靶场光电经纬仪跟踪精度评估技术

靶场鉴定光测设备跟踪精度以往采用静态拍星和动态误差增量合成法,然而这种方法与执行飞行试验任务时的真实工作条件差别较大,鉴定的内容和结果都有一定的局限性。针对光电经纬仪设备的实际跟踪状态,以GPS(全球定位系统)测量信息作为比较标准,采用散度、偏度、精度来综合评估设备跟踪精度,通过对各通道测量数据进行散度、偏度分析,建立散度统计模型检验方法和偏度统计处理算法,系统评估与分析光测设备跟踪质量,实现对光电经纬仪跟踪精度的综合评估,并利用实际数据进行仿真计算和分析,仿真分析结果验证了其方法的可行性。     

船载卫通站单脉冲跟踪接收机典型故障分析

描述了某船载卫通站天线跟踪丢失目标的故障现象,从天线跟踪系统的设备组成和工作原理入手,结合设备工作环境和条件,详细说明了故障排查与定位过程。针对接收机中频信号频带内发现的主信号漂移及杂散频率干扰现象,分析了C-L频段变频器本振频率漂移产生的原因,以及设备环境温度、振动等外部因素和器件老化等内部因素对本振频率参数的综合影响,给出了通过调节C-L变频器本振单元微调元件进行频率修正来规避杂散信号对主信号干扰的方法。结果表明,该方法能有效解决天线跟踪的故障问题。     

船载外测设备方位误差超标问题分析

针对航天测量船船载外测设备长期存在的方位误差超标现象,研究了测量船轴系误差修正方法和船载设备角度误差修正原理,发现测量船船载外测设备光机偏差修正模型与方位零值标定方法不匹配,存在重复修正光机偏差误差的现象,从而导致该项误差偏大时引起方位误差超标。提出了测量船方位零位以机械轴为基准标定时的光机偏差修正的改进模型,并利用测量船校飞数据和卫星发射测量数据进行了仿真测试。测试结果验证了改进模型的正确性,解决了测量船外测设备方位误差超标的难题。     

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。     

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。     

天线组阵全频谱合成性能分析

天线组阵FSC(全频谱合成)方案是一种最优的天线组阵信号合成方案。本文分析了相位估计方差对FSC合成性能的影响,对开环方法和闭环方法的相位估计方差进行了进一步分析,给出了FSC合成性能与单路信噪比、相关带宽、积分时间、环路带宽等因素之间的关系。技术验证试验结果表明,在标准TT&C测控和BPSK数传2种体制下,合成效率均达到90%以上。     

同步轨道通信卫星天线覆盖图在轨测试方法

同步轨道通信卫星天线覆盖图在轨测试的目的是检验卫星入轨后上下行覆盖图与设计覆盖区域的一致性,以及太阳照射产生的天线热变形等因素对覆盖特性的影响。针对卫星上常用的固定赋形波束天线、区域波束天线和可移动点波束天线等类型的星载天线在轨测试问题,分析了几种在轨测试方法的原理,包括偏置卫星姿态法、转动天线平台法以及使用移动测量站的方法,提出了偏置卫星姿态法中融合转发器遥测参数判决和多站联合在轨测试的解决方案,有效解决了既要节省宝贵的燃料又要尽可能测量多条切线方向图的工程难题。对真星的固定赋形波束天线和可移动点波束天线进行了在轨测试,测试结果与实际特性吻合很好,验证了方法的可行性。最后,针对融合遥测参数判决的多站联合偏置卫星姿态法的测量不确定度进行了分析。     

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。     

Jerk模型用于高速机动飞行器跟踪的性能分析

针对高速机动飞行器的跟踪应用,对SJ(Singer Jerk)、CSJ(当前统计Jerk)、MCSJ(修正当前统计Jerk)和αJ等4种主要Jerk模型进行了综述。比较了它们的建模假设、设计参数以及实际应用时的限制因素。基于UKF(无迹卡尔曼滤波)算法,分别在单台和2台雷达的测量条件下,在3种滤波参数集设置下,利用各模型对近空高速滑翔飞行器进行了跟踪仿真。飞行器真实飞行轨迹根据简化动力学方程通过四阶龙格库塔数值积分方法得到。仿真结果表明:4种模型都具有很好的初值鲁棒性;在目标弱机动段落,4种模型具有较好的参数鲁棒性;但在强机动段落,SJ、CSJ、MCSJ等3种模型的参数鲁棒性很差,滤波误差发生严重突跳,αJ模型的参数鲁棒性最好。针对高速机动飞行器的跟踪应用,αJ模型的综合性能最优,而MCSJ模型最差。     

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。     

基于归一化光变函数的空间目标识别研究

为解决空间目标光度识别中模板建立、姿态分析、相关度量等关键问题,需要建立空间目标光度标准化描述。从空间目标识别问题的三元关系模型入手,分析了传统描述方法的局限性,提出了一种目标本体坐标系下的归一化光变函数描述方法。基于2类不同平台地球同步轨道卫星过去2年的实测光度数据,给出了各变量分布、各曲线对比的图形及统计结果。试验结果表明,归一化光变函数能有效分离观测条件,反映目标固有特征,适合作为空间目标光度特性的标准化描述。     

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。     

高轨环境下BDS弱信号跟踪技术研究

针对高轨接收机需要接收来自地球对面的导航卫星信号而导致接收功率过低,且存在较大多普勒频移和多普勒频移变化率的问题,对适用于高轨导航接收机的BDS("北斗"系统)信号跟踪技术进行研究。通过STK(卫星开发工具包)建立仿真场景对HEO(大椭圆轨道)接收导航信号特性分析,根据仿真指标重新设计了弱信号跟踪环路结构以及对应的跟踪流程,并特别针对BDS B1I跟踪中存在的NH(Neumann-Hoffman)编码问题,提出滑动相关法去除NH码的方式,来延长预检积分时间。仿真表明,通过1ms稳定跟踪之后,采用滑动相关法去除NH码,将环路预检积分时间延长至20ms,跟踪环路能够成功跟踪高轨环境下C/N0=26dBHz的低信噪比BDS B1I信号,满足导航应用需求。     

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。     

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。     

基于模糊推理技术的测控站指挥中心辅助决策系统

在航天发射任务中,测控站指挥中心担负着测控系统应急指挥任务,传统依靠现场人工判断和决策指挥方式往往存在及时性差、准确性差等问题,而辅助决策系统可将各种信息进行综合处理,并给出辅助决策结论供指挥员参考,可以大大提高应急指挥决策的实时性和准确性。因此,提出一种基于Mamdani推理法实现的雷达跟踪情况辅助判决的模糊型决策系统,利用Matlab工具在典型输入条件下对系统进行仿真,仿真结果分析表明,决策推理算法鲁棒性强,决策结果正确。     

调频连续波合成孔径雷达噪声调相干扰

针对调频连续波合成孔径雷达的干扰问题,提出一种新型的噪声调相干扰方法,得到干扰噪声以高斯形式分布在真实干扰机回波目标周围,可用于遮盖分布式目标或区域。该方法利用噪声转发手段保持信号的相干性,调制指数和噪声功率决定干扰的覆盖范围,干扰效果基本不受侦察误差的影响,其相干干扰体制可获得部分的雷达二维处理增益。典型系统参数仿真实验验证了该干扰方法的有效性,在相同目标检测概率下,相较传统噪声压制干扰节省功率29.3dB。     

高超声速滑翔飞行峰点高度确定方法

针对快速准确获取高超声速滑翔峰点高度的问题,提出了一种在给定初始速度大小的情况下峰点高度计算的迭代算法。考虑将动压和过载约束条件统一到热流率约束条件上,首先在常数速度条件下估算了峰点高度,然后依据峰点高度容许误差迭代计算了峰点高度的修正值,最后通过算例进行了验证。仿真结果表明,该算法计算速度快、精度高,具有同时处理三种约束条件的通用性。     

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。     

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。