一种基于天文测速的火星捕获段天地联合导航方法

为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均表明,与仅依靠地面无线电导航相比,采用基于天文测速的天地联合观测导航方法能有效提高探测器的位置与速度估计精度,且导航精度的提升效果与马尔柯夫最优估计理论的预测值有较好的吻合度。当天文测速精度与地面测速精度相当时,位置估计精度较地面无线电导航提高了近一倍。     

基于卡尔曼滤波的抗电离层闪烁跟踪算法研究

针对电离层闪烁可引起星载GPS接收机传统锁相环(PLL)跟踪环路测量误差增大从而降低接收机定位及测速精度的问题,引入自适应带宽环路,提出一种基于卡尔曼滤波的抗电离层闪烁载波跟踪环路,给出了卡尔曼滤波跟踪环路结构与建模过程,主要包括系统模型与观测模型的建模过程。采用AJ-Stanford电离层闪烁模型生成闪烁数据,仿真分析不同强度的幅度闪烁,比较基于卡尔曼滤波的跟踪环路与传统PLL跟踪环路的性能,卡尔曼环路的鉴相值标准差与载波相位误差均比传统PLL环路小。仿真结果表明:当幅度闪烁时,基于卡尔曼滤波的跟踪环路鲁棒性与跟踪精度均优于传统的PLL环路。     

极化相关微波辐射计通道串扰影响分析及其校正

对于采用相关检测体制的全极化微波辐射计,通道互耦和相位不平衡使得接收机各个通道间发生串扰,从而导致该类型辐射计的定标有别于传统的两点定标。文章首先结合实际因素分析了通道互耦和相位不平衡的来源,建立了全极化辐射计接收机模型,然后以该模型为基础,从复信号的传输角度出发分析了通道互耦和相位不平衡对Stokes矢量测量的影响,结合风场反演对定标精度要求,给出了通道隔离和相位不平衡控制范围,最后对可用于校正通道串扰影响的全极化定标标准进行了仿真验证。     

一种深空探测雷达信号处理精度校准方法

着陆雷达作为深空探测平台核心载荷设备，其测距测速精度是探测任务成败的关键因素之一。由于着陆区域内的目标回波特性的未知以及星载平台的处理芯片在仿真时具有局限性，不能充分验证着陆雷达的测距测速精度。提出在MATLAB环境下建立信号处理仿真模型，将多种目标回波信号引入仿真模型，与信号处理器硬件处理进行逐级比对，纠正测距测速精度误差，同时还可定位数据处理过程中的出现问题的环节。经实验验证，着陆雷达信号与数据处理测距测速精度误差可控制在0.5 dB内，优于0.5 dB的误差表明着陆雷达的测距测速功能得到充分的验证和精确的校准。     

飞行器目标跟踪中的改进自适应滤波算法

针对经典“当前”统计模型预设目标参数无法随运动状态进行实时调整的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的改进自适应滤波算法(MAF),通过对机动频率及加速度方差的计算,实现目标运动参数的自适应调整,提高跟踪精度。仿真结果表明,该种新型自适应滤波算法相比固定参数的“当前”统计模型滤波算法具有更高的跟踪精度、更强的稳定性,在高信噪比环境下的位置跟踪精度提高20%,低信噪比环境下的位置跟踪精度提高2倍,具有一定工程实用价值。     

频率源对雷达测速精度影响分析

针对高稳频率源如何影响雷达测速精度问题,构建基于频率源分析雷达测速精度的理论模型,利用同步校频和互备双锁相环(PLL)改进方案实现了高稳高可靠频率源,然后通过静态模拟试验和动目标跟踪试验,分析频率源幅度、准确度、稳定度及同步校频、锁相环等模块对多普勒和测速精度的影响。结果表明,锁相环能够提升频率源短稳,降低雷达测速随机误差,同步校频能够减小本地铷钟与外部基准的频差,减小雷达测速系统误差,通过双源和双锁相环的设计,频率源切换或锁相环路切换时,也能够保证测速雷达系统正常工作。     

GPS／惯性组合导航系统导航性能的仿真与分析

本文从卡尔曼滤波的基本原理和几何精度因子GDOP的物理意义出发,并结合实例的仿真计算结果,讨论GPS/惯性组合导航系统的定位和测速精度。结果表明:由于位置和速度的双重组合,且由于卡尔曼滤波具有利用以前所有测量值的能力,以及综合利用GPS和惯导信息的能力,所以组合系统的精度虽仍与GDOP有关,但却高于单独利用GPS接收机点解法得到的定位和测速精度,其中定位精度的提高更为显著。     

基于激光实时跟踪测量的航天器编队相对位置测量方法

为了解决编队航天器间相对位置的高精度测量，实现航天器编队自主飞行，提出基于激光实时跟踪测量航天器间相对位置的测量定位方法，建立了航天器间相对位置测量的数学模型。该测量方法在直角坐标系下用Hill方程建立编队航天器相对运动模型，得出航天器相对运动轨迹的解析解，在极坐标系下建立航天器间相对位置的激光跟踪测量模型，将激光跟踪测量系统的测量值转换到直角坐标系，对转换误差进行去偏差补偿，利用卡尔曼滤波方法进行数据处理，以提高航天器间的相对位置测量精度。仿真结果表明，若对于测距精度为5厘米，测角精度为0．1度的激光跟踪测量系统，采用去偏差转换测量卡尔曼滤波方法，航天器空间相对位置精度可达到厘米量级。     

航天器自旋对测轨数据影响的修正方法

从测量原理上分析了航天器自旋对地基无线电测轨数据的影响,提出了测距和多普勒测速自旋影响修正方法,该方法也可用于估算航天器天线安装位置与自旋轴的距离。利用修正方法对嫦娥二号地月转移飞行段的地基测距与多普勒测速数据进行处理,解算的嫦娥二号天线安装位置精度在厘米量级。使用修正后的测距和多普勒测速数据,并融合时延与时延率测量数据,进行定轨计算,结果表明,使用修正后的测轨数据对事后定轨计算有近50m的精度提高。     

跟瞄激光雷达扫描图像的实时滤波算法

为实现跟瞄激光雷达的高精度实时跟瞄,对雷达三维信息实时滤波算法进行了研究。对方位信息,用卡尔曼滤波算法滤波,在保证实时性的同时获得了较好的滤波效果;对距离信息,用去边缘点3×3小窗口中值滤波算法,实现了对距离信息的准实时性滤波。研究表明:该信息处理滤波算法既有优良的滤波性能,又能保证实时性,可提高测角和测距精度,改善整机的实时跟踪性能。     

多目标扩频角度跟踪系统及精度分析

扩频角度跟踪系统是实现扩频测控的前提,研究无数据包络情况下的直接扩频角度跟踪系统,在系统建模的基础上进行了数学建模、精度分析和数学仿真。结果表明:扩频角跟踪精度可达到单脉冲信标跟踪的精度;精度不仅受接收机输入端噪声的影响,还受数据自噪声的影响;高信噪比情况下,角误差通道的相移限制跟踪精度,但合理设置参数仍可实现多目标、高精度的扩频角度跟踪。     

自适应天线互耦影响研究

用等效网络法推导了考虑互耦影响时阵列的输出信号解析式和信噪比,仿真了不同阵元间距时,自适应直线阵的方向图和输出信噪比,得到了一些有用的结论。     

一种校正多频连续波雷达幅相不平衡的新方法

分析了连续波雷达接收机中正交通道幅相不平衡产生的镜像信号对测量的影响,并根据连续波雷达测速、测距原理提出了一种新的幅相不平衡校正方法,该方法基于数学中的正交化思想,提取的幅相不平衡校正参数精度较高,仿真结果也表明了这一点。     

导引头遮挡预判与效果研究

针对脉冲多普勒导引头存在遮挡导致在遮挡期和半遮挡期导引头接收通道易受镜像目标影响,且雷达误差受到恶化的问题,根据遮挡机理及其影响,提出了一种包括不依赖于精确测距的基于目标回波峰值获取、弹目距离获取和精确测速3步骤的遮挡预判方法,并对遮挡预判效果进行了仿真。结果表明通过遮挡预判后,可提前关闭导引头接收通道,减少遮挡条件下镜像目标能量进入,以及低信噪比时的雷达误差输出。研究可为制导控制系统的抗遮挡研究提供理论依据。     

一种自适应阵列天线通道不一致性的校准方法

自适应阵列天线使用空间谱估计中的多信号分类(MUSIC)算法估计信号到达角时,阵列天线物理特性的不一致直接影响到达角的估计精度。文章提出一种阵列通道校准方法,综合考虑阵元互耦、安装误差和通道失配,在引入辅助信号源的情况下,从实测来波方向中通过最优化的手段,来获取通道幅相补偿信息和信号到达角估计。通过计算机模拟实验,证明该方法是可行的。     

月球探测器LP精密定轨及月球重力场模型解算

对美国1998年发射的月球探测器LP任务阶段共19个月的双程测距测速轨道跟踪数据进行了精密定轨,对定轨结果通过轨道残差及重复弧段差异进行了精度评价。利用LP正常任务阶段三个月的轨道跟踪数据进行了月球重力场模型解算,通过重力场功率谱、轨道残差和月球自由空气重力异常对解算模型进行了精度评价。结果表明精密定轨及月球重力场模型解算合理。对进一步融合嫦娥一号轨道跟踪数据和LP数据解算自主的高精度月球重力场模型具有参考意义。
　
     

GPS/INS组合导航中两步自适应滤波方法

GPS/INS组合导航实际应用中存在系统模型偏差、噪声模型不确定等问题,导致卡尔曼滤波器无法实现最优滤波效果,严重时甚至导致滤波发散。渐消卡尔曼滤波器和自适应卡尔曼滤波器通过引入单渐消因子和单自适应因子可以部分解决上述问题,但是不足在于单因子只能进行整体调整,不能精确调整各个通道。针对此问题,本论文提出一种2步自适应卡尔曼滤波算法,构造基于残差协方差估计的多重渐消因子和自适应因子对各个通道精确调整,克服动态环境下跟踪性差的局限性。实验结果表明,改进后的自适应卡尔曼滤波算法可以精确调整各通道,增强系统的定位精度、跟踪性能和鲁棒性。     

同波束VLBI技术用于月球双探测器精密定轨及重力场解算

同波束VLBI通过同时观测两个探测器的多点频信号,可以得到两个探测器之间高精度的差分相位时延,日本月球探测计划SELENE充分体现了这一技术在月球探测器精密定轨中的贡献。本文针对采样返回的月球探测任务中,轨道器和返回器同时绕月飞行期间,研究利用同波束VLBI跟踪数据在探测器精密定轨和月球重力场仿真解算中的贡献。结果表明,加入同波束VLBI跟踪数据之后,探测器定轨精度有显著提高,改进超过一个量级。综合同波束VLBI跟踪数据解算得到的重力场模型相比于传统的USB双程测距测速数据,中低阶次位系数精度有明显改进,并且定轨精度有望能达到米级。
     

基于测速定轨体制的布站几何优化设计

测速定轨体制下弹道参数估计的精度与布站几何的关系不同于传统的测距测速体制。从定轨的原理出发，分析测速体制下布站几何对弹道参数估计精度的影响，并采用遗传算法，在一定空域范围内无约束搜索和给定备选站址中的搜索两种应用背景下，进行布站几何的优化。在遗传算法的设计中，还考虑了不同适应度函数的选取及算法的稳定性等问题。仿真实验表明本文的方法优化效果显著。     

GEO移动通信卫星多波束天线指向测量与精度分析

讨论了地球静止轨道移动通信卫星多波束天线指向测量问题。基于比幅单脉冲原理,给出了天线指向测量的最大似然估计方法,并分析了该方法的测量精度和测量误差分布,指出测量误差的构成包括系统定标误差和估计误差,误差分布服从正态分布。仿真结果表明,当信噪比高于20dB时,测量精度随信噪比增大的改善变缓,此时精度主要取决于定标误差。当通道不确定性高于1dB（σ）时,测量精度受通道稳定性影响显著。