冗余测量参数估计的四种数学模型

针对冗余测量的不同情况,提出了四种数学模型及其解算公式,并给出了估计值误差的计算方法。     

调频连续波激光雷达距离-多普勒解耦新方法

调频连续波激光雷达探测运动目标时,通常采用二维傅里叶变换解耦合方法.当探测高速运动目标时,由于目标移动导致不同调频周期的中频信号频谱峰值不在同一距离单元,用二维傅里叶变换法进行解耦将产生速度模糊.新的解耦方法通过对多个周期的中频信号频谱峰值位置进行直线拟合,获得目标径向速度估计值.利用速度估计值构建多普勒补偿信号,并与原中频信号相乘.补偿后的中频信号频谱峰值在同一距离单元内.将补偿后的中频信号用二维傅里叶变换法获得的径向速度与之前的速度估计值相加,得到最终的目标径向速度.仿真结果说明新方法在获得较高测距、测速精度的同时,可以有效提高调频连续波激光雷达的无模糊速度.     

翼型湍流尾缘噪声半经验预测公式改进

改进了传统的翼型湍流边界层尾缘噪声BPM半经验预测公式。传统的BPM半经验湍流边界层尾缘噪声预测公式对高攻角和厚翼型在高频范围的预测结果大于实验结果,通过分析比较传统BPM半经验预测公式和Howe翼型尾缘噪声理论模型发现:这主要是由于传统BPM半经验预测公式对压力面声源噪声辐射高估引起的。因此将压力面声源噪声辐射与吸力面声源噪声辐射的幅值比由原来的边界层位移厚度一次方比值改进为二次方比值,进而得到了改进后的BPM半经验预测公式;使用改进后的BPM半经验预测公式对NACA0012翼型在不同来流不同攻角下的噪声辐射进行了预测比较,发现对于NACA0012翼型,改进后的BPM半经验预测公式具有较高精度;另外也预测了较厚的风力机翼型DU-96-W-180,预测结果明显改善。     

基于双频GPS观测的简化动力学最小二乘批处理精密定轨

星载双频GPS载波相位和伪距观测量已成为低轨卫星获取精确三维位置和速度信息的主要方式. 本文以非差消电离载波相位和伪距组合作为观测量,应用简化动力学最小二乘批处理方法进行地球低轨卫星的精密定轨,并给出完整定轨流程. 采用逐段常量的经验加速度对动力学模型误差进行补偿,描述了经验加速度敏感矩阵及稀疏带状矩阵求逆的有效计算方法. 利用GRACE-A卫星GPS观测数据对定轨位置精度进行分析,结果显示,三维位置定轨精度优于5cm,经验加速度在径向、切向和法向上的补偿水平不超过40nm·s^-2,大气阻力系数和辐射光压系数的估计值符合物理实际,星载接收机钟差大致呈线性并具有短周期小波动.     

垂直平壁封闭空腔中自然对流的数值分析

本文用数值分析方法求解了垂直平壁封闭空腔中自然对流的速度和温度分布。在对局部和平均换热系数分析的基础上,整理了瑞利数Ra._L和高宽比H/L对平均换热系数的影响。结果表明,高宽比为3～20范围内对平均努赛数(?)u._L有着明显的影响。计算数据与已有的经验公式作了比较,结果是满意的。     

利用GPS接收机的精确轨道确定技术

利用GPS接收机的导航信息精确确定接收机载体航天器的轨道根数.给出了为确保10 m量级的定轨精度所必需的精确坐标系变换与时间系统变换公式,提出了采用GPS接收机的导航信息与摄动运动方程式外推的组合导航方法,以保证接收机天线被短期遮挡时导航仍能正常运行.     

基于夏氏最小二乘的轨道控制力系数辨识

在航天器轨道捕获、轨道维持和空间目标碰撞规避中都需要进行航天器轨道机动。针对航天器轨道机动过程中推力器的推力系数为装订常数,没有根据在轨工作实际进行优化而导致出现较大误差的情况,对控制力拟合系数进行辨识,作为修正控制参数以补偿轨道控制误差的依据,提高轨道控制精度。统计分析在轨管理的典型航天器平台及其发动机的轨道控制历史数据,分析轨道控制理论和在轨控制数据拟合建立轨道控制经验模型,用当前可测量的系统输入和输出预测系统输出的未来演变,得到不同工作情况下实际轨道控制误差与控制参数及其他主要影响因素之间关系的经验公式,为轨道控制策略决策提供参考。选取轨道半长轴控制量300m以上和300m以下的两类近地卫星,对其轨道控制历史数据进行分析,经实际数据测试,采用夏氏法进行推力系数拟合后预测的速度变化量精度较高。该种计算方法利用了轨道控制历史数据,计算方法简单,提高了轨道控制速度增量的预测精度,对轨道控制实施具有参考意义。     

基于稳态方法的对流换热系数传感器研制

基于稳态方法研制出一种对流换热系数传感器.在研究中引入一个标定端,并分析其精度,与经典的经验公式进行了对比.通过标定实验验证了此传感器的可行性,得到修正系数值 K ,修正后传感器测量值与标准值的相对误差范围为0.4%~1.7%,不同传感器的K值不同.     

一种基于地转风模型的平流层风场插值方法

平流层风场水平分量的数据精度和密度对高空气球实验的轨迹预测精度和飞行控制精度有着直接的影响。面向平流层风场，提出一种基于地转风模型的插值方法。该方法通过改进科里奥利频率公式，并用二维卷积计算地转风模型，提升了地转风模型的计算效率和低纬度地区风场精度，再用迭代二元线性回归和改进的自适应观测场偏差权重矩阵减小了观测误差对插值结果的影响。实验结果表明:所提插值方法能有效提升平流层风场插值计算速度，并对平流层风场水平分量的插值精度有显著提升。      

低温铂电阻温度计的两点分度法

一简介本文概要地介绍纯度较低的工业用低温铂电阻温度计的两点标定。在20～90K 范围内,用50K 和90K 两点标定时,骨所介绍的经验公式的适应性,并且探讨一种降低误差的数据处理方法。根据实验数据分析,对于纯度在1.3899～1.3910内的低温铂电阻温度计,经验公式的适应性较差,以至在20K 点上分度计算值与实测值的偏差达到1K 左右,但     

基于BDS/GPS和经验模型的区域电离层建模

基于北斗卫星导航系统（BDS）和全球定位系统（GPS）实测电离层穿刺点（IPP）数据,结合国际参考电离层（IRI）经验模型历史数据,提出一种对区域二维电离层总电子含量（TEC）进行高精度建模的方法.针对缺乏穿刺点的区域内短时间电离层建模时精度较低且各时段穿刺点空间分布不同的问题,该方法使用IRI模型在建模区域内均匀添加虚拟穿刺点数据,并根据与实测穿刺点的距离,使用构造的权重计算公式赋予其动态权重值,通过加权最小二乘法进行球谐模型参数解算.与欧洲定轨中心（CODE）发布的全球电离层图（GIM）进行数据比对发现,相对于只使用BDS/GPS实测穿刺点数据的建模方法,利用本文建模方法计算获得的垂直总电子含量（VTEC）值对缺乏实测穿刺点的区域精度有明显的提升.     

经验Bayes岭估计在GINS车载试验工具误差辨识中的应用

在利用车载试验进行GINS工具误差辨识过程中,由于输入加速度很小使得系统存在严重的复共线性。应用传统的最小二乘方法会出现增大最小二乘估计量的方差、参数估计值不稳定、产生弃真错误等问题。本文引入经验Bayes岭估计方法来进行GINS车载试验工具误差辨识工作。仿真结果表明,和传统最小二乘方法相比,经验Bayes岭估计的辨识精度有所提高,并可克服系统存在的复共线性的影响。     

LSTM神经网络在太阳F10.7射电流量中期预报中的应用

F_10.7指数作为大气密度经验模型的重要输入参量,其预报精度直接影响航天器轨道预报精度.研究发现,太阳活动表现出长时间尺度上平均11年和中短时间尺度平均27天的周期性变化特征.依据这一观测事实,基于长短期记忆单元（Long Short-term Memory,LSTM）递归神经网络方法进行F_10.7指数未来27天的中期预报.利用一个连续长时段F_10.7数据作为训练数据,构建LSTM神经网络训练和预测模型,分别预测太阳活动高低年未来27天的F_10.7指数.结果表明,太阳活动高年的第27天F_10.7指数预报平均相对误差最优可达10%以内,低年最优可达2%以内.      

一种基于分组截短PN码的SOFDM信道估计方法

基于PN序列的信道估计方法的特点是计算过程简明,已被广泛应用在地面无线局域网系统中。在卫星正交频分多路复用传输体制(SOFDM)系统中引入传统PN序列信道估计方法的主要问题在于卫星信道的多径延时远大于SOFDM数据符号的持续时间,信道特性比较复杂,使得传统方法的估计精度严重下降。提出了一种改进的方法,根据信道的近似周期特性对数据帧进行合理的等长度分组,并把长PN序列改为短PN码来跟踪信道局部特性的变化,再对分组后的数据子帧分别进行信道估计。对该方法的设计思想进行了理论分析,并通过仿真验证了该方法的估计精度比传统方法至少提高了10倍。     

BP-AdaBoost模型在光纤陀螺零偏温度补偿中的应用

针对光纤陀螺零偏漂移随温度呈复杂的非线性变化,建立了BP-AdaBoost（Back Propagation neural network,Adaptive Boosting）模型对零偏进行补偿,改善了光纤陀螺的零偏稳定性能.同时,研究了模型参数对预测精度的影响,给出了BP神经网络隐含层神经元个数的选择以及AdaBoost模型迭代次数的确定方法.运用AdaBoost算法提升单个BP神经网络的预测能力,提高了集成模型整体的预测精度.对采集的光纤陀螺输出实测数据进行了事后仿真,结果表明,BP-AdaBoost模型相比传统的线性回归模型、混合线性回归模型、单个BP神经网络模型的补偿效果更显著,验证了该模型的有效性,具有重大的工程应用参考价值.      

船身式水上飞机中高速静水滑行阻力估算

根据水上飞机起飞滑行阶段特殊的多介质环境,参考滑行艇水面滑行阶段的阻力特性分析方法,提出一种考虑气动布局影响的估算船身式水上飞机中高速静水滑行阻力的半理论半经验公式;用此公式计算得到某船身式水上飞机中高速滑行阶段的水动阻力及俯仰角随体积弗劳德数变化曲线,并分析水动阻力及俯仰角变化的原因;根据得到的水动阻力及俯仰角,计算某船身式水上飞机起飞滑跑距离,计算结果与试验结果一致,间接验证了所提出阻力计算公式的有效性,同时也为计算船身式水上飞机起飞滑跑距离提供一种思路.      

Tightly combined GPS/Galileo RTK for short and long baselines: Model and performance analysis

To ensure the compatibility and interoperability with modernized GPS, Galileo satellites are capable of broadcasting navigation signals on carrier phase frequencies that overlap with GPS, i.e., GPS/Galileo L1-E1/L5-E5a. Moreover, the GPS/Galileo L2-E5b signals have different frequencies with wavelength differences smaller than 4.2?mm. Such overlapping and narrowly spaced signals between GPS and Galileo bring the opportunity to use the tightly combined double-differenced (DD) model for precise real-time kinematic (RTK) positioning, resulting in improved performance of ambiguity resolution and positioning with respect to the classical standard or loosely combined DD model. In this paper, we focus on the model and performance assessment of tightly combined GPS/Galileo L1-E1/L2-E5b/L5-E5a RTK for short and long baselines. We first investigate the tightly combined GPS/Galileo DD observational model for both short and long baselines with simultaneously considering the GPS/Galileo overlapping and non-overlapping frequencies. Particularly, we introduce a reparameterization approach to solve the rank deficiency that caused by the correlation between the DISB parameters and the DD ionospheric parameters for both overlapping and non-overlapping frequencies. Then we present performance assessment for the tightly combined GPS/Galileo RTK model with real-time estimation of the differential inter-system bias (DISB) parameters for short and long baselines in terms of ratio value, ambiguity dilution of precision (ADOP), ambiguity conditional number, decorrelation number, search count, empirical success rate, time-to-first-fix (TTFF), and positioning accuracy. Results from both static and kinematic experiments demonstrated that compared to the loosely combined model, the tightly combined model can deliver improved performance of ambiguity resolution and precise positioning with different satellite visibility. For the car-driven short baseline experiment with 10° elevation cut-off angle, the tightly combined model can not only significantly increase the ratio value by approximately 27.5% (from 16.0 to 20.4), but also reduce the ambiguity ADOP, the conditional number, and the search count in LAMBDA by approximately 22.2% (from 0.027 to 0.021 cycles), 14.9% (from 199.2 to 169.6), and 25.4% (from 150.1 to 112.0), respectively. Comparable decorrelation number, empirical success rate, and positioning accuracy are also obtained. For the car-driven long baseline experiment, it is also observed that the ambiguity resolution performance in terms of the ratio value, the decorrelation number, the condition number, and the search count are significantly improved by approximately 18.5% (from 2.7 to 3.2), 22.0% (from 0.186 to 0.227), 55.9% (from 937.6 to 413.7), and 10.3% (from 43.8 to 39.3), respectively. Moreover, comparable ADOP, empirical success rate, and positioning accuracy are obtained as well. Additionally, the TTFF can be reduced (from 54.1 to 51.8 epochs with 10° elevation cut-off angle) as well from the results of static experiments.     

高动态EMCCD星敏感器总体参数设计方法

从高动态星敏感器动态性能需求出发,分析了电子倍增型电荷耦合器件（EMCCD,electron multiplying CCD）噪声来源,推导恒星探测中EMCCD的信噪比公式.针对EMCCD总体参数设计优化问题,提出了EMCCD中电子倍增电压和致冷温度的设计方法,并应用该方法进行高动态星敏感器中EMCCD总体参数设计及仿真.仿真结果表明,角速度为10（°）/s时姿态测量精度优于30″.提出的EMCCD参数确定方法可以为高动态星敏感器设计提供参考.     

电轴法在超精密电容式传感器中的应用

在电场理论中电轴法的基础上 ,导出了局部场域的电容计算式 ,为电容传感器在精密测量中的应用提供了理论依据 ,这为经典的电轴法开辟了新的应用领域并给出了几种粗糙度等级的被测表面的近似值与精确计算结果的对比。