跟踪测量数据系统误差残差的影响分析

重点考虑外测设备单站跟踪下系统误差残差对弹道计算结果的影响，进行了系统误差残差建模、误差残差的定性分析和定量计算，所得结论对外测数据事后处理以及测量设备标校、弹道精度分析与评估以及制导误差分离等工作有参考价值。     

地心系下动基座飞行器制导工具系统误差分离

在经典动基座飞行器制导工具系统误差分离中,原点误差不仅影响平台惯性系下的视速度,而且对外测发射系数据也有影响。若仍利用发射系数据进行误差分离,将无法扣除原点误差对外测数据的影响。因此,提出在DX2地心系下进行误差分离,由于地心系下的飞行数据是由测站系转换而来,故地心系下的外测数据不受原点误差的影响。鉴于地心系下误差方程的复杂性,文中利用进化策略方法分离误差,可简化公式推导。仿真计算结果表明:该方法能同时分离制导工具系统误差和原点误差,且分离结果不随原点误差的增大而明显变差。     

能估计外测系统性总误差的滑动最佳弹道估计法

本文是“改进全弹道测量数据处理与提高应用效益”系列研究的第二部分——改进主动段测量事后数据处理(第一部分见[1])。针对现行“误差模型的弹道最佳估计(EMBET)方法”存在的问题(例如,系统性测量误差模型不确定、不完善以及误差系数较多时计算困难等),提出了一种改进的EMBET方法。主要改进是将一切系统性测量误差的综合影响,用一条时变的非参数未知曲线完备表出,再根据系统性误差的短期缓变属性,在每一测量点附近用不同的二次曲线去逼近,以使非参数曲线参数化,最后用本文构造的数据滑动EMBET方法,把各外测通道的系统性测量总误差及弹道参数一起逐点解算出来。本文的数学模型准确合理,计算简便。结果公式与计算程序能退化成用一次或零次曲线逼近非参数曲线情况,也能退化成通常最简模型的EMBET,故适应性与实用性强。实测飞行试验数据试算表明:估出的外测系统性测量总误差同设计指标接近,而弹道分速度精度可高达0.015米/秒。此外,σ_y精度还能改善到σ_x的水平。本文对改进外测系统的设计、应用、精度鉴定、数据质量评估、火箭与卫星(入轨及运行段)数据处理等,均有重要意义。     

干涉仪测量数据联合定位的方法

提出了干涉仪测量系统的六通道测量数据联合定位的处理思想，并提供了具体的计算处理方法。该新方法是将测速数据与定位数据联合确定运载火箭的位置坐标，进而可计算其速度、加速度等其它弹道参数，这无疑会提高测量数据的利用率和改进弹道计算结果的精度。     

外测设备误差的统计分析

本文首先从频域分析出发,讨论了最小二乘拟合残差及变量差分法在随机误差统计方面的应用与差异,并对靶场外测设备的实测误差进行了较系统、全面的统计分析,特别提出在全跟踪段内分析一步自相关与功率谱,显然,这对测量设备与制导数据的应用具有重要意义。     

一种制导误差分离的新方法

针对制导误差分离模型中环境矩阵S存在严重病态性,从而影响分离结果精度问题,提出了一种基于动力系统求解的制导误差分离方法。该方法从分析线性迭代求解方法入手,将具有病态特性的线性方程组求解问题转化为对相应刚性动力系统的求解问题。这里给出了该方法收敛性及其他特性的证明。为了验证该方法效果,在遥外测视速度误差分别为0.01m/s、0.02m/s以及0.03 m/s的条件下,选用PB(Primary Bayesian,主成分贝叶斯)估计方法与其进行比较,数值结果表明,该方法可有效地降低环境矩阵病态性对误差分离结果的影响,且分离结果的稳健性和精度都优于PB估计方法得到的结果。     

SINS制导工具误差补偿研究

 针对现有SINS制导工具误差模型不能满足“天地一致性”的问题,提出了基于实际弹道数据的SINS制导工具误差补偿方法,即首先建立SINS制导工具误差模型,然后采用改进的特征值有偏估计方法(LRE)估计具有复共线性特性的误差模型,最后利用该误差模型对捷联惯性仪表进行误差补偿。半物理仿真试验的结果表明,高度通道的最大测量误差由补偿前的52米降低到补偿后的8米,其余通道的补偿效果类似。这证明了该误差模型的正确性和估计方法的有效性,为将来SINS制导工具误差补偿和提高SINS制导精度提供了充分的依据。     

船载外测设备方位误差超标问题分析

针对航天测量船船载外测设备长期存在的方位误差超标现象,研究了测量船轴系误差修正方法和船载设备角度误差修正原理,发现测量船船载外测设备光机偏差修正模型与方位零值标定方法不匹配,存在重复修正光机偏差误差的现象,从而导致该项误差偏大时引起方位误差超标。提出了测量船方位零位以机械轴为基准标定时的光机偏差修正的改进模型,并利用测量船校飞数据和卫星发射测量数据进行了仿真测试。测试结果验证了改进模型的正确性,解决了测量船外测设备方位误差超标的难题。     

双向相干通信系统中的信道误差

在连续波雷达中应答机和接收机是定位和测速信号传输通道的重要部分,它们的误差直接影响定位和测速精度。计算这些误差并研究减小这些误差的方法是十分重要的。J.K.Holmes分析了信道中采用普通二阶锁相环的情况,并给出了误差计算公式。本文则分析了信道中采用维纳最佳滤波器的情况,也给出了误差计算公式,并与J.K.Holmes的结果作了比较。分析表明信道中采用维纳最佳滤波器可进一步减小误差,提高定位和测速的精度。     

一种基于因果关系的惯性制导工具误差系数分离方法

由于惯性测量系统误差模型的环境函数矩阵存在复共线性问题,所以无法采用最小二乘方法求解出误差系数.针对该问题,首先给出了几种传统的工具误差系数分离方法并进行了验证,但都无法准确估计结果.然后,提出了一种基于因果关系的惯性制导工具误差系数分离方法,引入相关系数对相互关联的系数进行重新整合,构造出新的误差模型.最后,进行了方...     

全测速测元弹道计算的数据融合算法与应用

针对“全测速”测元条件下弹道计算的数据融合问题,就数据融合中初值的确定、最优节点的搜索、样条基函数的选取、数据融合模型的数值解法等方面进行了分析与讨论,并给出一种适用于“全测速”测元条件下弹道计算的数据融合算法,经试用表明：该算法不仅具有良好的收敛性、稳定性,而且有着很好的数据融合效果,弹道计算的精度与“测距-测速”混合条件下数据融合弹道的精度相当。     

基于脱靶量数据的发射系航迹参数求解方法

针对当前海态巡航飞行试验末段外测无法跟踪测量的实际问题,基于现有脱靶量测量系统,建立了利用某脱靶量测量数据到发射系的转换模型。此模型将脱靶量测量数据统一到发射系航迹中,有利于航迹分析工作。并建立了转换结果的误差估计模型,误差模型充分考虑了脱靶量测量误差、靶船定位误差以及靶船航向角误差。利用仿真数据对转换模型及误差模型进行了计算验证。结果表明,位置误差满足精度要求。该方法对延拓外测处理时段具有积极意义。     

利用导航星全球定位系统鉴定下一代远程导弹

导航星(NAVSTAR)全球定位系统是一项三军联合计划,目前正在作方案验证。该计划由空军掌管,并有海军、陆军、海军陆战队和国防测绘局参加。当该系统全面投入工作后,它将为各种用户提供高精度定位和测速能力。美乐华(Mag-navox)公司先进产品部根据数个有偿合同,参与了几种用户设备的研制工作,并参与了其它部门应用全球定位系统的研究工作。本文介绍了为航天和导弹试验中心(SAMTEC)范登堡空军基地(西靶场)进行研究的结果,该项研究是要确定导航星全球定位系统用作下一代弹道导弹的外测和制导鉴定系统的可能性和能力。本文研究了利用全球导航系统跟踪导弹的三种主要方法,基于对导弹飞行方案、环境因素、系统要求和约束条件以及布局分析等方面的研究,提出了一些有关导弹外测的建议。     

基于外测弹道数据的后效误差分析及折合

本文提出了一种利用外测弹道数据特性判断后效段时间,进行后效误差分析的方法。在后效误差分析的基础上,将试验外测弹道后效段速度参数的变化量从发射坐标系转换到弹体系下,直接转化为折合弹道的速度变化量,由此可进行后效误差折合。     

利用车载试验分离惯导平台误差研究

分析了车载试验时平台的安装方式以及所需要的外测信号等问题,给出了误差模型以及导航误差方程,设计并进行相关软件仿真。结果表明,在现有外测信号精度下,该方法可分离出惯导平台误差中加速度计和陀螺仪的零次项误差系数,对加速度计的一次项误差系数分离效果也较好。     

基于最小熵的多通道SAR系统相位误差估计与补偿

采用多通道合成的方法来增加信号带宽,是提高合成孔径雷达(SAR)系统距离分辨率的一种有效技术手段。针对多通道间相位失配的问题,建立了通道相位误差的频域多项式模型,提出了一种基于最小熵的通道相位误差估计与补偿方法。以距离向压缩脉冲图像的信息熵作为目标函数,误差多项式系数为估计变量,基于最小熵准则建立了相位误差的最优化估计模型。该方法能有效弥补内定标或外定标方法的不足,且不依赖于成像场景的地物类型,只需抽取少量回波数据作为误差估计的样本,具有耗费存储空间少、收敛速度快、不损失信噪比的优点。对不同场景的八通道实测数据进行了处理,实验结果验证了本文方法的有效性和稳健性。     

基于GPS测速信息的不匹配误差诊断

利用多普勒频移观测量,采用双差技术可以确定高精度的测速信息,提出了利用测速信息对定位结果进行误差诊断的方法。应用此方法可以进行数据有效性检验、异常点与跳变系统误差的识别,提高定轨精度;还可以在定位数据有少量超差时对其进行重构。仿真与实测数据处理结果表明,该方法计算简单、精度较高、实用性好。     

色噪声情况下微分平滑求速的最优滤波问题

本文针对较接近真实的测量误差模型,讨论了最优微分平滑滤波器与白噪声滤波器这两种滤波器误差传播权系数的差别。结果表明,用对白噪声最优的滤波器微分平滑色噪声数据,可能带来很大的精度损失;从实测数据验算结果来看,精度损失一倍以上。表明了从软件方面提高外测精度的潜力。     

基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术

针对仅有相对角度信息的空间交会问题,进行了基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术研究。首先,建立了系统滤波模型,并从新视角对滤波系统进行了可观测性分析,得到了系统可观测的充分条件。然后,结合多脉冲滑移安全制导策略分析了单测角相对导航与制导的耦合关系,得到了耦合关系的数学表达,并利用耦合关系设计了相对导航与闭环制导方案。最后,通过Monte Carlo打靶仿真验证了该方案的有效性,并分析了不同传感器误差与初始状态误差水平下的导航与制导精度。     

风洞流场校测与试验数据不确定度

风洞试验数据的不确定度水平反映了风洞试验结果的精确性和可靠性，在所有影响试验数据精确性的因素中，流场校测误差是一个重要而容易被忽略的因素。本文通过分析表明，超音速速度场校准误差和跨音速参考马赫数误差是影响常规测压与测力试验数据不确定度的主要因素，所以合理的进行跨、超音速流场校测，提高流场校测精准度对于提高试验数据质量具有重要意义。