基于主成分分析和Melkman算法的选星策略

导航定位中的选星算法是一种关键技术，用于从卫星中选择合适数量和最佳几何分布的卫星以实现最佳定位精度。针对基于二维凸包算法的选星策略在三维卫星数据降维处理中忽略垂直方向高度位置信息的问题，提出了一种基于主成分分析(PCA)和二维凸包Melkman算法的选星策略。首先，通过PCA技术将三维卫星数据投影到新的二维坐标系，新的二维数据同时保留水平平面位置信息和垂直方向高度位置信息，旨在降低维度的同时最小化信息损失。在新坐标系下，数据经过预处理后，采用二维凸包Melkman算法进行选星。实验结果显示:相较于直接投影到站心坐标系下的二维凸包选星算法，提出的选星算法不仅更准确地描述卫星的位置信息，使问题研究更加完备，还在保持相近仿真耗时的前提下，实现了较大的几何精度因子(GDOP)性能提升。     

基于3星子集的GPS快速选星算法

针对高精度GPS导航系统中,空间星座数量变化时由星座选择带来的运算量较大的问题,利用 Sherman Morrison 矩阵求逆引理,推导得到GDOP（Geometric Dilution of Precision）值的增量递推计算公式。 在此基础上提出一种基于由3颗GPS卫星组成“3星子集”的快速选星算法,并利用LLRB树（Left Leaning Red Black Tree）的存储搜索策略辅助快速产生最佳4星组合。相对于传统GDOP选星法,在可视星卫星数增加时,浮点数运算量（FLOPs）可减少将近一半;当可视卫星数减少时,FLOPs可降低到接近为0。实际试验结果表明,3星子集选星方法可以有效降低星座突变时由星座选择带来的时间消耗,提高星座更新的实时性。     

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。     

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.     

几何定位应用中恒星三角形识别简化算法

为了满足几何定位应用对恒星识别的需求,从导航星的选取、导航特征库的构造及识别算法的实现等方面对传统三角形识别算法进行改进。首先,结合几何定位传感器跟踪恒星的特性,提出导航星的快速选取方法。接着建立以星对角距和星对星等差为特征量的导航星特征库。然后,在改进的三角形识别算法的基础上,对观测三角形特征向量进一步简化。最后,在几何定位的应用场景中对传统三角形识别算法、三角形识别简化算法进行仿真比较。实验结果表明：在几何定位的应用场景中,三角形识别简化算法识别成功率、识别效率较高。能够满足几何定位应用对恒星识别算法效率、可靠性的要求。     

基于STK的导航星模拟及天文定位选星算法研究

导航星优选是研究天文定位导航的前提。本文结合导航恒星选星对天文定位的影响,研究提出了基于STK软件的导航星模拟方法,并针对空天飞行器对天文观测时的条件约束,结合天文导航定位对导航星的要求,构建了适合不同飞行航迹的导航星库。基于所设计的导航星库,以空天飞行器为应用对象,结合其在轨段飞行轨迹参数,基于STK软件进行了天文导航定位仿真研究。在所设计的飞行器飞行航迹参数及可见星信息条件下,针对空天飞行器长航迹飞行运动特点,设计了3种不同的天文定位观测选星方案,并研究了不同选星方案下的天文导航定位性能。最后通过仿真验证表明所提出的导航星模拟和选星方法能有效满足空天飞行器对天文导航定位的要求。     

高动态“北斗”双频载波相位差分工程化方法

针对北斗卫星导航系统提出了一种相对定位选星策略,分析了几种双频组合的方法及适用范围,给出了一种利用BI和B3频率进行双频载波相位差分的方法,讨论了算法在工程应用中的一些问题。最后利用北斗信号源输出验证了高动态轨道双频载波相位差分方法。     

单星星光/惯性复合制导最佳星快速确定方法研究

单星星光/惯性复合制导能有效提高弹道导弹的机动发射性能和命中精度,在实际应用中需要快速确定最佳星.针对单星平台方案,建立其基于初始定位定向误差的相关数学模型,并采用单纯形调优法实现最佳星的快速确定.仿真结果表明.采用所建立模型能有效修正初始定位定向误差的影响;单纯形调优法选星速度快,精度高,能为有效解决最佳星的快速确定问题提供有益参考.     

基于低轨预警卫星测量数据的弹道重构与选星算法研究

在低轨天基预警卫星(STSS)24星构型配置条件下,对弹道导弹ICBM全程飞行过程中可见预警卫星数多于2颗,用最小二乘几何弹道一次定位及扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,提出了基于观测噪声估计方差最小的可见星最优选星原则。仿真结果表明:与不进行选星方式相比,用该选星原则进行弹道导弹弹道重构计算可满足在最小限度占用监视预警卫星资源条件下,获得更高的弹道重构精度。     

基于遗传算法的多星座选星方法

提出了一种基于遗传算法的选星方法,该方法能够准确、快速地实现多个全球导航卫星系统(GNSS)下选星颗数大于4的选星。经过大量试验确定了遗传算法选星的选择、交叉、变异等关键参数,并通过在交叉和变异中穿插染色体优选过程克服了遗传算法的选星结果容易陷入局部最优的缺点。以不同GNSS星座个数和不同选星颗数下的选星仿真校验了所设定遗传参数的有效性和可靠性。仿真结果表明,利用遗传算法可以高效、准确地实现选星,该方法特别适用于多星座多选星颗数的情况。     

利用时差/频差联合算法提高四星定位精度研究

为了有效提高四星空间定位精度和四星定位系统在工程上的可实现性,在四星时差(TDOA)定位算法的基础上,引入频差信息,用时差/频差(TDOA/FDOA)联合定位算法对四星定位的几何精度因子(GDOP)进行优化。仿真结果表明:与TDOA定位相比,绝对位置测量精度对TDOA/FDOA定位精度的影响很小;且在相同参数条件下,针对菱形构型,四星TDOA/FDOA联合定位拥有更好的精度和更均匀的GDOP分布;四星TDOA/FDOA联合定位精度优于四星TDOA的定位精度。     

星上高分辨率测向技术研究

介绍地面源星上定位技术，详述了应用于单星定位的高分辨率方向估计技术，并针对MUSIC算法说明星上信号模型，分析影响算法的因素，说明将高分辨率方向估计算法应用于星上将遇到的障碍、关键技术以及解决方法。     

多星多普勒频率变化率无源定位方法

针对多星时差频差定位系统时/频同步要求高、多星测向定位系统复杂等问题,提出一种多星多普勒频率变化率的无源定位体制,每颗卫星仅需单个接收天线和通道,且多星之间无需高精度时/频同步。针对定位观测量与辐射源位置的高度非线性,提出一种基于多普勒频率的多假设非线性最小二乘(MH-NLS)无源定位算法。理论推导了定位估计的克拉美-罗下限(CRLB),基于定位误差的几何分布(GDOP)分析了多星构型对定位误差的影响。计算机仿真分析表明,基于多普勒频率变化率的MH-NLS算法得到的定位误差能够达到CRLB。     

高精度天基多星时差无源定位算法研究

天基多星时差无源定位系统具有定位精度高、单星设备量小等优点,军事民用前景广阔。分析天基多星时差无源定位的原理,提出基于最大似然估计的定位算法,给出定位精度,并进行计算机仿真,验证了算法的有效性。该算法具有较高的工程应用价值。     

一种用星敏感器自主定位方法的精度分析

利用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”作为观测量 ,提出用推广卡尔曼滤波方法来实时估计航天器的最佳位置的自主定位方法 ,通过仿真实验 ,分析比较了“星敏感器精度”、“采样周期”、“恒星导航星的个数”以及“星敏感器安装方位角”等诸因素对航天器定位精度的影响 ,同时总结其变化规律 ,可用于提高航天器自主定位精度     

COMPASS/GPS双系统四星定位算法研究

针对COMPASS系统处于组网期,有效卫星缺失引起双系统卫星导航接收机暂时性无法定位的问题,提出一种双系统四星定位算法。利用完备条件下的定位信息,采用最小二乘拟合法或α-β滤波法,将完备条件下解算得到的COMPASS与GPS的系统钟差线性化,得到该钟差在非完备条件下的值,再结合可视卫星,在双系统四星条件下短时间内保持定位。算法无需引入其他设备,不依赖电子地图。经仿真验证,算法有效可行,在双系统四星条件下定位精度较高,且卫星信号恢复到完备条件后,定位精度能迅速恢复到完备条件下的水平。     

一种新的星模式识别算法

研究了面向星敏感器的星模式识别算法.首先扼要介绍了到目前为止出现的所有面向星敏感器的星模式识别算法和星图预处理,然后详细论述了本文提出的基于旋转和比例不变点特征松弛匹配算法的一种新的面向星敏感器的星模式识别算法.在第三部分通过仿真试验检验了新算法的性能.初步的仿真试验结果表明该星模式识别算法性能优良,具有实用价值.最后讨论了待深入研究的问题.     

一种立方星编队重构多脉冲机动规划方法

针对立方星轨道机动能力约束,提出一种基于相对轨道根数动力学模型的多脉冲机动规划算法。对于相对轨道面内各分量之间的控制耦合问题,基于“先控制相对形状、后修正迹向距离”的策略,提出了满足速度增量约束的多脉冲机动规划算法;分析了近地轨道 J 2 摄动和大气阻力摄动对相对轨道的影响,并基于线性化的状态转移模型提出了迭代优化策略,以降低立方星在摄动影响下的轨道机动误差。仿真结果表明,所提出的多脉冲机动规划算法在不同任务条件下均可获得有效的机动规划,迭代优化策略可有效地提高终点位置的精度,在基于高精度轨道递推搭建的任务仿真中也验证了算法的有效性,可用于立方星编队构建和重构任务。     

捷联星光制导仿真方法研究

捷联星光制导方案是把星跟踪器安装在平台基座上，利用星跟踪器和平台框架角的测量信息解算出因初始定位定向误差引起导弹的落点偏差，由末助推控制系统完成弹道修正。有关捷联星光制导方案的地面仿真原理、方法、组成，选星及大气修正计算原则、地球旋转影响在本文中作了论述，并给出仿真原理框图、硬件设备组成和功能、接口要求以及系统工作程序框图。     

一种新的星模式识别算法

研究了面向星敏感器的星模式识别算法。首先扼要介绍了到目前为止出现的所有面向星敏感器的星模式识别算法和星图预处理，然后详细论述了本文提出的基于旋转和比例不变点特征松弛匹配算法的一种新的面向星敏感器的星模式识别算法。在第三部分通过仿真试验检验了新算法的性能。初步的仿真试验结果表明该星模式识别算法性能优良，具有实用价值。最后讨论了待深入研究的问题。