一种数字电离层测高仪系统中O波与X波的分离方法

电离层测高仪系统中,O波与X波的分离非常重要.本文提出一种新的O波与X波分离的实现方法,根据电离层回波的极化特性,通过在接收电路上采用数字方法合成圆极化波的方式,实现了对O波与X波的有效分离.与现有DPS-4测高仪系统采用模拟域电信号合成圆极化波的方法相比,本文方法通过在数字下变频处理过程中引入±90°相移,消除了在模拟域电信号合成方法中相移器的带宽限制和非线性问题.另外,该方法在实现发射和接收信号的极化状态转换时不需要连续切换多个模拟开关,从而提高了整个系统的稳定性.      

目标的微波散射成像方法

提出了一种适用于隐匿武器探测、打击走私以及公共场合安检的微波成像探测方法.该方法要求雷达在一个二维平面上扫描,即合成一个平面孔径,通过对雷达接收回波数据的合成孔径处理可以提高雷达的成像分辨率以及对目标的探测能力.雷达可以工作在准单站模式下且只需以单色波照射目标,利用接收到的目标的散射回波的相位和幅度信息重构出目标的二维像.提出了一种适用于近场条件下二维图像的重构算法,并对算法做了详细推导,利用该算法对模拟和实测数据进行了处理.结果表明该算法具有良好的空间分辨率和辐射分辨率,以及在不进行三维成像的条件下可以实现距离向目标的探测.      

基于CGAPIO的航天器编队重构路径规划方法

针对航天器编队重构的路径规划问题,考虑燃料消耗和碰撞概率等约束条件,以及基本鸽群算法存在的问题,提出一种基于混沌初始化和高斯扰动的自适应鸽群(CGAPIO)算法。为了得到多样性和覆盖性更好的鸽群初始值,采用Tent Map混沌模型进行鸽群初始化操作;在地图和指南针算子阶段,为提高全局搜索能力,引入了自适应的权重因子和学习因子更新个体的位置和速度;在地标算子阶段,为避免算法陷入局部最优,将高斯扰动加入到鸽群中心位置。仿真实验结果表明:CGAPIO算法与基本鸽群算法和粒子群算法相比,提高了全局搜索能力,避免了局部最优,规划得到的路径更加平滑,各航天器碰撞概率较低,编队重构消耗的总燃料至少减少了12%。      

星载聚束式SAR天线波束指向控制分析

建立了波束控制条件下的星载聚束式SAR的天线指向及成像数学模型,证实天线波束指向被控造成回波信号的幅度调制,引起成对回波,从而影响成像质量.此外,分析了波束指向控制比率与测绘带方位宽度、图像动态范围的制约关系,提出设计星载聚束式 SAR天线波束指向控制比率的基本原则.最后,通过计算机仿真,验证了理论分析的正确性.      

星载SAR天线指向稳定度对成像质量的影响

从星载合成孔径雷达(SAR)天线指向不稳定对成像质量影响的角度研究天线指向稳定度.对均匀加权天线,详细推导了天线指向不稳定引起的成对回波的位置和幅度,分析了成对回波对点目标冲激响应的峰值旁瓣比、积分旁瓣比的影响.研究了天线指向不稳定造成的多普勒中心频率误差,根据多普勒中心频率误差与图像位置偏移的关系,给出了图像质量对天线指向稳定度的要求.最后进行了计算机仿真,验证了分析结果.     

弹道中段多目标微多普勒分离方法

针对窄带雷达获取的多目标回波中微多普勒信息相互交叠、难以分离与提取的问题,提出了一种基于拍卖算法和小波分析相结合的多目标微多普勒分离方法。在滑动散射模型的基础上,首先通过对回波信号进行预处理得到时频骨架,再根据弹道目标多普勒的变化规律及估计的进动周期定义路径长度,利用拍卖算法提取出多条多普勒曲线对应的最短路径,最后采用小波分析法消除多普勒曲线中的剩余平动分量,实现了多目标微多普勒的分离。仿真结果表明,该方法能够较好地解决交叉区域的路径选择问题,且抗噪性较好,适用于多种微动形式。     

基于改进HHT的非高斯噪声中瞬态通信信号检测

根据瞬态通信信号和非高斯噪声的特点,建立了相应的信号模型,并利用希尔伯特-黄变换（HHT）处理非线性非平稳信号的优势,提出了基于改进HHT的非高斯噪声中瞬态通信信号的检测算法。该检测算法分为集合经验模式分解（EEMD）和固有模态函数（IMF）分量筛选两部分,首先经过加入随机白噪声多次试验取均值得到待检测信号的IMF分量,再结合各个分量与原信号的能量差异和相关性剔除虚假IMF分量,从而实现对混叠在非高斯噪声中的瞬态通信信号的有效检测。仿真在不同的条件下对比了本文算法与其他算法对信号的检测效果,结果证明本文算法能够有效克服HHT中存在的缺陷,实现对瞬态信号更为准确的分析和检测。     

电离层虚高的高精度测量与分析

为了提高电离层虚高测量精度,介绍了利用电离层回波相位实现高精度虚高测量的方法,并以CADI(Canadian Advanced Digital Ionosonde)电离层数字测高仪为研究平台,进行组合脉冲控制和回波相位测量分析,开展了一系列虚高测量实验,并与传统的利用回波时间延迟的虚高测量方法进行了分析比较.实验结果表明,基于回波相位的测量分析方法与回波时延测量分析方法相比,其虚高测量精度高一个量级以上,这对精确反演电离层峰下电子浓度剖面及研究电离层精细结构具有重要意义.      

星载 ScanSAR 特性研究

论述了星载波束扫描合成孔径雷达（ＳｃａｎＳＡＲ）的扫描覆盖特性,指出在满足观测带远端模糊性约束条件下,最大观测带宽度与雷达波长和实际天线孔径的形状无关;阐述了观测带宽度与雷达分辨率、天线面积、发射功率和回波数据率等参数之间的约束关系;给出了数值计算例子。     

Waveform-based spaceborne GNSS-R wind speed observation: Demonstration and analysis using UK TechDemoSat-1 data

This paper explores two types of mathematical functions to fit single- and full-frequency waveform of spaceborne Global Navigation Satellite System-Reflectometry (GNSS-R), respectively. The metrics of the waveforms, such as the noise floor, peak magnitude, mid-point position of the leading edge, leading edge slope and trailing edge slope, can be derived from the parameters of the proposed models. Because the quality of the UK TDS-1 data is not at the level required by remote sensing mission, the waveforms buried in noise or from ice/land are removed by defining peak-to-mean ratio, cosine similarity of the waveform before wind speed are retrieved. The single-parameter retrieval models are developed by comparing the peak magnitude, leading edge slope and trailing edge slope derived from the parameters of the proposed models with in situ wind speed from the ASCAT scatterometer. To improve the retrieval accuracy, three types of multi-parameter observations based on the principle component analysis (PCA), minimum variance (MV) estimator and Back Propagation (BP) network are implemented. The results indicate that compared to the best results of the single-parameter observation, the approaches based on the principle component analysis and minimum variance could not significantly improve retrieval accuracy, however, the BP networks obtain improvement with the RMSE of 2.55 m/s and 2.53 m/s for single- and full-frequency waveform, respectively.     

基于分层介质模型的HF雷达高度计火星回波仿真研究

火星次表层中的水探测是当前深空探测领域中的热门问题之一. 高频(HF)雷达高度计具有较强的穿透能力, 且能同时实现距离和功率测量, 是火星次表层探测的重要手段. 介绍了高频雷达高度计系统的原理和设计, 通过分析高度计电磁脉冲与多层光滑介质之间的相互作用, 得出其回波功 率随时间变化的模型, 并考虑了表面粗糙度对表面回波功率的影响. 选用典型的火星分层介质模型, 对其介电常数特性和高度计回波波形 进行了仿真. 仿真结果表明, 采用高频雷达高度计系统可实现对火星次表 层介电特性垂直廓线的反演, 对火星中水的识别具有重要 作用.      

射频接收机系统级建模中的噪声谱分析

提出了一种在有限的系统参数下进行射频接收机系统建模时,各子电路噪声参数的分析和计算方法.从噪声功率谱的等效计算出发,给出了加性高斯白噪声通过有噪线性电路的分析方法.以一通信电台为例进行了分析计算,在给定有限的系统参数(信噪比,灵敏度,增益等)下分析出合理的各子电路的噪声参数,并进行建模仿真验证,理论结果与仿真结果较好吻合,表明了分析方法的有效性.该噪声功率谱的等效分析计算方法对射频系统建模有很好的指导作用.      

Analysis of radial orbit errors of ERS-1, and the development of super-tailored gravity models

The altimetry mission of the future ESA remote sensing satellite ERS-1 requires very accurate orbit solutions, of which in particular the radial position component should have an accuracy of approximately 10 cm. This paper presents some investigations into the possibility of reducing the radial position error due to the earth's gravity field, which is by far the largest contributing error source.With a detailed harmonic analysis of the ERS-1 orbit a number of gravity field model terms are identified which produce the major radial orbit perturbations. These dominant terms are adjusted in a least-squares orbit determination and parameter estimation procedure using actual SEASAT laser tracking observations and altimeter height measurements. The initial gravity model is the NASA GEM-L2 model derived from satellite tracking data only, with an emphasis on LAGEOS data. The resulting super-tailored model yields a significantly improved radial accuracy relative to GEM-L2, but fails to reach the accuracy of the SEASAT-tailored model PGS-S4.Finally, the SEASAT altimeter residuals and the residuals of the cross-over differences are analyzed in the frequency domain by applying a special filtering technique which separates the major radial orbit error and geoid error contributions.     

冲击响应谱控制的研究

冲击响应谱模拟比规定冲击脉冲来模拟更接近实际冲击环境.采用迭代算法,用指数衰减正弦函数组合出具有规定的冲击响应谱的瞬态冲击加速度波形,其末加速度,末速度和末位移为零满足实际振动台的需要.探讨了瞬态冲击加速度波形实时控制中传递函数的估算和修正方法,以及驱动数据块的大小对控制精度的影响并给出了解决方法.     

Lunar laser topography by LALT on board the KAGUYA lunar explorer – Operational history,new topographic data,peak height analysis of laser echo pulses

In this paper we review the lunar laser ranging conducted by the laser altimeter (LALT) on board the KAGUYA lunar explorer (2007–2009). Five aspects of LALT measurements are described: (1) General operational history, (2) Laser shot and data statistics, (3) Revisions to LALT topographic data, (4) Variations in laser output energy, and (5) Peak height analysis of laser echo pulses. LALT was able to range to the lunar surface despite some troubles with respect to laser output energy in the middle of the KAGUYA mission. The time series topographic data set was revised (Ver. 2) by incorporating new lunar gravity model based on KAGUYA and other historical lunar satellite’s orbit data, along with other improvements, for example by incorporating the accurate position of the laser collimator on board the KAGUYA; however, more than half of the acquired range data could not be converted properly due to problems with orbit accuracy during the extended phase of the mission. The spherical harmonic coefficients and the basic lunar figure parameters derived from LALT_LGT_TS agree very well with LRO-LOLA and the Chang’E-1 LAM model. It is possible that partial failure to the laser diode was responsible for the gradual degradation of laser power (0.835 mJ per million shots) and the rapid decrease that occurred over April 9–14, 2008. The laser power also proved to be extremely sensitive to the temperature of the laser oscillator. The peak height ratio – that is peak height telemetry data divided by calculated ratio – is about 19% on average using the mean slope and albedo data from LALT and Spectral Profiler on KAGUYA space craft, respectively, which suggests the performance of peak height measurement is more than 1/5 for more than 70 km altitude, if compared with calculated one. The peak height ratio may be better if we take the effect of small scale topography within a footprint into account.     

基于径向基函数响应面的机翼有限元模型修正

用ANSYS三维实体单元SOLID45建立机翼基准有限元模型并计算其自由振动的前6阶模态频率.用均匀设计方法将结构参数分组并分别计算各组结构参数对应的模态频率,建立高斯径向基函数响应面模型.用最小二乘法则拟合系数并检验响应面拟合精度,对基准模型的结构参数施加摄动量建立待修正有限元模型.用响应面模型和基准模型计算所得模态频率的相对误差建立适应度函数的表达式,将混沌搜索机制引入粒子群算法对结构参数的摄动量进行寻优计算,搜索所得优化解代入即得修正后模型,将修正后模型与基准模型在测试频段内段外的模态频率近似度进行比较,证实了修正后模型的有效性.      

新型GNSS信号波形设计

在发射带宽严格受限的约束下连续函数波形信号较传统矩形波形表现出了较高的频谱利用率优势和优良性能,很有可能应用到未来的全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)信号体制中.在建立导航信号波形设计准则的理论模型基础上,研究了7种可能适用于未来GNSS系统的新型信号波形,在典型的宽/窄发射带宽条件下,通过仿真评估了传统GNSS信号和新型GNSS信号的精度、抗多径、抗干扰等性能,优选出BOCc和MSK两种适用于不同环境的信号波形: 在频谱资源充足的情况下,BOCc信号具有最优的导航性能;在频率资源受限的情况下,MSK信号兼容性好,抗干扰能力强,拥有较好的导航性能.最后,结合两类信号波形的优缺点提出了我国新一代卫星导航系统信号波形设计的建议.     

空间目标视星等曲线仿真

人类航天活动日益频繁，空间目标种类和数量不断增多，识别未知空间目标的关键特征具有重要的科学价值。本文通过辅助图形软件建模分割，获取球体、圆锥体和圆柱体带法向量的面元坐标；基于卫星仿真工具包，得到了目标轨道及位置参数，并结合双向反射分布函数各向异性Phong 模型和四元数姿态更新模型，完成了地基观测条件下4种形状空间目标的视星等仿真。仿真结果表明，目标受空间位置、形状和姿态的影响程度不同，其光度曲线具有各自特点。球体由于形状完全中心对称，光度曲线主要受空间位置的影响；圆锥体、正方体、圆柱体光度曲线的波形受形状影响较大，曲线走向受位置影响较大，波动频率受姿态角速率影响较大。通过统计分析相关数据，可为后续空间目标位置、姿态和形状的反演提供先验模型。