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Despoina K. Skoulidou Aaron J. Rosengren Kleomenis Tsiganis George Voyatzis 《Advances in Space Research (includes Cospar's Information Bulletin, Space Research Today)》2019,63(11):3646-3674
The Medium Earth Orbit (MEO) region hosts satellites for navigation, communication, and geodetic/space environmental science, among which are the Global Navigation Satellites Systems (GNSS). Safe and efficient removal of debris from MEO is problematic due to the high cost for maneuvers needed to directly reach the Earth (reentry orbits) and the relatively crowded GNSS neighborhood (graveyard orbits). Recent studies have highlighted the complicated secular dynamics in the MEO region, but also the possibility of exploiting these dynamics, for designing removal strategies. In this paper, we present our numerical exploration of the long-term dynamics in MEO, performed with the purpose of unveiling the set of reentry and graveyard solutions that could be reached with maneuvers of reasonable cost. We simulated the dynamics over 120–200?years for an extended grid of millions of fictitious MEO satellites that covered all inclinations from 0 to 90°, using non-averaged equations of motion and a suitable dynamical model that accounted for the principal geopotential terms, 3rd-body perturbations and solar radiation pressure (SRP). We found a sizeable set of usable solutions with reentry times that exceed years, mainly around three specific inclination values: 46°, 56°, and 68°; a result compatible with our understanding of MEO secular dynamics. For m/s (i.e., achieved if you start from a typical GNSS orbit and target a disposal orbit with ), reentry times from GNSS altitudes exceed years, while low-cost ( m/s) graveyard orbits, stable for at lest 200?years, are found for eccentricities up to . This investigation was carried out in the framework of the EC-funded “ReDSHIFT” project. 相似文献
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针对航天器电特性信号数据存在数据量大、特征维数高、计算复杂度大和识别率低等问题,提出基于主成分分析(PCA)的特征提取方法和随机森林(RF)算法,对原始数据进行降维,提高计算效率和识别率,实现对航天器电信号数据的快速、准确识别分类。随机森林算法在处理高维数据上具有优越的性能,但是考虑到时间复杂度问题,利用主成分分析方法对数据进行压缩和降维,在保证准确率的同时提高了计算效率。实验结果表明:与其他算法相比,针对航天器电特性信号数据,本文方法在准确率、计算效率和稳定性等方面均显示出优异的性能。 相似文献
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Radio Frequency (RF) technology represents a high-precision relative navigation solution that has significant potential for application to earth-orbiting satellites. In precision applications, multipath errors dominate the total error because observables, which are used to estimate carrier-phase integer ambiguity, are not always subject to a Gaussian distribution when dual-frequency ambiguity estimation methods are used in the presence of multipath. As it has been shown that ranging observables obey a Gaussian mixture distribution, this study proposes improvements to the accuracy of estimation based on multipath mitigation founded on the Gaussian mixture model. To this end, such a model is created for integer ambiguity resolution in the presence of multipath, using which the theoretical error in dual-frequency ambiguity estimation is derived. Expectation Maximization (EM), which aids dual-frequency ambiguity estimation, is subsequently proposed to reduce the effect of multipath errors. Finally, two experimental scenarios are implemented to test the performance of the proposed method. The results show that EM-aided dual-frequency ambiguity estimation reduces the range error to approximately 20% in comparison with simple dual-frequency ambiguity estimation. Therefore the proposed technique is effective for multipath mitigation in RF relative measurement. 相似文献
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针对射频传感器综合一体化带来的电磁兼容性接口由机箱、连接器和线缆变为背板-模块,使常规电磁干扰(EMI)检测要求和检测手段无法直接适用于模块的问题,基于电磁干扰要素理论,着重研究了综合射频机架内部微小空间内电磁干扰要素检测方法及原理,探索了综合射频机架微小空间下模块电磁发射特征信息的测试方法,研究了综合射频机架工作状态及功能线程的激励控制方法,以及综合射频机架远场电磁发射特性数据、功能模块近场电磁发射特性数据和综合射频机架接口线缆束上的电流传导发射特性数据等电磁干扰要素提取和识别方法。为验证电磁干扰要素检测与辨识方法的可行性,以某机载综合射频机架为例,开展了大量试验研究与分析,包括综合射频机架远场电磁发射特性测试、功能模块近场电磁发射特性测试、综合射频机架互连线缆束电流传导发射特性测试,并将多种工作模式下模块测试结果和综合射频机架电磁发射测试结果进行比较,验证了本文方法的可行性和准确性。 相似文献
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基于快速傅里叶变换(FFT)鉴频器的GNSS弱信号跟踪技术可以有效改善城市峡谷环境的行人导航,然而现有的复数平方FFT (SFFT)鉴频器在车载等较高动态应用中弱信号跟踪性能大幅度下降。本文提出了一种在保证弱信号跟踪灵敏度的前提下,能显著提高动态性能的FFT鉴频方法——非相干FFT鉴频器(NonCoh-FFT)。首先,介绍了SFFT鉴频器和NonCoh-FFT鉴频器的结构原理;然后,从理论上分析了两者的灵敏度和动态性能;最后,基于GNSS信号模拟器产生的静态和动态场景,对比测试验证了SFFT和NonCoh-FFT性能。结果表明,NonCoh-FFT可以明显提高GNSS弱信号动态性能,与理论分析吻合。 相似文献
158.
针对卫星导航系统在受到干扰不可用的情况,研究了多无人机(UAV)辅助的区域导航定位算法。以无人机作为空基信号播发平台,向地面用户广播其位置信息及同步时钟信号,地面用户通过接收无人机位置及与无人机的距离计算出其实时位置。以地面战车为例,为解决伪距单点定位算法中的矩阵不可逆问题,消除地面用户接收机的钟差,基于列文伯格-马夸尔特(LM)算法,提出一种地面用户的定位解算模型,同时,为提高一般最小二乘算法的计算精度,提出了两步最小二乘定位算法。在分析2种算法静态定位精度的基础上,设计了基于车载惯性传感器和无人机辅助定位信息的组合导航实现算法,实现了对战车的连续定位。仿真结果表明,在GNSS拒止环境下,利用无人机播发的定位信标信号并结合地面用户战车自带的惯性导航系统,可以实现对地面用户的可靠连续定位,满足一定区域范围内用户的导航定位需求。 相似文献
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欺骗信号以其极强的隐蔽性使卫星导航接收机难以察觉并迅速定位到错误位置,严重影响了卫星导航的安全性。现有抗欺骗技术需要其他导航系统辅助来修正受欺骗影响的定位解算,针对该问题,本文提出了一种GNSS欺骗信号参数估计与辨识方法,能够在欺骗干扰环境下估计并辨识出真实信号所对应的伪距,进而解算出接收机真实位置。该方法通过研究欺骗干扰下接收机相关值模型,在信号跟踪阶段建立真实与欺骗双信号状态模型与基于九路相关器输出的观测模型,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)估计真实信号与欺骗信号的伪码延时与信号相关幅值,进而获得真实与欺骗伪距,在定位解算阶段利用改进观测量残差检测方法辨识出真实与欺骗伪距,最终使用真实伪距定位获得真实位置。仿真结果表明对相对码延时介于0.3~0.9 chip之间且欺骗/真实信号幅度比介于1~5之间的隐蔽欺骗攻击,所提方法的码延时估计误差约0.1 chip,可有效估计真实信号与欺骗信号参数,辨识出真实伪距,并使被欺骗的定位结果重新回到真实位置结果,改善GNSS接收机抗欺骗能力,提高卫星导航安全性。 相似文献
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低成本消费级GNSS芯片相较于传统测绘级接收机在体积、功耗等方面具有突出优势,在未来无人驾驶、物联网等新兴应用领域具有极大潜力。然而当前低成本GNSS芯片的观测量存在非常严重的噪声和误差,为了改善观测质量,低成本芯片正逐渐从单频向多频过渡。首先调研了目前低成本GNSS接收机对多频信号的支持情况,然后介绍了北斗三号多频观测在电离层延迟和整周模糊度估计等方面的应用。通过对真实数据的采集和分析,针对当前原始观测量存在的诸多问题,提出了具体的预处理方案,并在此基础上开展了信号强度、电离层和模糊度实验。实验结果表明,基于华为Mate 40手机的低成本GNSS方案的北斗三频电离层延迟估计误差的均值为-2.97m,三频整周模糊度估计的成功率达93.8%,相较于单频整周模糊度估计的3.11%成功率有显著提升。 相似文献