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。     

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°。     

角度棱镜方位对干涉仪测角范围的影响

在激光测角干涉仪中,由于角度棱镜安置的方位不同,将导致该仪器角度测量范围的变化。分析了角度棱镜的方向和位置对角度测量范围的影响,比较了不同方案的优劣,并给出了结论。     

天舟二号货运飞船全相位自主快速交会对接技术和在轨验证

介绍天舟二号货运飞船全相位自主快速交会对接技术和在轨飞行结果.介绍21世纪以来交会对接发展的两个趋势：自主和快速;给出天舟二号货运飞船全相位自主快速交会对接方案,以及主要技术特点;给出天舟二号货运飞船5~8 h飞控实施方案和推迟一天发射的飞控实施方案,以及在轨执行效果.天舟二号货运飞船入轨自主快速交会对接是世界上首次进行的全自主快速交会对接任务,为我国空间站工程后续任务奠定了坚实的技术基础.     

提高激光干涉仪分辨力和可靠性的一种相位编码方法

提出一种电子测量方法,它能提高测量位移用的激光干涉仪的分辨力和可靠性。通过对干涉条纹间隔分区编码,测量位移的分辨力为波长的1/170(对He-Ne激光器约为4nm)。因为避免了在计数过程中由环境噪声而引起的累积误差,所以测量值比使用那些传统的脉冲计数测量法更为可靠。     

交会对接微波雷达大范围高精度测角算法

针对现有交会对接微波雷达测角算法不能同时满足远程与近程目标测量精度问题,提出了一种基于相差复矢量匹配的二维测角算法。在定义了目标函数基础上,利用相差复矢量的酉空间内积特性将二维角度估计问题等效为目标函数最大化的非线性优化过程,规避了线性算法近距离误差大的缺点。数值仿真、机载飞行试验和微波暗室试验都表明,该算法对近程、远程目标的测角精度优于0.12°,且易于实现,有较高的工程应用价值。     

频率分集阵列对干涉仪的角度欺骗效果

针对干涉仪的测向隐蔽性问题,提出了一种基于频率分集阵列（FDA）对干涉仪的角度欺骗方法。干涉仪通过求取各天线接收到信号的相位差确定信号到达角,而FDA由于各阵元具有微小频偏造成其相位差并不满足求解关系,从而实现角度欺骗。首先,利用模型建立法和欧拉公式法2种方法建立了FDA波束相位模型;然后,从建立的2种模型出发,论证了FDA发出信号对干涉仪具有角度欺骗效果;最后,仿真分析了干扰距离、阵元间距、发射频率、频率增量等因素的影响。理论分析与仿真结果表明,FDA对处于远场的干涉仪目标有良好的欺骗效果。      

角度棱镜方位对干涉仪侧角范围的影响

在激光测角干涉仪中，由于角度棱镜安置的方位不同，将导致该仪器角度测量范围的变化。分析了角度棱镜的方向和位置对角度测量范围的影响，比较了不同方案的优劣，并给出了结论。     

基于方位多假设的单基线干涉仪定位方法

为了解决机载单站无源定位系统中一维单基线干涉仪测量相位差信息的模糊问题,改进仅利用相位差变化率定位方法,将模糊相位差作为有效的定位参数,提出一种基于方位多假设的单基线干涉仪定位方法。利用模糊相位差和相位差变化率初始化辐射源目标的可能距离方位信息,并通过高斯-扩展卡尔曼滤波（GS-EKF）算法解算辐射源目标位置。所提方法克服了仅利用相位差变化率定位受观测平台机动影响的缺陷,有效缩短了定位时间,同时不必考虑解相位模糊,定位性能均优于仅利用相位差或相位差变化率的定位方法,在实际工程运用中可以降低设备复杂度和成本。      

基于瞬时相位的BPSK信噪比估计算法

通过对加性高斯白噪声条件下正弦型信号瞬时相位分布情况进行研究,提出了一种新的BPSK(Binary Phase Shift Keying)信噪比估计方法.含噪信号瞬时相位的方差与信噪比之间存在近似线性的一一对应关系,以此为基础通过将含噪信号的估计方差与理论值相比较获得信噪比估计值.该方法直接对基带过采样信号进行处理,不需要事先进行符号定时与同步.使用计算机仿真测试了算法的估计性能,并与高阶累积量方法和子空间分解方法进行了比较,结果表明该算法具有更高的估计精度.      

一种基于多重相关法的相位差测量方法

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,通过多次信号的自相关和互相关运算,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。实验表明这种方法能有效的提取出被噪音严重污染的信号的相位差,而且算法简单,物理意义明确,精度却可以满足工程的要求。     

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。     

基于相位差的转轴扭矩测量中的零位识别与处理

提出了一种基于相位差原理的转轴扭矩测量中的零位识别与处理方法。采用两路反射式模拟输出激光光强传感器和对应的反射色带,形成两路标准的正弦信号,通过同步采样和幅度归一化处理,得到两路信号的瞬时相位差,并依此实现对转轴扭矩载荷的测试,克服了以往基于脉冲信号测量中无法在静态条件下进行零位校正的困难。对该系统实现的关键技术和参数进行了分析,通过模拟信号输入和标准扭转试验台验证了本文所提出的方法的应用效果。理论和实验结果表明,该方法不需要转轴转动,就可以准确识别其零位,从而大大降低了该技术在现场使用中的调校要求。     

全天空流星雷达相位差监测分析方法研究

介绍了一种直接利用流星观测数据, 根据流星的时空分布特性和天线的空间布阵关系建立数学模型, 对全天空流星雷达各天线通道的相位差进行监测分析和估算的新方法. 通过分析全天空流星雷达的流星观测数据, 获得了流星时空分布特性, 天线阵相位差变化对流星空间分布的影响, 特别是流星高度分布的标准差特性与各天线相位差的关系. 在此基础上, 模拟研究了利用流星高度分布的标准差来估算天线相位差的偏差, 并应用于中国三亚地区全天空流星雷达进行相位差监测分析和校正. 结果表明, 新方法无需任何附加硬件, 通过日常观测数据就能对某一通道的相位差变化或多个通道的相位差变化进行估算和分析,相位差监测精度优于2°. 对这些相位差变化进行校正, 可有效提高全天空流星雷达对流星的定位测量精度.     

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。     

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。     

月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务

月球背面能够有效屏蔽来自地球并同时遮挡来自太阳的射电信号干扰,拥有太阳系中近乎最安静的电磁环境,是开展空间超长波天文观测的最佳选择区域。在立足完成空间干涉实验的基本任务目标基础、并力争实现重大科学发现的研究思路基础上,研制并发射两颗微卫星,搭载"嫦娥4号"任务进入地月转移轨道,自主完成地月转移、近月制动,在有效燃料约束下形成环月大椭圆轨道编队,构建环月超长波天文干涉仪。说明了系统的工作模式,对数据处理与科学分析方法进行了论述,包括数据预处理、干涉成像与全天功率谱获取角度,进而从支持服务模块和科学载荷模型两个方面对微卫星方案进行了简要概述,凝练了项目任务解决的关键科学与技术问题。月球轨道编队超长波天文观测微卫星的实施将通过全球首个绕月近距编队飞行系统,构建全球首个星–星干涉射电天文观测系统,进而打开人类认识宇宙的新窗口。     

基于载波相位的多通道相位一致性测量方法CSCD

对于卫星导航系统,由导航天线进行波束合成的多路并行导航信号需要具有严格的相位一致性,本文给出基于专用地检设备的多通道相位一致性测量方法。该地检设备采用载波相位辅助伪码测距技术,通过载波相位和伪码相位的联合解算,实现了伪码相位对载波相位解整周期模糊,最终测距精度达到1ps。采用该测试方法对系统进行配相,实现了各通道无周期模糊的相位一致性。     

一种新的相位检测方案

介绍一种以正交鉴相为基础。以MCS-51单片微机为核心的相位检测方案的设计思想和实验结果。     

短基线干涉体制雷达天线站址坐标定位方法研究

研究了对短基线干涉体制雷达系统测角精度具有重要影响的天线站址定位问题。分析其成因和对测量结果的影响,并给出了用Newton-Raphson方法形成的解决方案。仿真结果表明:本方案迭代次数少,能够得到精确的站址坐标。该方案快速、简便、适用于双、多基地干涉体制的雷达系统。