实际入射角的相位干涉仪测角方法

为了提高短距离定位精度,消除采用平行入射假定所引入的计算误差,分析和研究了近似误差对角度估计和解相位模糊的影响;得出了满足平行入射近似的前提条件,为干涉仪的波长、基线长度等参数设计提供了指导依据;提出了实际入射角的相位差估计和相应的角度计算方法,提高了角度估计精度。文章提出的高精度相位干涉仪测角方法,适用于多个运动平台（如卫星、飞行器）的互相定位、航天器交会对接、地面短距离目标定位等测角精度要求高的工程应用。     

频率分集阵列对干涉仪的角度欺骗效果

针对干涉仪的测向隐蔽性问题,提出了一种基于频率分集阵列（FDA）对干涉仪的角度欺骗方法。干涉仪通过求取各天线接收到信号的相位差确定信号到达角,而FDA由于各阵元具有微小频偏造成其相位差并不满足求解关系,从而实现角度欺骗。首先,利用模型建立法和欧拉公式法2种方法建立了FDA波束相位模型;然后,从建立的2种模型出发,论证了FDA发出信号对干涉仪具有角度欺骗效果;最后,仿真分析了干扰距离、阵元间距、发射频率、频率增量等因素的影响。理论分析与仿真结果表明,FDA对处于远场的干涉仪目标有良好的欺骗效果。      

联合CDGPS技术和星间相对测量进行编队星座状态确定

以空间圆3星编队星座为对象,建立了联合GPS载波相位差分(Carrier phase Differential GPS,CDGPS)和星间相对测量进行编队星座状态确定的数学模型;利用高精度的星间相对测量信息给星间公里级基线提供厘米级约束,极大地缩小了星间单差模糊度的搜索空间,进而在卫星无需机动的情况下采用Bayes最小二乘法快速解算出星间GPS载波相位单差整周模糊度;最后数学仿真证明了方法的有效性,结果表明卫星间相对位詈确定精度达10^-2m．卫星姿态确定精度达10^-3rad．     

双星定向试验研究

在前期的模糊度求解方法探讨及精度仿真分析的基础上,集成了一套双天线的北斗定向系统,并进行了大量的静基座及车载试验,对实际定向结果进行了精度分析．试验结果证实,静基座旋转基线及作者所提出的车载等效转动基线解模糊方法是可行的,系统的静态重复精度(1σ)优于方位角0．016 27°、俯仰角0．012 97°, 静态方位绝对精度优于0．358 95°,动态方位稳定度达0．08602°．双星定向可在实际应用中以短时间提供较高精度方位信息．该项技术将进一步拓展当前北斗卫星系统功能．     

多星分布式无源相干定位方法

针对方向性辐射源信号主瓣波束窄测向定位精度不足的问题，提出多星分布式无源相干定位方法。首先，根据参考星接收到的主瓣强信号对辐射源位置进行粗定位，并根据粗定位信息对频移进行补偿；随后，将参考星信号分发至临近卫星，在粗定位范围内对相干星接收到的旁瓣弱信号进行互相关搜索，解算时差信息；然后，采用多星时差定位体制估计辐射源精确位置；最后对提出算法进行了Cramer-Rao下界分析，并通过仿真实验对算法进行验证。仿真结果表明，算法在弱信号信噪比(SNR在-40～0 dB)的情况下，定位误差能够快速逼近Cramer-Rao下界，并且能够有效提高辐射源的定位精度。     

全天空流星雷达相位差监测分析方法研究

介绍了一种直接利用流星观测数据, 根据流星的时空分布特性和天线的空间布阵关系建立数学模型, 对全天空流星雷达各天线通道的相位差进行监测分析和估算的新方法. 通过分析全天空流星雷达的流星观测数据, 获得了流星时空分布特性, 天线阵相位差变化对流星空间分布的影响, 特别是流星高度分布的标准差特性与各天线相位差的关系. 在此基础上, 模拟研究了利用流星高度分布的标准差来估算天线相位差的偏差, 并应用于中国三亚地区全天空流星雷达进行相位差监测分析和校正. 结果表明, 新方法无需任何附加硬件, 通过日常观测数据就能对某一通道的相位差变化或多个通道的相位差变化进行估算和分析,相位差监测精度优于2°. 对这些相位差变化进行校正, 可有效提高全天空流星雷达对流星的定位测量精度.      

一种基于多重互相关的相位差测量新方法

本文研究了一种新的相位差测量原理,利用正弦信号的特性,直接对两路同频的正弦信号进行互相关运算,得到两路信号的互相关函数,同时保存两路信号的相位差信息,并多次对两路互相关函数进行互相关运算得到多重互相关函数,再利用相关原理对两路信号的多重互相关函数进行求解相位差信息。同时讨论了AD量化位数,信噪比,采样点数,谐波含量对本文算法的影响,实验结果表明本文算法能有效的提取两路同频正弦信号的相位差信息,算法简单,物理意义明确,具有一定的应用价值。特别适合与低信噪比或负信噪比下高精度的测量,并有很高的测量精度。     

基于FDA-MIMO的距离欺骗干扰鉴别方法

提出了一种基于频率分集阵列多输入多输出(FDA-MIMO)的距离欺骗干扰鉴别方法。FDA-MIMO中,目标回波在阵元间产生的相位差及空间角频率与距离、角度呈线性关系,而假目标不满足该关系。本文对目标回波和多类假目标在FDA-MIMO接收端的相位差、空间角频率进行了理论推导,详细分析了上下变频、匹配滤波、信号混合、移频等因素的影响,给出了假目标鉴别的具体流程。理论分析及仿真结果表明,该方法能准确提取混合信号的相位差及空间角频率信息,有效对抗多种类型的转发式欺骗干扰。     

两步法快速解算编队卫星GPS模糊度

为克服卫星编队飞行实时相对定位中双频模糊度解算速度慢的缺点,结合扩展Kalman滤波(EKF,Extended Kalman Filter),首先采用少数个历元(如10个)相位平滑伪距相对定位结果与 L₆的平均值对滤波初始化,再根据两步法解算双频模糊度,即先解算并正确固定宽巷模糊度,获得较准确的基线分量估值,然后采用选权拟合方法,将基线分量作为约束条件解算并固定双频模糊度.仿真算例计算结果表明,当宽巷模糊度正确固定后,编队卫星间相对定位误差在5cm以内,两步法可以在较短时间(约3min)内固定双频模糊度,为精确解算编队卫星的相对状态提供保障.     

基于双GPS接收机的精密定向研究

GPS定位系统除了可以进行定位、测速和授时外 ,还可以利用两个或多个GPS测量值进行方位测量和三轴姿态测量。文章对利用两块GPSOEM板同步接收的载波相位观测量来精密测定方位进行了深入研究。首先利用载波相位的双差观测方程 ;再根据两个天线间距离已知这个条件 ,对方位和俯仰进行二维搜索 ,并采用了模糊度函数作为搜索的判断依据 ;最后根据最小二乘计算出两个天线的基线矢量 ,从而最终计算出精密的方位值和俯仰角。经过大量的试验表明 ,该算法是切实可行的 ,在 5m基线下 ,方位精度达到 0 0 8°,而且定向时间一般只需 1min左右     

附加Doppler预报坐标约束的模糊度 动态解算新方法

利用GPS(Global Positioning System)相位观测进行动态定位的主要困难就是法方程不适定问题(秩亏或病态问题),导致模糊度浮动解及其协方差阵不准,以此构造的模糊度搜索范围比较大,使得模糊度的搜索非常困难.提出利用Doppler高精度测速预报近似坐标并对其附加约束,解决法方程求逆中的不适定问题,提高模糊度浮动解及其方差阵的准确性,缩小模糊度的搜索范围,提高模糊度搜索的成功率.结果表明,短基线情况,新方法在模糊度动态解算中取得了明显效果.      

X射线脉冲星绝对定位法研究

研究和分析了脉冲星定位方法中的绝对定位法。通过一系列的公式和图表详细分析了定位算法的理论依据,同时还对整周模糊度问题的解算进行了研究。最后,利用MATLAB建立了一个简单模型,对定位算法进行仿真。结果表明定位准确度与星载原子钟准确度、脉冲星相位模型准确度以及相位观测误差有直接联系。     

星载SAR全方位模糊特性及计算方法

常规的星载SAR模糊度计算方法是基于距离向一维方向图和方位向一维方向图,独立进行距离向模糊度和方位向模糊度分析.由于星载SAR对地观测是二维的,因此距离模糊度是全方位的,且真实的模糊能量仅来自于距离向模糊信号,方位向模糊是基于距离向模糊信号的基础上由于成像处理导致的模糊信号重组.为解决系统设计时预估分析的距离向模糊度值...     

Multivariate bootstrapped relative positioning of spacecraft using GPS L1/Galileo E1 signals

GNSS-based precise relative positioning between spacecraft normally requires dual frequency observations, whereas attitude determination of the spacecraft, mainly due to the stronger model given by the a priori knowledge of the length and geometry of the baselines, can be performed precisely using only single frequency observations. When the Galileo signals will come available, the number of observations at the L1 frequency will increase as we will have a GPS and Galileo multi-constellation. Moreover the L1 observations of the Galileo system and modernized GPS are more precise than legacy GPS and this, combined with the increased number of observations, will result in a stronger model for single frequency relative positioning. In this contribution we will develop an even stronger model by combining the attitude determination problem with relative positioning. The attitude determination problem will be solved by the recently developed Multivariate Constrained (MC-) LAMBDA method. We will do this for each spacecraft and use the outcome for an ambiguity constrained solution on the baseline between the spacecraft. In this way the solution for the unconstrained baseline is bootstrapped from the MC-LAMBDA solutions of each spacecraft in what is called: multivariate bootstrapped relative positioning. The developed approach will be compared in simulations with relative positioning using a single antenna at each spacecraft (standard LAMBDA) and a vectorial bootstrapping approach. In the simulations we will analyze single epoch, single frequency success rates as the most challenging application. The difference in performance for the approaches for single epoch solutions, is a good indication of the strength of the underlying models. As the multivariate bootstrapping approach has a stronger model by applying information on the geometry of the constrained baselines, for applications with large observation noise and limited number of observations this will result in a better performance compared to the vectorial bootstrapping approach. Compared with standard LAMBDA, it can reach a 59% higher success rate for ambiguity resolution. The higher success rate on the unconstrained baseline between the platforms comes without extra computational load as the constrained baseline(s) problem has to be solved for attitude determination and this information can be applied for relative positioning.     

基于相位条纹的高精度GPS码相位测量方法

GPS接收机在测量卫星到接收机的传播距离时,通常能得到码相位和载波相位2个基本测量值。虽然载波相位测量值比码相位测量值精度高,但存在整周模糊度的问题,在实际应用中比采用码相位的技术付出的代价高很多。因此,基于相位条纹技术,提出了一种高精度的码相位测量方法。在传统码跟踪环的基础上,通过提取互功率谱相位条纹的频率,得到高精度的码相位测量值,从而组装出高精度的码伪距。仿真实验结果表明:在信噪比为-15 dB的情况下,码相位测量误差均方差约0.37 m,优于传统延迟锁定环在相同条件下约1.82 m的跟踪精度。得到了比传统码跟踪环更高的码相位测量精度的同时,不需要解算载波相位的整周模糊度,对提高GPS定位精度具有研究意义和应用价值。      

单频GPS动态相对定位的模糊度逼近/搜索解法

针对目前实时动态定位(RTK)中常用搜索解法可靠度不高的缺点,利用各历元诸双差方程所形成的法方程,对其进行解耦处理以便于实时计算.在此基础上综合了逼近、搜索两种解法各自的局部优势,构成了逼近/搜索的联合解法.实际测试表明,该算法在单频全球定位系统(GPS)载波相位差分的动态相对定位过程中,用2～3min的时间即可可靠地在航解算出整周模糊度.     

基于相干度优化的极化顺轨干涉SAR慢小目标CFAR检测

为改善干涉合成孔径雷达（SAR）系统对慢动小目标的检测性能,研究了全极化顺轨干涉SAR（AT-POLINSAR）实现慢动目标恒虚警（CFAR）检测的方法。首先,通过对单基线AT-POLINSAR的系统设计,明确了其在现有技术条件下的可实现性,并对其信号形式与极化干涉回波进行了建模分析。然后,针对AT-POLINSAR 6维极化干涉矢量提出了以背景杂波平均相干度为优化准则的极化降维新方法,构建了一种统计分布类型与单极化干涉数据相同的次优极化标量干涉回波,从而使目前单极化顺轨干涉SAR（AT-INSAR）慢动目标CFAR检测方法可直接扩展至全极化情形。最后,通过检测实验对次优极化与单极化的慢动目标检测性能进行了对比分析。结果表明,次优极化方法能充分利用全极化信息提高INSAR对慢小目标的检测概率。      

Performance analysis of PPP ambiguity resolution with UPD products estimated from different scales of reference station networks

Integer ambiguity fixing with uncalibrated phase delay (UPD) products can significantly shorten the initialization time and improve the accuracy of precise point positioning (PPP). Since the tracking arcs of satellites and the behavior of atmospheric biases can be very different for the reference networks with different scales, the qualities of corresponding UPD products may be also various. The purpose of this paper is to comparatively investigate the influence of different scales of reference station networks on UPD estimation and user ambiguity resolution. Three reference station networks with global, wide-area and local scales are used to compute the UPD products and analyze their impact on the PPP-AR. The time-to-first-fix, the unfix rate and the incorrect fix rate of PPP-AR are analyzed. Moreover, in order to further shorten the convergence time for obtaining precise positioning, a modified partial ambiguity resolution (PAR) and corresponding validation strategy are presented. In this PAR method, the ambiguity subset is determined by removing the ambiguity one by one in the order of ascending elevations. Besides, for static positioning mode, a coordinate validation strategy is employed to enhance the reliability of the fixed coordinate. The experiment results show that UPD products computed by smaller station network are more accurate and lead to a better coordinate solution; the PAR method used in this paper can shorten the convergence time and the coordinate validation strategy can improve the availability of high precision positioning.