数字化干涉仪测角技术

数字化干涉仪测角采用的是高精度数字鉴相技术，该技术与传统的模拟鉴相技术相比可以大幅度提高鉴相精度，从而满足高精度干涉仪测角的要求。基于数字干涉仪鉴相算法，通过两路正交本振信号分别与两路待测相信号相乘，使用CIC 滤波器除乘积中的高频信号，最后通过CORDIC 算法计算出相位差。经过干涉仪测角模拟器上测试结果表明，其数字鉴相误差小于0.2°。     

一种基于多重互相关的相位差测量新方法

本文研究了一种新的相位差测量原理,利用正弦信号的特性,直接对两路同频的正弦信号进行互相关运算,得到两路信号的互相关函数,同时保存两路信号的相位差信息,并多次对两路互相关函数进行互相关运算得到多重互相关函数,再利用相关原理对两路信号的多重互相关函数进行求解相位差信息。同时讨论了AD量化位数,信噪比,采样点数,谐波含量对本文算法的影响,实验结果表明本文算法能有效的提取两路同频正弦信号的相位差信息,算法简单,物理意义明确,具有一定的应用价值。特别适合与低信噪比或负信噪比下高精度的测量,并有很高的测量精度。     

星间相位干涉仪测角系统设计及精度分析

针对微小卫星编队飞行、星间组网等多星协同任务中的相对测角问题,提出了一种高精度的星间无线电测角系统。该系统的优势是在伪码测距系统的基础上增加两条相同的接收通道,对载波相位值采用相位干涉法得到高精度的星间相对角度值,可以在不增加额外软硬件开销的情况下完成实时性较好的高精度星间相对状态自主测量。从该系统的设计出发,对相位干涉仪测角系统进行了详细的精度分析,推导了链路中各个噪声源的传递函数和理论噪声水平,并搭建实物平台对角度测量精度的理论值和实测值进行比较。结果表明系统对本振相位噪声有抑制作用,热噪声是角度测量的最大噪声源,系统实际测角精度在强信号下可达1.4×10^-3度。     

一种基于时间梳技术的高频正弦信号相位差测量方法

本文研究了一种基于时间梳原理的高频正弦信号相位差测量方法,给出了时间梳原理的数学模型,并详细分析了其特点,并将此原理首次应用于高频信号的数据采集中,可以用低频和被测信号构建一种高频等效采样技术,可以在不满足乃奎斯特采样定理下,对被测两路正弦信号进行同步采样,避免了高频信号采样的高采样率,结合多重互相关技术,实现了对高频正弦信号的相位差的高精度测量,实验结果表明本文算法对高频信号对高频正弦信号的相位差测量具有很高的测量精度,尤其在低信噪比下也有较高的测量精度,具有较高的工程实用价值。     

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全温扫描实验得到的实验数据和理论曲线近乎重合,系统输入/输出成很好的线性关系,线性度达到了10-3量级.实验研究表明这种温度传感器可以实现高精度的温度测量.      

基于轴角转换芯片AD2S1210的圆感应同步器信号处理方法研究

设计了一套用于圆感应同步器测角系统的信号处理算法,并详述了其过程。在测角系统对感应同步器信号的解算中,该方法仅通过对轴角转换芯片AD2S1210输出的数字信号进行纯软件分析和处理来获得角位置信号的整数值。从而简化了测角系统的硬件电路,提高了测角实时性。     

一种基于多重相敏解调算法的相位差测量新方法

研究了一种新的测量正弦信号相位差的方法,就是利用正弦信号的特殊性质,通过多次信号相敏解调运算,能够检测信噪比很低的两路正弦信号之间的相位差,分别讨论了信号的信噪比、取样点数、A/D的量化位数对测量结果的影响,并给出了具体的仿真结果。在低信噪比情况下与传统的互相关法进行比较,并给出实验数据,结果表明这种方法能有效地提取出被噪声严重污染的信号的相位差,而且算法简单,物理意义明确,精度可以满足工程的要求,具有检测能力强的优点,特别适合极低信噪比甚至负信噪比情况下的相位差的高精度测量。     

模拟开关调制的幅相转换电路

为了使光栅测角系统获得较高的分辨率,通常采用鉴相式电子细分。这就需要把频率随转速变化、幅值随转角变化的光栅幅值信号变成频率固定、幅值不变、仅电相角随机械转角变化的相位信号。本文介绍了采用模拟开关调制的幅相转换电路的原理,对选频放大器和模拟开关的精度进行了理论分析,并给出了实验结果。     

实际入射角的相位干涉仪测角方法

为了提高短距离定位精度,消除采用平行入射假定所引入的计算误差,分析和研究了近似误差对角度估计和解相位模糊的影响;得出了满足平行入射近似的前提条件,为干涉仪的波长、基线长度等参数设计提供了指导依据;提出了实际入射角的相位差估计和相应的角度计算方法,提高了角度估计精度。文章提出的高精度相位干涉仪测角方法,适用于多个运动平台（如卫星、飞行器）的互相定位、航天器交会对接、地面短距离目标定位等测角精度要求高的工程应用。     

相对差分单向测距(ΔDOR)技术在探月工程中的应用研究

相对差分单向测距(△DOR)是一种高精度测角技术,在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用.介绍了△DOR测量的基本原理及CCSDS(国际空间数据系统委员会)关于△DOR测量的相关标准.针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求,分析了△DOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度,推导了解模糊过程.研究表明,△DOR测角精度达到25nrad,对应到月球上的距离约为10m.     

相对差分单向测距（△DOR）技术在探月工程中的应用研究

相对差分单向测距（△DOR）是一种高精度测角技术,在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用．介绍了△DOR测量的基本原理及CCSDS（国际空间数据系统委员会）关于△测量的相关标准．针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求,分析了△DOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度,推导了解模糊过程．研究表明,△DOR测角精度达到25nrad,对应到月球上的距离约为10m．     

光栅莫尔条纹信号细分方法设计与Simulink仿真CSCD

根据计量光栅莫尔条纹信号高精度细分的要求,提出了一种基于ADC幅值采样和相位解算的光栅细分方法,并利用Simulink搭建仿真模型,使两路正余弦信号通过正余切变换、幅值采样、固定相位步长细分等处理后输出为两路正交编码信号。仿真实验表明,该细分方法在输入理想信号情况下细分倍数主要与ADC采样精度有关,提高ADC采样位数可有效提高最大细分倍数。通过在两路时变sin/cos信号中添加幅值不等、相位不正交以及高次谐波分量等干扰噪声的仿真实验,验证了该方法的细分精度与信号质量有关。     

基于感应同步器的高速高精度位置测量技术

现有的基于感应同步器的鉴幅、鉴相位置测量法,由于其原理缺陷,不适合高速高精度的测量场合.为解决高速高精度位置测量问题,给出一种新型的基于感应同步器的位置测量方法--幅度细分法.感应同步器输出的感应信号是调幅信号且幅度很低,为采用幅度细分技术,需对其输出的感应信号无失真的放大.在阐述系统工作原理的基础上,给出了系统的结构,并对关键功能电路进行了实验及仿真研究.结果表明,此法从原理上克服了感应信号中动态分量对测量结果的影响,克服了现有测量法不适合高速高精度测量的缺点,具有测量精度高、时间间隔固定、适合高速度运动场合下的位置测量等优点.     

旋转变压器输出信号自动标定

旋转变压器输出以角位置正余弦为包络的调幅信号,一般通过检波与解调获取角位置及角速度信息.检波后信号往往存在直流偏置、幅值不等和相位偏移,对其进行标定是实现高精度解调的前提.针对检波后信号的标定问题,提出了一种离线自动标定方法.设计状态观测器,对检波后两路信号的幅值及直流偏置进行估计;构造二元二次目标函数,利用梯度估计法,获取相位偏移.理论分析表明,与仅采用梯度估计法相比,此方法避免了目标函数多解问题.实验结果表明,此方法参数选择容易,具有较高的精度,是完全可行的.      

深空测角测速组合导航系统时间配准方法研究

深空测角测速组合导航系统通过测角信息与测速信息融合,获取探测器位置、速度等参数,具有连续、自主、实时、高精度的优点。在深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各敏感器数据必须是统一时间基准。基于天文测角测速组合导航系统基本原理,阐述了在实际系统中,测角敏感器、测速敏感器由于时间基准误差、采样周期不一致、数据传输时延等都会造成时间不同步,而时间误差对位置和速度测量信息会带来很大的影响。本文分析时间误差在深空测角测速组合导航系统位置估计和速度估计中的作用机理,研究基于内插外推方法的时间配准方法,实现了测角敏感器与测速敏感器量测信息的同步。数学仿真结果表明,内插外推时间配准算法可有效抑制时间误差,提高深空测角测速组合导航系统导航精度。     

基于IP复用技术的数字鉴频器设计

在分析了坐标旋转计算机CORDIC算法原理的基础上,建立了一种用于数字信号处理数字鉴频器的模型,它采用以裁剪后的8051 IP核为控制核心,基于CORDIC算法的流水线结构和差分结构,完成了数字鉴频实时电路的设计,并在FPGA中实现数字鉴频器功能,它能显示两路基带信号I、Q之间的频率差。     

感应同步器测角系统几个问题的讨论

以圆感应同步器作为测角元件,运用新型数据处理方式测出角度值。为达到高精度的要求,对这种鉴幅型开环数显系统的细分误差进行了深入理论分析,提出了将细分误差控制在允许范围的方法。经本系统试验验证,所得结果令人满意。     

感应同步器测角系统几个问题的讨论

以圆感应同步器作为测角元件,运用新型数据处理方式测出角度值。为达到高精度的要求,对这种鉴幅型开环数显系统的细分误差进行了深入理论分析,提出了将细分误差控制在允许范围的方法。经本系统试验验证,所得结果令人满意。     

一种新型高精度频标比对系统

基于对李沙育图进行图像处理的思想,从等效鉴相频率的原理出发,提出了一种新型的高精度频标比对系统。该系统可以捕捉图像翻转周期非常短的李沙育图,通过图像处理可以比对频差比较大的信号。并且构成该系统的设备简单,精度却可以大大提高。     

相关信号DOA估计的超分辨算法及其改进

常见的超分辨算法,如MUSIC算法、Capon算法等,只能对非相关信号到达角进行估计,无法分辨两个相关回波信号。介绍的d-MUSIC算法解决了这个问题,文中给出了这种算法的适用范围和空间谱特性,提出增加泰勒展开阶数的方法来提高算法的测角精度。