EKF/UKF在编队飞行卫星GPS相对导航中的应用

 　航天器编队飞行协调工作,必须精确确定各航天器的相对位置和相对速度,即进行编队飞行相对导航。将扩展卡尔曼滤波(EKF,extended Kalman filter)和非线性滤波unscented Kalman filter(UKF)算法同时应用于编队飞行卫星的载波相位差分GPS相对导航。EKF与UKF算法原理不同,UKF算法的精度比EKF的精度高。在实际应用中,可以将两种算法组成互为备份的相对导航滤波器,这样可提高滤波系统冗余性能。     

基线比值法相位解模糊算法

研究了由N-1个等比值双基线系统组成的N基线测向系统的相位解模糊算法。对每个双基线系统（Pnλ0/2,Pn＋1λ0/2）在（-p/2,p/2）,（-q/2,q/2）范围内进行一维整数搜索,寻找出一组相位模糊解（k0n,l0n）,根据二元一次不定方程,得到该双基线系统的模糊解,解的组数为Pn,Pn＋1的最大公约数（Greatest common divisor,GCD）,然后寻找由（P1λ0/2,P2λ0/2,P3λ0/3）构成的三基线系统的相位模糊解,解的组数为P1,P2和P3的最大公约数。以此类推,可得N基线系统的相位模糊解,如P1,P2,…,PN的最大公约数为1,那么就可得到惟一解,实现相位无模糊。该算法的计算量小,便于工程实现,仿真结果表明了算法的有效性。     

天波超视距雷达电离层大幅度相位污染校正算法研究

天波超视距雷达（Over\|The\|Horizon Radar, OTHR）发射的电磁波信     

S频段抗振频综研究

对晶振和频综的隔振方法进行研究。设计出钢丝绳隔振结构,测试表明在20Hz~2000Hz全频带都有明显的隔振效果。隔振后,3.7GHz频综频偏100Hz处相噪改善16dB,频偏1kHz处相噪改善20dB。     

一种高分辨率的相差测量技术

在重力场探测和气象实验卫星(GRACE:Grace Recovery And Climate Experiment)中星间测距精度达μm级,工作频率选用K/Ka频段,即测相分辨率需达到千分之一至万分之一,加之相噪影响,研究高精度的频率估计和相位积分估计技术是一个重要课题。测相需采用数字化精跟、锁相和相差测量技术,研究快速、准确和稳定的锁相算法。文章以GRACE卫星的KBR系统(K-Band Ranging System)为背景,提出一种数字化高分辨率的相位检测算法,通过软件对算法进行仿真,验证其可行性。     

严格回归轨道的管道导航方法研究

分析了作为参考轨道的严格回归轨道与卫星在轨运行状态的相对运动关系,提出近地遥感卫星的管道导航方法。由于参考轨道的设计只考虑高精度的地球非球形摄动,与在轨卫星的动力学环境存在差别,这导致两者之间存在切航向漂移。基于高精度的轨道动力学模型和位置确定方法,设计了卫星与参考轨道采样点的沿航向对齐算法,从而获取了卫星相对参考轨道采样点的相位时间偏差和卫星在参考轨道编队坐标系切航向平面内的相对运动轨迹,进而引入椭圆的“最小二乘适配法”获取相对运动轨迹的特征量。所研究的管道导航方法可应用于基于GNSS测量数据的卫星自主轨迹保持。     

合成射流激励器流场PIV实验及模态分析

为了获得合成射流激励器流场细节特性,优化合成射流流动控制系统,对于静止流场中的合成射流激励器,通过位移传感器、热线风速仪和时间分辨粒子图像测速（TR-PIV）系统,对激励器时间响应和特定工况下的流场特性进行研究,并针对TR-PIV得到的流场快照运用本征正交分解（POD）和动力学模态分解（DMD）进行模态分析。通过自定义POD和DMD的初值贡献模态和时间系数将两种分析模型标准化并对比,选取前七阶POD模态和前四阶DMD模态进行流场还原,成功表征了原流场的主要信息,表明运用POD和DMD方法进行的降阶过程在合成射流研究中的适用性,降阶模型可以有效指导和简化合成射流流动控制流场的分析过程。     

一种低压低功耗的环形压控振荡器设计

设计了一种低压低功耗的环形压控振荡器,它由电压电流转换(V to I)电路及5级延迟单元(delay cell)组成。单位延迟单元采用改进型差分结构,提高了上升及下降速度。同时总的延迟环路采用电容滤波技术,进一步改善了相位噪声性能。分析了环形VCO的相位噪声。电路采用SMIC13V33 1P6MLOGIC工艺,电源电压为1.2 V,仿真结果显示:VCO中心频率为350 MHz,调谐范围为(200~500)MHz,谐振在350 MHz时相位噪声位为-89.5 dBc/Hz@10 kHz,输出波形峰值为0.7 V,功耗为1.2 mW。该VCO可以应用于系统时钟锁相环中。     

一种超高分辨率机载聚束SAR两维自聚焦算法

受运动参数测量误差和大气扰动等因素影响,合成孔径雷达(SAR)图像通常会发生散焦,利用自聚焦对散焦的SAR图像进行后处理是一种有效的重聚焦手段。传统的自聚焦算法都只是针对方位一维相位误差的估计和补偿。随着成像分辨率的提高,自聚焦时残留距离徙动的校正成为SAR成像面临的一个新挑战。本文推导得到了极坐标格式算法处理后残留距离徙动和方位相位误差的解析表达式,分析了两者之间的内在关系,并利用该关系,提出了一种能够同时进行残留距离徙动和方位相位误差补偿的两维自聚焦算法。实测数据处理结果表明,在残留距离徙动效应不可忽略的条件下,该方法能够极大地改善原有自聚焦算法的聚焦性能。     

多载波相位编码新体制雷达研究与实现

针对传统相位编码雷达存在的多普勒敏感性,提出了一种基于正交多载波调制技术的相位编码新体制雷达。在该雷达体制中,调制码字对多路子载波信号同时进行调制,决定了发射信号的频谱结构。目标径向运动引起的多普勒频移表现为码元在频域的移位,从而保证了调制码字结构的完整性。目标回波信号解调得到的码字与参考码字进行相关处理得到目标速度信息,有效避免了多普勒敏感问题。文章讨论了该雷达体制的系统原理、波形综合和信号处理方法,提出了频域信号处理流程,分析了信号参数设计与系统性能。系统仿真和雷达外场试验表明了正交多载波相位编码新体制雷达的可行性。