单程测量的GPS系统,狭义和广义相对论影响都很大(测地面低速或静止目标时,△_狭(?)=0.02米/秒,△_广(?)=-0.16米/秒,△_总(?)=-0.13米/秒;四星最优几何测量时,△(?)=△(?)=△(?)=0.12米/秒),庄子重视和修正。     

火控系统试飞中GPS测距基准及传递误差的解算

本文叙述了在火控系统精度试飞中采用GPS作基准，考核雷达空是测距精度的试飞方法，推导出求载机与目标斜距的两套公式，并给出传递误差的解算公式，从理论上验证了在火控系统试飞中采用GPS的可行性。     

狭义相对论在变速运动的推广及其运动学效应

根据爱因斯坦的光速不变与相对性原理,特建立在匀速运动的狭义相对论推广到变速运动情况。详细推导了变速运动的洛伦兹变换和速度相加定理;证明光速与变速运动的方向若不相同或相反,则爱因斯坦的光速不变原理将不再成立;还证明变速运动时(匀加速情况),物体的相对速度在理论上可以超过光速,具体给出了此时所需的加速度值与最低持续时间的对应关系;系统研究了变速运动的相对论运动学效应(如:距离间距、时间间距、同时性、多卜勒效应等)。利用变速运动新的多卜勒效应关系,可精化现行雷达测速原理;最后给出例示,以证明此文作用。 此文的原理推广,能方便退化出现行狭义相对论有关全部结果。对从全过程(初始加速、匀速、最后减速)考察目标飞行、粒子试验等,具有良好适应及准确性,因而,在理论及应用上具有重要意义,某些异常结论,会引起学术界的兴趣。     

狭义相对在变速运动的推广及其运动学效应

根据爱国斯坦的光速不变与相对性原理，将建立在匀速运动的狭义相对论推广到变速运动情况，详细推导了变速运动的洛伦兹变换和速度相加定理，证明光速与变速运动的方向若不相同或相反，则爱因斯坦的光速不变原理将不再成立，还证明变速运动时（匀加速情况），物体的相对速度在理论上可以超过光速，具体给出了此时所需的加速度值与最低持续时间的对应关系，系统研究了变速运动的相对论运动学效应（如：距离间距，时间间距，同时性，多卜勒效应等）。利用变速运动新的多卜勒效应关系，可精化现行雷达测速原理，最后给出例示，以证明此文作用。此文的原理推广，能方便退化出现行狭义相对论有关全部结果，对从全过程（初始加速，匀速，最后减速）考察目标飞行，粒子试验等，具有良好适应及准确性，因而，在理论及应用上具有重要意义，某些异常结论，会引起学术界的兴趣。     

关于《狭义相对论》的讨论

本文讨论了在工科院校普通物理教学中讲授狭义相对论的一些问题。着重说明: (1)教科书中常用迈克尔逊-莫雷实验作为狭义相对论的实验基础是不妥当的。 (2)狭义相对论的基本假设可归结为两条:(a)空间和时间是均匀的,由此导致动量守恒与能量守恒;(b)物理定律对所有惯性系都应保持不变,由此导致真空中光速C=1/(ε_0μ_0)~(1/2)在所有惯性系中保持不变。所以说,光速不变并不是狭义相对论的基本假设,洛仑兹变换也很容易在上述两条基本假定下导出。 (3)相对论效应中的动尺收缩与时间膨胀都是由同时概念相对性所导致的,所以应强调同时概念相对性的重要性。 (4)用动量守恒,能量守恒定律来导出相对论动力学部分时,要尽可能做到简而明。     

飞航导弹地标被动观测自主导航修正技术

飞航导弹在外界导航系统不可用的情况下,可对航路上已知精确地理位置的典型地标进行测角和测距,从而实现对导弹导航位置误差的修正.飞航导弹为提高其隐蔽性,不能使用雷达或激光等有源测量设备,而采用成像观测又无法得到距离信息.因此为解决飞航导弹航路中隐蔽式导航自主修正的难题,提出了基于气压高度表的被动观测UKF滤波导航修正技术,从而实现飞航导弹在完全隐蔽情况下导航坐标的自主修正.     

测距误差的群时延特性分析法及其在深空测控中的应用

分析了连续波雷达测距系统中群时延特性对测距精度的影响,采用公式和图解2种方法得到测距误差的估算方法,并结合深空测距信号进行了分析。     

光速不变原理在相对论中的作用

本文首先通过速度附加定律的推导阐述了“光速不变原理”在狭义相对论中的作用,然后从公理化体系着手推导出洛仑兹变换式,从而进一步说明“光速不变原理”的作用。     

比相测距系统的天、地零值校准（下）

4 比相测距系统相位匹配(相位色散值)的校准 比相测距系统,不论采用伪码或侧音测距,都是将测距信号按一定方式(调相或调频)调制在载波上经天线发射到空间,再由目标应答机转发回地面接收系统,最后用测量收、发测距信号(伪码或侧音)的相位移(时延)来测定空间目标的距离。由于这种比相测距系统是以测相来实现测距的,测距信号在传输过程(地面→空间→应答机→空间→地面)任何一个环节上所产生的相移都将直接转换为距离测量值。因此,必须采用前节所述的方法首先将应     

测距雷达分项误差对NR定位精度的影响分析

通过对测距雷达NR交会定位算法的公式推导,分析了影响测距雷达NR定位精度的3项主要误差,即测距元随机误差、测站坐标偏差和测站几何精度。仿真计算表明,这3项误差都对定位结果影响较大,并且测站坐标偏差不易被发现,在数据处理过程中,应尽量控制测站坐标偏差。     

水汽对折光修正精度的影响分析

针对当前部分折光修正的工程应用常常忽略水汽影响的现状,选取了国内4个不同地域的气象站点,基于1995年的数百组历史气象探空数据,利用射线描迹法分别仿真计算包含水汽和忽略水汽2种情况下由于大气折射引起的测距误差和测角误差,并对这4个站点不同仰角和不同时间的测距偏差和测角偏差进行统计分析,结果表明：水汽是构成测量残差的一个重要误差源,对于精度要求较高的折光修正系统,水汽的影响不能忽略.该分析结果可为其他需要考虑大气折射效应影响的高精度光学测量工程领域提供参考.     

综合采用GPS和地面雷达测量数据评估制导系统精度

仅用地面雷达跟踪数据评估制导系统的精度,其效果受客观条件限制。研究表明,把GPS(全球定位系统)作为外测资源在精度分析工作中加以利用,则效益显著。本文探讨综合利用GPS和地面雷达测量数据评估制导系统精度的问题。即对飞行试验的导弹,除了采用地面雷达进行跟踪测量外,还假设其装有弹载接收机。该高动态接收机通过弹载天线接收从四颗(以上)卫星发射的信号,该信号提供伪距和伪距变化率数据及广播星历资料。将这些外测数据(GPS数据和雷达数据)与遥测信息结合起来,选定合适的状态参数后,即可建立状态方程和观测方程。本文采用先进的估计技术(尤指U-D型卡尔曼滤波器)可分离出制导系统惯性器件等误差。由于把导弹的遥测速度和位置(修正了已知误差)转化成相应的外测数据并与之求差产生观测量,同时形成相应的测量矩阵。而U-D型卡尔曼滤波器又能将观矢量进行标量化处理,因此综合利用GPS数据和地面跟踪数据,实际上增大了观测矢量的阶数,从而提高了状态估计精度。当仅有其中一种测量手段时,该滤波器仍能正常运算。     

《飞行器测控技术》1990年总目录

测控总体 火箭喷焰引起的电离层扰动及其对主动段折射修正的影响 天基雷达监视系统最佳化技术 GPS转发记录和接口系统 欧空局通信卫星监视设施的现状无线电测t (一)P.6一11(二)P.53一59(四)P.75一81(四)P.82一86美国弹道导弹目标特性测量雷达发展简况及其发展趋势雷达光机轴偏差的测量利用甚长基线干涉测量技术跟踪向步卫星利用脉冲载波相位提高距离测量精度的仿真研究‘用于同步轨道确定的地面站天线指向性能雷势目标散射截面的计算 欧洲空间局的新型多用途跟踪系统光测 帧转移电荷招合装置用于高速成象 光学动目标的检测算法遥测 全球…     

电离层对GPS相对大地测量的影响

本文分析了对 GPS 相对大地测量有重要影响的电离层误差特性。电离层误差、星历预报误差和对流层延迟误差是影响 GPS 测地精度的三个主要误差源。借助高精度数字式 GPS 接收机(如 T14100GPS 导航接收机),星历估计和预报技术在日益改善。现在正在研究精确的对流层延迟修正技术,例如使用便携式水汽辐射计测量大气中水汽含量对 GPS 信号延迟的影响。为了获得相应的 GPS 测地精度还必须重视电离层误差的修正。本文讨论了三维基线精度,它随电离层条件、电离层修正精度、基线间隔、定向和事后处理方法而变化,给出了使用 T14100GPS 导航接收机和德克萨斯仪器公司 Geomark 事后处理软件包的实际测量结果。     

提高雷达测距精度的实用方法探讨

通过开展针对不同类型目标的雷达测距试验,得出雷达测距误差的一组数据。对其进行分析比较,总结出对于不同类型目标的雷达测距偏差产生的规律,给出了偏差的大致数量范围。     

基于角度变化率的机载多普勒直接测距方法

基于角度变化率与多普勒频差之间的关系,提出了一种机载单基线多普勒测距方法,该方法将前置角的正弦变化率引入多普勒频移方程,借助于微分变形所产生的角速度参量就能获得被测目标的距离。模拟分析验证了所导出公式的正确性,同时还分析证明了基于角度变化率的直接测距方法和基于多普勒频移变化率的直接测距方法等效,并基于频率分辨率,给出了...     

光电雷达激光测距系统性能改进研究

针对激光测距系统可靠性和测距综合性能指标提升的需求,以某型飞机光电雷达激光测距系统为研究对象,进行激光发射系统、电路系统及接收系统的改进,设计了一种新型激光测距系统,可降低激光辐射器故障率,解决激光能量下降快的缺点,并通过消光比法验证了测距性能及测距距离。     

转发式测轨系统地面设备时延测量方法

受地面设备时延误差的影响,转发式测轨系统的卫星定轨精度受到严重制约。为实现卫星精密定轨,地面设备时延误差的精确补偿至关重要,因此需要对地面设备时延进行精确测量。采用一种外环设备时延测量方法,实现对转发式测轨系统地面设备时延的实时测量。经过试验验证和分析,结果表明地面设备时延测量稳定度优于0.3ns,修正地面设备时延误差后的卫星重叠弧段的轨道差RMS值优于2m。     

飞机载体的杆臂效应对GPS测速精度的影响

杆臂效应是由于测量体的安装位置与运动载体质心不重合而引起的。从理论上分析了杆臂效应产生的原理,推导得出杆臂效应引起的速度误差公式。通过仿真试验和飞行试验数据分析了飞机载体不同运动状态下,杆臂效应对GPS速度测量精度的影响。通过对杆臂误差补偿后,GPS测速精度得到很大提高。在惯导系统飞行试验中引入该方法,可以科学合理地给出系统试飞评定结果。     

GPS目标接收机中伪距与载波相位数据的互补及其导航定位测速方法

针对空中或地面GPS(动、静态)目标接收机,简要介绍了(C/A)伪距与(L_1)多卜勒距离增量的测量原理;给出了完整的数学模型与传播时延修正方法;通过伪距与增量数据的互补,构造了“无电离层折射影响的新距离增量”、“降低噪声的新伪距”、“固化电离层折射影响的新伪距”等,概括了本文提供的三种伪距、两种多卜勒距离(小或大)增量、不同待估状态参数等所派生的各种组合,研究了它们的典型模式及状态参数估计方法;最后扼要研究了无码定位问题,并设想了一种针对星历数据中故意注入系统性干扰以降低系统精度的对抗办法。本文对改进现行GPS导航方法;提高确定舰船或大地点位的位置精度;改善飞行器测量及数据综合利用;GPS基准接收机的设计、联调、开发利用等,均有重要参考价值。