低空目标双雷达联合定位方法研究

针对海上靶场雷达对低空、远距离小目标的测量数据中存在大量的地海杂波干扰,陆海结合试验环境复杂,大气参数难以精确测量,电波折射修正困难,多径影响较大,以及自身的开环跟踪模式等因素,导致雷达俯仰角测量误差较大的问题,在充分利用靶场雷达测量网布站特点的基础上,提出了一种利用2台雷达共有段落的方位角和斜距信息,构建双雷达联合定位模型,完成目标弹道解算的方法。实测数据与仿真数据综合测试表明,通过使用该方法可有效解决雷达俯仰角测量信息超差对整体测量结果的影响,同时提高了靶场雷测数据处理的精度和可靠性。     

波束波导天线角误差坐标变换方法

针对波束波导馈电天线无法对空间移动目标进行单脉冲跟踪的特点,首先分析了单脉冲跟踪角误差电压形成机理,同时定义了天线及馈源角误差坐标系,并通过分析常规天线及波束波导馈电天线跟踪移动目标时角误差电压特性,在国内首次得出了波束波导馈电天线跟踪空间移动目标的角误差电压坐标变换公式,最后,通过某波束波导馈电天线系统工程实践对该变换公式进行验证。结果表明,单脉冲跟踪角误差坐标变换模型完全满足波束波导天线对移动目标进行全空域高精度跟踪的要求。     

目标SAR数据库试验获取技术研究

目标SAR(合成孔径雷达)数据库是目标特征识别与提取研究的基础,目标SAR数据库试验获取的关键是地面目标摆放和SAR载机航线设计。为了获取目标多姿态SAR数据库,首先研究了地面目标距离间隔和角度间隔的配置要求,给出了SAR载机航线设计原理,包括航线长度、航向角度间隔、成像中心直角坐标系试验航线设计;推算出地心惯性坐标系下航线经度、纬度和海拔计算方法,开发了自动化试验航线设计软件;最后设计并完成了目标SAR数据库获取试验。相关研究在试验中得到了验证,并通过试验建立了军用卡车、通信车和坦克等多类目标多姿态SAR数据库,为SAR目标分类和识别技术研究提供了支撑,对其他军用目标SAR数据库的建立具有重要指导意义。     

基于图像处理的导弹飞行关键事件检测算法

针对导弹飞行关键事件自动检测的难题,通过研究基于感知机理的弹体识别、全视场目标检测、多目标特征识别等图像处理技术,在对飞行目标进行稳定跟踪和识别的基础上,结合飞行关键时序,实现了对导弹发射、分离和爆炸解体等关键事件的检测,能快速、准确地获取导弹飞行关键事件的发生时刻,为导弹实时飞行状态判断提供客观依据。     

基于IUKF的单星对空间目标仅测角跟踪算法

针对普通UKF(无迹卡尔曼滤波)测量更新方法的非线性近似精度相对较低,导致目标跟踪滤波精度和稳定性较低的问题,在单星对空间目标的天基仅测角跟踪滤波过程中,提出一种基于迭代测量更新方法的IUKF(迭代UKF)算法。通过在测量更新过程中提高非线性系统状态估计的近似精度,进而提高目标跟踪滤波精度,并引入具有全局收敛性的阻尼Gauss-Newton(高斯-牛顿)法来改进IUKF的数值稳定性。理论分析与实验结果表明,该方法不仅避免了求解雅可比矩阵和Hessian矩阵,而且具有较高的滤波精度和数值稳定性。     

空间激光通信技术最新进展与趋势

空间激光通信技术已成为现代超宽带卫星通信技术发展的新焦点。详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和发展规划,重点介绍他们正在开发的第2代空间激光通信系统的主要性能指标和采用的新技术,深入分析了国际空间激光通信技术的发展趋势,为我国开展相关研究提供借鉴和思路。     

基于最小包络球的多目标共波束判定方法

为了实施多目标测控并进行调度管理,提出了基于最小包络球的多目标共波束可见判定方法,设计并实现了获得空间目标群最小包络球的随机增量式算法。采用最小包络球来刻画空间目标群的几何尺寸,通过分析最小包络球相对地面测控设备的张角情况来判断其是否共波束可见。仿真实例验证了算法的正确性。结果显示,最小包络球算法能够有效解决星座或编队星群的几何尺寸估计问题;共波束可见判断方法可以解决多个空间目标相对地面测控设备的单波束可见问题。同时在仿真中发现,在资源调度管理时采用最高仰角较小的观测弧段,可以提高测控设备的多目标跟踪效益。     

测控网安全防护体系研究

从多个角度分析了测控网面临的安全威胁,研究了ESA(欧空局)和NASA(美国国家航空航天局)安全标准体系、安全技术应用和安全管理,总结了国外安全防护体系建设在顶层设计、制度建设、安全训练、威胁感知等方面的特点。基于我国测控网的特点,研究了边界安全、数据安全、终端安全以及备份与恢复等层面安全技术的部署,提出一个基于安全域划分的安全防护技术框架,其中各安全域可根据任务需要进行裁剪或扩展,具有一定灵活性。同时,在综合考虑规章制度、安全训练、安全技术以及安全审计与咨询等多种因素基础上,提出一个安全管理模型,该模型提供了安全管理与安全技术紧密结合的方法。     

欧空局OPSNET通信网新进展

为了支持我国航天测控通信网的IP(互联网协议)化以及未来发展,对欧空局的航天任务操作通信网OPSNET(操作支持通信网)的新进展进行了研究。首先回顾了OPSNET网络发展历程中的里程碑事件(完成网络IP化,调整网络拓扑结构,通过载荷分担模式超越网络链路的带宽极限),之后介绍了该网络面临的高数据速率挑战及多个备选解决方案,详细介绍了最终选用的基于MPLS(多协议标签交换)技术的网络设计。OPSNET网络向MPLS迁移的方案经实验室环境验证后分步实施,经多个层面的验证及实际运行证明,采用MPLS技术后,以较低的成本实现了很好的网络性能。未来OPSNET将以此为基础部署更多的MPLS链路,并可能增加加密业务。OPSNET通信网的新进展值得我们关注和借鉴。     

基于VPX的网络传输设计

为实现VPX(VITA 46系列的代称)总线形式的计算平台,对VPX的标准进行了深入研究。针对VPX所具有的开放性,将整个计算平台设计为通过控制层实现信息交换,其交换方式采用网络传输的方式。计算平台包括计算机模块、交换模块以及背板3个重要部分,由于信息交换是在这3个部分之间进行的,因此,这3个部分之间网络传输的实现是整个计算平台设计的关键。设计中采用SERDES(串行器-解串行器)方式实现网络传输,相应地,各功能模块也须采用不同的芯片和布线规则实现该种模式的传输。尤其是计算机模块的设计被分为2个阶段进行,首先在X86平台上实现SERDES传输,然后再移植到以MIPS(无内部互锁流水级的微处理器)架构为基础的国产CPU(中央处理器)平台上实现。最终将各个模块结合并搭建出VPX计算平台,经过网络测试验证,交换功能的实现和网络传输的设计是正确的。     

短波接收机的电磁兼容结构设计

为保证短波定时仪的正常工作,针对时统设备中短波接收机设计了整机电磁兼容实验;同时针对短波接收机内部2块点频接收板之间存在的干扰问题,设计了短波接收机内部的电磁兼容实验。试验中,通过加装专用的带通滤波器,使天线端子辐射降低了25dB,解决了天线端子发射超标的问题;通过对短波接收机进行电磁屏蔽和接地设计,解决了2块点频接收板之间的干扰问题,消除了15MHz接收机工作时的啸叫现象。实际使用效果和电磁兼容检测结果验证了短波接收机电磁兼容设计的合理性和有效性。     

数学表达式遥测工程参数解析系统实现

为解决航天靶场测控中心实时遥测数据处理软件开发过程中航天器工程参数类型多、数据量大,遥测参数必须频繁更动源代码的问题,引入了数学表达式解析方法。论述了表达式解析系统的设计思想,并从理论上对表达式解析系统的需求和设计原则进行简要分析,在Qt集成开发环境中结合标准C++库进行了系统实现,提出了逆序函数处理思想,有效解决了函数嵌套的问题,最后通过举例详细说明了表达式解析系统的处理过程,并通过测试字符串表达式验证了系统的正确性。     

等离子体鞘套对高超声速飞行器影响研究

临近空间高超声速飞行器周围的等离子体鞘套对无线电波的衰减会导致地面与飞行器的通信中断,严重影响对飞行器的捕获与跟踪。在分析飞行器表面等离子体鞘套构成以及造成射频信号衰减因素的基础上,对处于不同高度和采用不同频率通信的高超声速飞行器射频信号衰减和相移特性进行仿真,结果表明,当通信频率提高到Ka频段时,等离子体鞘套对信号的衰减明显减小,但是频率的提高并不能改善等离子体鞘套对信号相移的影响。建议在工程设计时进一步研究相移对跟踪接收的影响。     

基于红外图像的返回舱被动测距

针对飞船返回段光学设备不能测距的问题,提出一种基于红外序列图像处理的返回舱被动测距方法。该方法选择主伞作为测量对象,利用最小外接矩形算法实现主伞轮廓图像测量,然后基于小孔成像理论,建立返回舱被动测距模型。为了减小图像噪声及边缘模糊对测量精度的影响,使用了前站引导数据修正以及距离值分段拟合等手段。实验结果表明,在没有连续云层遮蔽情况下,该方法对返回舱距离测量是可靠的和有效的。     

基于SUWPT的正弦信号滤波算法

针对航天测控DOR(差分单向测距)信标信号等侧音信号的滤波问题,借鉴扩频系统窄带干扰抑制领域中的SUWPT(频移非抽取小波包变换),提出了一种逆向算法。该算法通过最佳频移将信号移至各子带中间,然后选择能量较大的子带进行分解,通过记录的位置信息选择不同的重构滤波器,从而达到最佳滤波效果;最后将该滤波算法应用于航天测控侧音信号的差分相位提取过程。仿真结果表明,该算法比小波变换滤波、小波包滤波具有更好的滤波性能;滤波后差分相位提取精度相对滤波前提高3~4倍,有利于提高系统的测量精度。     

视觉辅助的无人机自主空中加油建模与仿真

为准确获得插头锥套式空中加油过程中无人机与锥套的相对位姿信息,提出了机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油仿真方案,开发了基于Open CV,Simulink及Vega Prime视景仿真技术的闭环仿真系统。研究了机器视觉识别跟踪锥套的图像处理算法,利用Kalman滤波算法估计无人机与锥套的相对位姿。仿真结果表明,机器视觉算法可以准确识别跟踪锥套,滤波器状态估计的收敛速度较快,无人机姿态角变化范围较小,保证了插头锥套式无人机自主空中加油的平稳安全对接。     

星载Mosaic模式SAR成像算法研究

以色列发射的第1颗SAR(合成孔径雷达)侦察卫星TECSAR中成功应用了一种新的工作模式———Mosa-ic模式,该模式兼具高分辨率和大成像测绘带的优势。给出了该模式可行的成像方案,并提出了一种解多普勒模糊的方位变调频算法,结合ECS(扩展线频调变标)算法对该模式进行成像,降低了系统对PRF(脉冲重复频率)的要求,在系统所能达到的有限PRF条件下,最大程度地增加了马赛克单元的方位无模糊成像宽度。仿真结果验证了算法的有效性。     

高精度导弹射程精确计算方法

针对靶场导弹射程精确计算存在的问题,提出了利用微积分算法改进导弹射程的精确计算,具体采用曲线积分的方法,详细推导了一种不同于传统导弹射程精确计算的新方法,并提供了此方法的具体算法和模型。在理论分析的基础上,采用新方法对算例数据进行计算和分析,结果表明:用新方法计算得到的导弹射程精度达到亚毫米级,且精度与导弹射程大小无关。该方法已在靶场导弹射程的计算中得到成功应用。     

深空X频段测速数据误差分析

X频段是深空测控的主用频段,其多普勒测速精度远高于S频段,这一结论在"嫦娥二号"任务X频段深空测控技术试验中得到了验证,测速精度约为1mm/s。针对X频段高精度测速,本文分析了目前采用的径向速度近似计算公式,理论分析其产生的误差在地月转移和环月轨道段可达1cm/s。通过"嫦娥二号"任务X频段测控技术试验,以事后精密轨道为基准进行残差分析,结果表明,相比精确公式,近似公式计算测速数据的残差会增加1mm/s,已与X频段测速精度本身相当,因此,多普勒测速近似计算在X频段测量中已不再适用,应使用本文中列出的精确计算公式。     

恒定建立时间数字AGC环路设计

针对传统恒定建立时间数字AGC(自动增益控制)环路实现方式复杂、成本高的问题,基于AGC环路的对数模型,推导出AGC环路建立时间恒定的条件,提出采用线性放大器实现恒定建立时间AGC环路的方法,该方法能够在数字实现上省去传统方式的指数运算单元,降低了实现复杂度和成本。另外,对于非突跳或突跳幅度较小输入信号,利用输出信号平方检测代替对数功率检测,省去传统方式的对数运算单元,进一步降低了实现复杂度和成本。通过上述2种改进,提出了一种简单的恒定建立时间数字AGC环路设计方法。Simulink仿真证明了该设计方法的正确性。该方法应用于无线数字接收机中,能够简化设计,节约成本。