高动态GPS信号粗捕和精捕算法仿真实现

为了解决高动态下对GPS信号快速捕获的问题,提出了改进的部分匹配滤波(PMF)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的粗捕方法,对其原理和结构进行了分析,并针对其引起的扇贝损失和捕获性能不高的问题,对传统PMF+FFT方法进行加窗处理;考虑到高动态下基于扩展卡尔曼跟踪的方法对捕获后参数的精度要求很高,因此在粗捕的基础上提出了基于线性调频Z变换(CZT)算法的精捕方法,并在GPS信号理论模型和模拟高动态轨迹的基础上,实现了高动态GPS数字中频信号的生成,为进一步加快捕获速度,对于冷启动时提出了一种组合码相关的卫星快速盲搜方法;最后通过MATLAB进行系统仿真实验,验证了所提出的高动态GPS信号粗捕和精捕算法能在加速度为100 g的高动态环境下有约10 Hz的捕获精度。     

调频多普勒引信抗调幅干扰性能分析

为提高调频多普勒引信抗调幅干扰性能,定量研究了调幅干扰对其作用机理,以信干比(SJR)增益作为表征参量定量研究了不同调幅干扰作用下调频多普勒引信的抗干扰性能。详细推导了正弦波调幅、方波调幅和三角波调幅干扰作用下调频多普勒引信的信干比增益,并对其进行了仿真验证。定量分析、仿真与引信实验测试结果表明:在调幅干扰下调频多普勒引信总信干比增益在10 d B量级;调频多普勒引信抗各种调制样式调幅干扰能力相当,对调幅干扰调制样式不敏感;调幅指数对调频多普勒引信抗干扰性能基本无影响;减小多普勒滤波器带宽可以一定程度提高调频多普勒引信系统抗干扰性能。     

利用定标站对旋转扫描扇形波束散射计的信号频率估计

该文基于中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic Satellite,CFOSAT)雷达散射计系统参数,给出了可行的在轨Doppler预补偿方法并利用地面定标站实现对RFSCAT信号频率的估计.对比了3种信号频率估计方法,通过仿真分析表明,可达到优于0.05kHz的频率估计精度.仿真结果表明,通过把估计的频率与Doppler预补偿查找表和Doppler频率进行比较,可实现对RFSCAT在轨Doppler预补偿状态及生命周期内的载频漂移监测.     

深空探测器被动式高精度多普勒测量方法与应用

针对深空探测器的单程多普勒测量需求,研究了被动式高精度多普勒测量方法及其实现技术。该方法基于探测器测控信标残留载波等点频信号和VLBI测站高精度氢原子钟频标,构造出与实际接收信号频率接近的参考信号;再通过本地相关处理,完成高精度开环多普勒测量。其特色在于完全不需要精确的先验轨道模型。所开发的专用被动式多普勒测量设备,在国内第一次成功用于欧空局环火星探测器“MEX”的多普勒测定轨试验。探测器X频段信号5s积分的单程多普勒测量精度达到 0.2mm/s ,与欧空局测量水平相当。采用该多普勒测量数据的MEX定轨结果与欧空局精密轨道在数百米至千米量级一致。     

测速雷达信标测量数据复原新方法

给出了一种测速雷达信标测量多普勒频率复原的新方法,此方法与目标运动的初始轨道参数无关。与已有方法相比较,新方法解决了已有数据复原方法对初始轨道参数的依赖性,理论上消除了初始轨道参数精度对数据复原精度的影响。通过与已有方法计算结果的比对分析表明,新方法能够满足数据处理精度要求,具有较好的适用性,是实现信标测量数据复原的有效途径。     

基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计

探测器速度引起的多普勒效应会影响脉冲星信号累积轮廓特征,反之,这种轮廓特征改变可用于多普勒估计。提出了一种基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计方法。通过建立累积轮廓非齐次泊松模型,获得多普勒效应对累积轮廓的影响。构造轮廓特征函数对该影响进行度量,并利用函数值与周期误差的关系搜索信号周期。在搜索过程中,将离散观测数据转换为连续能量密度函数,消除相位间隔对累积周期的限制。根据周期搜索结果,结合脉冲星先验知识完成多普勒估计。仿真实验验证了该方法的有效性,其多普勒估计精度优于频域方法。     

An innovative navigation scheme of powered descent phase for Mars pinpoint landing

Pinpoint landing (within 100 m from the target) is essential for future Mars exploration missions. This paper deals with one aspect of the pinpoint landing architecture—the navigation performance improvement during the powered descent phase, and proposes an innovative navigation scheme to obtain the vehicle complete and accurate states. On the basis of dead reckoning relying on the Inertial Measurement Unit, measurements of the Integrated Doppler Radar are adopted to correct the vehicle velocity and altitude. Distance between the vehicle and one Mars Orbiter as well as their line-of-sight relative velocity is measured by a radio sensor, and integrated in the filter to correct the vehicle horizontal position. The innovative navigation system is based on an Extend Kalman Filter. Two observation schemes are developed. One considers measurements of the Integrated Doppler Radar and radio range measurement. Another further considers radio velocity measurement. The performance of the innovative navigation scheme is greatly influenced by the position of the Mars Orbiter with respect to the target. Stochastic analyses are performed to obtain optimal locations of Mars Orbiter. Finally, the innovative navigation scheme performances are assessed through stochastic simulations. Its performance improvements are demonstrated by comparison with the Integrated Doppler Radar only navigation scheme.     

基于扩展卡尔曼滤波的机动目标跟踪研究

针对雷达导引头跟踪机动目标问题,建立了一种适于高机动目标探测的非线性系统模型,采用扩展卡尔曼滤波算法推导适用于弹载脉冲多普勒雷达机动目标探测的滤波模型,用以估计俯仰失调角、方位失调角、弹目相对速度和距离等信息,利用系统数学模型对目标加速度及弹目视线角速率进行解算估计。对标称弹道和极限弹道的跟踪仿真表明,所建立的系统模型和滤波设计方案,能够处理真实飞行中存在的部分信息缺失问题,对于极端情况下的遮挡问题也能在一定时间内保证较高的跟踪精度。     

高精度中远程导航系统发展述评

介绍和分析了以多普勒速度传感器(DVS)加航姿基准系统(AHRS)为基准的高精度中远程导航系统(DNS)的基本工作原理、所具有的成本低、精度高等优点,及其在国外各种飞行器上的广泛应用。并展望了以多普勒导航传感器加AHRS和其他设备组合为基准构成的组合导航系统的发展前景。     

利用多普勒原理测量微机电系统中微结构的动态特性

介绍了将显微扫描激光多普勒测振仪与基础激振法相结合的微结构动态特性的非接触无损测量方法、扫描激光多普勒测振仪的工作原理、设计的基础激振器及其驱动信号.并给出典型微结构--微悬臂梁的测量结果.测量结果与理论计算及有限元仿真结果相符,验证了该方法的有效性.