基于WGS-84地球模型的单星测向定位方法

在考虑卫星姿态和WGS-84椭球地球模型条件下,提出了一种基于目标卯酉圈半径迭代的测向定位新方法,并推导了存在测向误差条件下定位误差的克拉美-罗下限(CRLB).仿真表明,该方法的定位性能在测向误差不是特别大时可以达到CRLB,而且卫星的姿态对定位误差的几何精度因子(GDOP)有一定影响.     

双星时差频差联合定位方法及其误差分析

针对两个卫星联合利用信号到达时间差(TDOA)、到达频率差(FDOA)信息对地面已知高度固定辐射源定位的问题,提出了一种获得目标三维位置解析解的方法,不仅可得到卫星运动方向与卫星间连线方向不同时的解,而且可得到在两者方向相同时的解。在观测参数存在误差条件时对双星定位误差几何稀释(GDOP)分布理论和Monte\|Carlo仿真分析基础上,得到了定位误差的解析表达式。分析结果表明为了减少定位误差大的区域,双星的运动方向最好与卫星间连线方向一致或接近。     

基于多普勒变化率的单星无源定位

针对单星测向定位中干涉仪设备复杂、卫星姿态测量要求高等不足,提出了一种基于多普勒变化率的单星无源定位方法。在分析定位原理的基础上介绍了一种网格搜索定位计算方法,并对定位中出现的模糊问题提出了三种解决方案。通过理论分析,研究了定位误差与测量精度的关系。仿真结果表明基于频率变化率的单星定位方法可得到较高精度的定位结果,GDOP分布表明对星下点两侧对称区域内的目标辐射源可实现定位。     

一种具有多径抑制能力的阵列加权准则设计——约束下上比的最小方差(DCMV)准则

针对卫星导航系统监测站(参考站)面临的典型多径环境,设计了一种具有多径抑制能力的阵列加权准则———约束下上比的最小方差(DCMV)准则。该准则的优化目标是在约束有用信号方向的下上比不大于某个门限r的条件下,使阵列输出功率最小。理论推导和仿真结果表明,相比卫星导航领域常见的几种天线阵最优加权准则(如功率倒置、波束控制、最大信干噪比准则等),DCMV准则可以定量控制地面反射多径的入射能量,然而其代价是损失了一定的阵列增益。     

双星TDOA／FDOA无源定位方法分析

针对两个卫星利用信号到达时间差(TDOA)、到达频率差(FDOA)信息对地面已知高度固定辐射源定位容易产生模糊解的问题,提出了两种判断模糊解的方法,并在对观测参数存在误差条件下双星定位误差几何稀释(GDOP)分布进行了理论和Monte-Carlo仿真分析基础上,得到了定位误差的解析表达式。分析结果表明为了减少定位误差大的区域,双星最好同轨分布。     

深空组阵Eigen算法及其低信噪比合成性能分析

根据深空组阵信号模型,分析了Eigen最优合成采用的两种准则即最大输出功率和最大 信噪比准则。为了快速计算最优权值,给出了两种迭代算法即PM和PMFM算法,同时为了改善 微弱信号合成效果,在PMFM算法中引入记忆因子,提出一种可以自适应跟踪信号相位变化的 自适应Eigen算法。仿真分析了基于最大输出功率准则的Eigen合成算法和自适应Eigen算法 对低信噪比组阵接收信号的合成性能,仿真结果表明自适应Eigen算法不但具有良好的合成 效果和自适应特性而且运算量小,具有重要的工程应用价值。
     

北斗导航系统的快速选星算法研究

为解决卫星导航系统定位精度与实时性的矛盾,文章以北斗卫星导航定位系统为研究对象,针对基于高度角和方位角的快速选星算法进行研究,通过仿真对比最佳几何误差因子法得到的几何精度因子(GDOP)值与基于高度角和方位角的快速选星算法得到的GDOP值以及它们的计算复杂度,从而验证该方法的可行性及更好的实时性。同时,通过对比3个星历时刻中不同的顶座星和底座星数目的各种组合及其对应的GDOP值,得到该算法中顶座星和底座星数目的最佳选取方案。     

天基红外低轨星座的传感器管理方法

针对天基红外低轨卫星与目标高速相对运动以及导弹防御系统的特点,分析了天基红外低轨星座传感器管理的模型。根据只测角观测模型,使用GDOP作为控制跟踪精度的因子,综合考虑多目标观测成功率、卫星交接次数、传感器调度延迟以及实时运算等条件,使用单步前向预测的动态闭环控制结构进行传感器管理。仿真结果表明,提出的算法能够对天基红外低轨星座的传感器进行有效管理。     

基于Saber-Simulink的PPT卫星电源控制器联合仿真

本文的目的是通过Saber-Simulink联合仿真来验证作者建立的峰值功率跟踪(PPT)卫星电源控制器的有效性以及这种联合仿真方法的合理性。首先在MATLAB/Simulink中建立卫星电源控制器模型,包括PPT控制器模块,工作模式转换模块以及恒流-恒压(CC-CV)充电控制器模块。结合Simulink和Saber两者的优势,详细介绍了两软件接口定义方法并对基于PPT的卫星电源系统进行联合仿真。仿真结果表明卫星电源控制器工作模式切换正常,Saber-Simulink联合仿真是一种可靠的系统仿真方法,适合用于卫星电源控制器的仿真。     

基于方位角变化率最大的轨迹优化几何方法

采用方位角变化率最大作为优化准则,分析了二维只测角无源定位中单观测器的运动轨迹优化问题.首先给出了在该准则下最优轨迹的一种几何求解方法,得到定位固定目标和运动目标时观测器最优轨迹的解,然后仿真对比了采用该方法和其它方法对匀速运动目标跟踪的效果,最后给出了仿真结论.     

Galileo/北斗组合系统GDOP改善方法研究

从理论上来说,导航卫星数量越多,可提供的几何精度下降因子(GDOP)就越小。但是在进行Galileo/北斗组合系统仿真时,却发现其GDOP反而变差。文中对此进行了理论分析,指出出现该现象的原因在于两个卫星导航系统存在时间差,并且其中一个系统的可见星数过少。为解决该问题,文中提出播发系统间时差的方法,可使组合系统的GDOP相对单系统得到一定的改善。仿真结果表明,该方法可以改善GDOP。     

动态跳波束策略中的自适应波束功率分配算法

摘要：多波束卫星发射机的成本很高，同时地面小区的通信需求和通信优先级一直处在动态变化中。通过研究一种动态波束跳跃策略，实现在卫星资源受限和较少发射机数量约束下的广域覆盖和按需服务。区别于传统的分簇波束跳变思想，为了提高卫星系统的频谱效率，考虑在整个频率带宽上应用全局波束跳变。因此考虑在共信道干扰背景下，提出一种新型服务质量指标来衡量波束跳变结果。在卫星资源有限的情况下，各波束提供的通信容量不能满足地面小区的业务请求，基于粒子群算法选择的波束跳动图案，提出了一种自适应波束功率分配算法。该算法通过优先级加权，最小化波束业务容量需求差值，进而提高服务质量水平。最后，通过仿真验证了所提算法的性能优越性。     

北斗地基增强系统国产民机试飞性能评估

由于GPS在国际上的技术和标准优势,目前在民用航空领域使用的星基导航大多为GPS。随着我国民航领域的蓬勃发展和北斗卫星导航系统宣告全球组网成功,亟需开展北斗地基增强系统在民航领域的应用性能评估,以验证其是否可满足民航飞机对卫星导航系统的要求。针对民航飞机的I类精密进近过程,梳理了该航段中国际民航组织对卫星导航系统的性能需求,推导了北斗地基增强系统垂直保护级计算数学模型,制定了搭载试飞试验的加改装方案和飞行科目,在国产某型号民机上开展了北斗地基增强系统搭载试飞试验,并对定位精度和垂直保护级进行了分析评估。结果表明：在搭载试飞试验中,北斗地基增强系统可满足I类精密进近对卫星导航系统垂直精度的需求,同时系统不存在告警和误警。     

基于WGS-84模型的单星DOA定位算法

提出了一种单星无源测向交叉定位方法,该方法结合WGS-84地球模型,通过坐标旋转,利用视线交叉定位来确定地面固定辐射源的位置,系统复杂度低,且定位精度趋近于GDOP。仿真结果验证了该算法的可行性和有效性。     

基于“OODA环”优化的卫星导航定位安全与对抗应用研究

卫星导航定位设备的“生存”环境日益复杂、严峻,各类电子对抗、干扰欺骗十分激烈,人为干扰已成为卫星导航定位安全与对抗的重点。针对传统手段无法有效应对干扰复杂性、全面性、系统性的不足,本文在分析“OODA环”理论和实践转化的基础上,结合复杂环境下“干扰-抗干扰”的整体对抗过程,优化“OODA环”运行,将其与卫星导航定位安全与对抗应用进行耦合,提出基于“环境感知-筛选隔离-检测识别-效能评估-策略规划-对抗反制-回访反馈-再感知”的卫星导航定位安全与对抗不定向循环链路,并对拓展、映射的七个环节及关键技术进行分析、论证。通过引入“循环”和“不定向”两个概念,不仅实现了周期性外循环和部分环节内循环的嵌套迭代和导向性传输的运行机制;而且优化了内循环的自由度,使得各环节互联且独立、循环但不定向,有效增强了卫星导航定位安全与对抗的鲁棒性。本文的设计思路可加快实现循环链路的动态闭环,提高对抗的整体效能,在实践应用和技术论证中具有一定的参考价值。     

推力器布设对控制误差的影响分析

航天器推力系统发动机数目及其构型的选择直接影响控制系统的精度和完成要求任务的燃料消耗量.对航天器六自由度控制的推力分配问题进行了研究,参考卫星导航系统中几何精度衰减因子的定义,提出了发动机构型精度衰减因子的概念,用于定义发动机相对几何关系引起的执行误差与分配误差间的比例关系.通过矩阵理论分析得到了构型精度衰减因子随参与分配发动机数目增加而增加的结论,并通过仿真计算对相关结论进行了验证,为航天器发动机数目及其构型的选择提供了理论参考.     

一种单星仅测TOA无源定位方法

因单星测向定位体制存在系统构成复杂、对卫星载荷和姿态要求高等问题,提出 一种单个低轨卫星仅测脉冲到达时间（TOA）实现对地表静止辐射源无源定位的方法。在研 究仅测脉冲TOA估计径向加速度的基础上,提出采用网格搜索法进行定位的方法。推导得到 了该方法定位误差的克拉美-罗下限（CRLB）及对于不同位置辐射源的定位误差几何分布（G DOP）,并分析了该方法的可实现性。理论和仿真分析表明,该方法实现简单,适用范围广 ,定位性能满足实际需求。
     

基于自适应软切换的多星座组合导航系统研究

多卫星组合导航系统星座结构复杂、卫星数量多,在某些特定场合、特殊时间内需要快速完成星座和卫星的选取和重组.采用一种快速选星算法和自组织网络相结合的策略,并应用于多卫星导航系统建模和多星座软切换领域,既避开了系统对象建模这一难点,同时又充分利用卫星星座间的相互关联性,极大的发掘多卫星系统本身的潜力.仿真结果表明,快速选星算法和自组织组网技术可以增强整个导航系统的抗干扰性和自愈能力,以牺牲较少的定位精度来有效减少导航运算量,提高导航定位的实时性.     

一种定位系统的定位精度衰减因子

介绍在一种定位系统中几何精度因子(GDOP)值的计算方法,利用这种方法计算在地面布站个数、布站边长以及飞行器飞行高度等因素影响下的GDOP值,由此分析出这些因素对GDOP值的影响,最终提出该系统的布站策略和提高定位精度的优化方案。     

导航卫星有效载荷新型扩频码研究及实现*

针对导航卫星中Gold扩频码存在的不足,卫星导航系统的多个频点在下一代系统建设中选用Weil码作为扩频码。首先对Gold码和Weil码的特性进行仿真分析,仿真结果表明,Weil码的自相关特性和互相关特性有明显的优势。针对导航卫星有效载荷需要提供长期稳定可靠的导航服务且资源有限,对Weil码的实现方式也有很高的要求,设计一种基于FPGA平台的Weil码实现方案,解决了导航卫星有效载荷中Weil扩频码生成的资源和可靠性问题,已实际在轨连续运行超过一年没有出现故障。