空间谱测向超性能机理与系统评介

空间谱估计测向体制工程实现的暂时困难,影响了人们对其光明前景的认识。鉴此,文章提出了关于空间谱估计测向体制取得超过传统测向体制的精度、分辨力和对同频多信号同时测向的机理的物理解释和数学解释,以揭示这种新体制所具有的不可遏制的内在生命力。主要机理为,单点观察变为多点观察、样本域的扩张、参量估计更有效和变量方程的拓展。文章对几个实际系统进行了分析和评介。这些系统已经展示出空间谱估计测向体制所具有的超过传统体制的优异性能。     

三种虚拟阵元内插超分辨测向算法的性能对比

对比研究了基于虚拟阵元内插的三种超分辨测向算法.在对多个小孔径雷达阵列的观测数据进行相干处理的基础上,分别应用非线性最小二乘迭代(NLS,Nonlinear Least Squares)、基于最小熵的反卷积迭代(IDMEC,Iterative Deconvolution algorithm based on Minimum Entropy Criterion)和最小加权范数(MWN,Minimum Weighted Norm)等算法构造雷达阵列间的各个虚拟阵元,合成大的孔径阵列以提高测向分辨率.通过仿真,验证了三种虚拟阵元内插算法的有效性,分析和比较了它们的超分辨性能和运算量.结果表明MWN法不仅具有最小的虚拟阵元构造误差和运算量,且有最好的测向性能.因此,总体上MWN法优于NLS法和IDMEC法.      

FDA对比幅法单脉冲测向的角度欺骗

基于相控阵的干扰机在对目标雷达施放干扰的过程中,其辐射信号会被敌方的无源探测雷达所捕获。基于频率分集阵列(FDA)干扰机结构,提出一种针对敌方相邻天线比幅单脉冲测向系统的角度欺骗方法。首先,在建立FDA模型的基础上计算出FDA雷达的半功率波束宽度。然后,将半功率波束宽度代入相邻天线比幅单脉冲测向系统,通过仿真,系统分析了FDA干扰机对比幅法无源测向系统的角度欺骗效果及误差影响。仿真结果表明,远场条件下,FDA干扰机对测向系统具有良好的角度欺骗效果。      

读数与输入端讯号振幅比无关的扇形相位式短波无线电测向器

1.相位无线电测向器的线路及输入端信号振幅此的影响 如所周知,相位无线电测向器以作成大基线扇形,并在短波波段工作最为适宜。图1所示为它的总方块图。 短波传播的性质是除天线上的电压相位差的改变而外,输入信号振幅的比值也有很大差异。     

一种基于被动探测的双机雷达协同定位方法

针对有源探测易被发现及干扰的问题,设计基于被动探测的双机协同射频隐身定位方法。通过测向交叉定位处理获得目标的距离信息,利用属性数据关联消除“鬼影”,从而完成对目标稳定有效的探测。所设计的双机雷达协同定位方法具有目标定位精度高和隐蔽性良好等优点,并通过仿真验证了算法的有效性和实用性。     

基于PM算法的涡旋电磁波引信超分辨测向方法

为提高防空导弹无线电引信在低信噪比（SNR）背景下的测向精度,提出了基于传播算子算法（PM）的涡旋电磁波引信超分辨测向方法。通过相控均匀圆阵依次发射不同轨道角动量模态涡旋电磁波照射目标,基于多发单收（MISO）模型推导目标探测回波模型;通过对回波方程的近似变形构造接收信号矩阵;采用PM算法构造空间谱函数,进行谱峰搜索,实现对目标水平方位角的估计。对所提方法的有效性进行仿真验证,结果表明,所提方法可在低信噪比、少阵元情况下实现对目标的精确测向。      

不完整测量下集群飞行器协同相对定位方法

测距和测向是实现飞行器间相对测量的常用手段。通常而言,飞行器间相互测距精度远高于飞行器绝对位置导航精度。因此,提出了一种基于集群飞行器间测距和对目标测向的协同相对定位方法,利用集群飞行器间相互测距和各飞行器对非合作目标测向来实现集群飞行器及非合作目标的相对定位。方法分为静态相对定位方法和动态相对定位方法两种。基于飞行器间相互测距和对非合作目标测向来实现协同相对定位的方案,不需要对非合作目标进行完整的相对位置测量,简化了对飞行器测量设备配置的要求。同时,相比基于飞行器绝对位置导航和对非合作目标测向的相对定位方案,能获得更高的相对定位精度。     

基于广义正则化最小二乘的天基测向初定轨

传统天基测向初定轨的不足,主要是由于观测数据存在系统误差和观测方程组的系数矩阵病态或不可逆。文章建立观测方程的半参数回归模型,提出基于补偿最小二乘估计和岭估计的广义正则化最小二乘估计,推导了估计公式,并证明了相关统计性质。引入选主列Givens-QR分解算法,提高观测方程求解效率和数值计算稳定性。仿真结果表明:该方法应用于天基测向初定轨可行,可以提高定轨精度和解算成功率。     

考虑作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域

针对作动器速率饱和引起的Ⅱ型驾驶员诱发振荡(PIO,Pilot Induced Oscillations)严重威胁先进战机飞行安全的问题,研究了计及作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域.建立了考虑作动器速率饱和的人机闭环系统非线性模型,引入增广状态变量以及饱和度函数处理速率饱和环节,应用椭球体不变集估计人机闭环系统的稳定域,得到了稳定域估计的一般算法.通过时域仿真研究了所估计的稳定域的保守性,研究了驾驶员操纵增益以及作动器速率饱和值对稳定域的影响.结果表明:稳定域法物理意义清晰、结果直观,可用于人机闭环系统稳定性的评估.研究结果可为先进战机飞行控制系统的设计提供理论依据.     

VGOS基带数据预处理系统研究

VLBI全球观测系统-VGOS的数据采集系统具有超宽的记录带宽和超高的数据速率,数据率稳定可达16Gbit/s。数据回放及解析等预处理工作是数据采集到相关处理的关键步骤。针对国内VGOS数据采集系统,研发了VGOS基带数据预处理系统,分析了高速记录的元数据及基带数据格式,设计实现了数据记录、聚合、解析、重组等预处理模块。通过对预处理系统的研究和测试,分析了其效率提升的方法。利用预处理系统成功对国际VGOS站观测数据进行回放和解析,经过数据的相关处理成功获得了干涉条纹。表明预处理系统可正确处理高速数据,预处理过程中数据聚合速率平均可达到10Gbit/s,解析效率可达3.6Gbit/s,满足当前VGOS观测数据的超宽带、超高速处理要求。     

频谱分析法在静止气象卫星调焦分析中应用研究

利用频谱分析方法,对静止气象卫星扫描辐射计的在轨调焦进行快速、准确的分析判断,确定是否需要调整及调整时所发遥控命令的调整方向和步长等,避免了单向调出焦距极限位置时,对辐射计造成永久性损坏。文章首次提出的二维频谱法,即使在图像定位精度不高的情况下仍然适用,可以得出准确的分析结果。     

卫星扫描辐射计的地面分辨率的计算

本文给出了计算卫星扫描辐射计的地面分辨率的精确方法。这种方法既可用于静止卫星,也适用于扫描方向垂直于轨道面的低轨道(通常取太阳同步轨道)卫星。在计算中分别考虑了把地球作为球体和旋转椭球体两种情况。     

LEO空间碎片甚短弧角度数据初轨确定方法对比

光学观测是空间目标观测中最常见的一种观测方式。采用扫描模式工作时光学观测得到的观测弧段弧长通常很短,有时甚至不到被观测空间目标运行周期的1%,这样的角度数据被称为甚短弧角度数据。基于近圆LEO空间碎片地基实测场景,研究比较仅利用角度数据进行初始轨道确定常用方法的性能差异,分析观测弧长对不同初轨确定算法的定轨成功率和误差的影响,为初轨确定工作提供参考。对比分析了常用的几种方法,包括Laplace方法、Gauss方法、Gooding方法和近几年提出的距离搜索算法等。大规模实测数据处理结果显示,距离搜索算法的成功率高于90%,初轨半长轴统计误差仅为25 km。初轨结果表明,距离搜索算法定轨成功率高于其他算法。研究成果可为解决空间碎片初轨确定问题提供参考。      

气象卫星的现况和发展

<正> 一、引言自从1960年发射第一颗气象卫星以来已经25年了。这25年来气象卫星技术及其应用都有了很大发展,在全球天气预报、灾害性天气监视、海洋和水文环境监测、农业和交通中起了越来越重要的作用。气象卫星的功能可以大致概括为: (一)利用遥感探测仪器对卫星下垫面进行探测。探测器主要有两类:一类是成象仪     

一种卫星天文自主定轨定姿方法研究

利用安装在卫星上的太阳敏感器和紫外敏感器测量出的卫星—太阳、卫星—地球和卫星一月球方向矢量，并利用雷达测高仪测出的地心距作为观测量，提出采用广义卡尔曼滤波方法实时地确定卫星绕地球飞行的轨道，同时确定出卫星的对地姿态．对自主定轨进行了数学仿真，分析比较了采样周期、轨道倾角、轨道偏心率和轨道高度等因素对定轨精度的影响．总结了其变化规律，该方法可用于提高卫星自主定轨精度．     

Spinning solar sail orbit steering via spin rate control

The orbit of a solar sail can be controlled by changing the attitude of the spacecraft. In this study, we consider the spinning solar power sail IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), which is managed by Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). The IKAROS attitude, i.e., the direction of its spin-axis, is nominally controlled by the rhumb-line control method. By utilizing the solar radiation torque, however, we are able to change the direction of the spin-axis by only controlling its spin rate. With this spin rate control, we can also control indirectly the solar sail’s trajectory. The main objective of this study is to construct the orbit control strategy of the solar sail via the spin-rate control method. We evaluate this strategy in terms of its propellant consumption compared to the rhumb-line control method. Finally, we present the actual flight attitude data of IKAROS and the change of its trajectory.     

静止气象卫星系统图象同步角的计算

同步角的计算是从静止气象卫星获得高精度图象的首要问题之一。同步角的精度不仅与卫星的轨道、姿态的确定精度有关,还和卫星的动力学稳定性以及观测时间有关。     

低轨目标短弧关联的稳健方法

未来大量低轨星座部署一旦完成,将会对传统的空间目标监视提出更高的要求.广角光学望远镜系统具有广域监视效果,可以同时观测大量目标.但是广角望远镜的观测数据大部分属于“短弧”观测数据,单次观测无法进行空间目标的初始轨道确定.目前有效的解决方案是对光学观测弧段进行准确关联,融合多组观测数据进行初定轨.本文以容许域方法为基础,通过优化拟合两段观测短弧的轨道,结合卡方检验,确定不同观测弧段之间的关联性.其次详细描述了对于低轨目标,用仅测角观测数据进行关联的时候,存在的病态性问题.最后,针对低轨目标短弧关联错误率高的问题,提出了用角度误差特性规律进行误关联识别的方法.误关联的准确识别有效地提高了对于低轨空间目标仅光学观测序列的关联成功率,为后续的空间目标编目提供了有效的数据支撑.     

连续波雷达多站跟踪数据的时间对齐与轨道解算

连续波雷达是目前外火箭轨道测量的主要高精度设备。由于各种原因,各测站的时间不能完全一致,导致轨道解算的误差。文章对测量机理和时间不对齐量进行分析,利用轨道参数可以用多项式表述的特点,建立了一个估计时间不对齐量和轨道多项式系数的非线性回归模型,给出了参数估计方法和估计的误差。理论分析和模拟计算表明,用该方法可以给出轨道参数和各站时间不对齐量较高精度的估计。     

多站连续波跟踪雷达的测速定轨研究

连续波跟踪测量系统中,测距元通道通常存在较大的系统误差,并且有时出现个别测元数据质量较差,不能应用的情况,而其变化率及其多站测速系统提供的测速数据,精度较高,且测元多,是否可以利用测速元数据直接定轨,精度如何,在实际数据处理及应用中具有重要意义。文章对利用测速元进行航天飞行器定轨进行了详细的研究和大量的计算,获得了相应的理论和计算结果,通过比较,提出了利用样条函数非线性估计轨道的方法,并提供了具体的算法和相应的误差估计公式。理论分析和计算结果表明：该方法轨道估计精度高,成功地解决了测速定轨问题,在实际中有广泛的应用价值。