相控阵天线快速校准方法

相控阵天线的快速测量和校准一直是相控阵天线研究的热门问题。传统校准方法的测量速度较慢,不能满足大量工程需求的测量校准要求。针对实际工程应用需求,在对幅相求解算法研究的基础上,提出了一种基于幅度测量的快速校准方法--四相幅度校准法（FPC）。经理论分析,该方法的校准时间仅相当于采用6位数字移相器的旋转矢量法所花费校准时间的1/16。对四相幅度校准法、采用4位数字移相器的旋转矢量法和采用6位数字移相器的旋转矢量法的校准速度和校准精度做了对比试验,试验结果验证了四相幅度校准法的正确性和高效性。      

电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法

为减小外场环境温度的影响,提高电磁兼容性(EMC)测试设备的测量精度,提出了一种电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法.首先,根据1m距离两天线校准原理,理论推导了近场情况下采用透波材料制作的温控装置对接收天线接收特性的影响,结合仿真分析与试验结果,验证了使用温控装置带来的测试误差可控制在允许的范围内.然后,在此基础上,通过实际测试获得了典型天线的天线系数随温度的变化规律及误差修正曲面.最后,采用对比标准条件下和开阔试验场条件下的测试结果的方法来验证该方法的有效性.结果表明,在保证测量精度的前提下,通过天线系数温度误差修正,可将天线的使用环境温度扩展到-40~+50℃,进而减小外场试验测试误差.适用于双锥、对数周期和双脊喇叭等天线的天线系数温度误差修正.      

30MHz磁场标准

为了解决在电视、通讯、广播、遥测、遥控、导航等领域的磁场测量问题,我们采用标准场法和标准天线法建立了30MHz磁场标准。利用该标准不仅可以对场强计和测试天线进行校准,而且还可以用来与载波场强标准进行比对。在2～30MHz频率范围内,两种方法比对的一致性小于1dB。     

一种AMR磁罗盘的误差建模与校准方法

针对传统磁罗盘硬磁校准时容易受到外界干扰,标定校准为相对值的问题,详细分析了AMR(Anisotropic Magneto Resistance,各向异性磁阻效应)磁罗盘的系统误差并建立其误差模型,提出了标量校准方法用于磁罗盘的硬磁标定校准.与传统方法相比,该方法不需要确切的航向参考值,利用任意多位置下的大量测试数据通过迭代求取校准参数的最优解,通过施加约束避免校准过程中磁干扰的影响,并且校准值为绝对矢量.经过硬磁校准,磁罗盘航向精度提高7倍.实验结果验证了该方法的有效性和实用性.     

一种测量接触电阻的新方法

总结接触电阻的测试方法,讨论了产生测量不确定度的因素,对四线法测量原理和消除热电势的方法进行了论述。提出了接触电阻的间接测量法,给出了间接测量法的计算公式,该方法可以用于测试电气回路中的接触电阻,并可以应用在环路电阻标准器的计量校准中。     

矢量水听器标准装置水声低频计量应用研究

对矢量水听器标准装置在水声低频计量中的应用进行了研究,简要介绍了水声低频计量中矢量、传统压电陶瓷两种类型水听器的测量原理,对矢量水听器标准装置和低频水声计量标准装置的适用对象、性能特点进行了分析和比较。通过现场实测数据,对矢量水听器标准装置用于传统压电陶瓷水听器低频校准的可行性进行了论证。论证结果表明,该矢量水听器标准装置除了可以用于矢量水听器的校准,也适用于传统压电陶瓷水听器的测试或校准,可以弥补低频水声计量标准装置受被测件最大尺寸局限的不足。     

一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法

旋转矢量法应用在捷联惯导系统圆锥误差补偿中,通过增加子样数能有效提高补偿精度,但子样数的增加会增加导航计算机的计算量.由于导航计算机的硬件性能限制,不可能为了获得高精度补偿性能而大幅增加子样数.因此,提出一种在不增加导航计算机负担下能提高圆锥误差补偿精度的新算法,该算法利用已解算出的当前时刻之前2个周期的姿态信息对旋转矢量进行修正,通过理论推导和实例分析比较,在同子样数下,新算法能达到高出传统算法4阶的补偿精度而不多消耗导航计算机资源.      

星载T/R组件加速寿命试验方法

T/R组件作为相控阵天线的核心部件,结构复杂、体积小、集成度高,其可靠性直接影响整机寿命.国内星载毫米波T/R组件尚无长期在轨工作经历,缺乏有效的加速寿命试验方法,为支撑星载毫米波相控阵天线可靠性设计及寿命评估,需开展T/R组件加速寿命试验方法研究.本文研究T/R组件原理及失效机理,结合国内外加速寿命试验研究现状,提出T/R组件加速寿命试验流程,分析比较激活能预估验证法、可靠性预计验证法和多应力评估试验法三种不同试验方法的试验流程、试验方法选取原则及试验参数确定等内容,为开展星载毫米波相控阵天线T/R组件加速寿命试验提供指南.     

一种求解函数全局优化问题的正交方向法

提出了一种求解函数全局优化问题的正交方向法.该方法通过前三轮大范围的正交设计寻找全局最优解的大体位置,然后通过若干轮小范围的正交设计进行最优解的精确逼近.每一轮正交设计中,探索设计空间的试验点依据正交表围绕一个中心点产生,设计变量的取值范围逐渐减小.而在每一轮正交设计后,采用一维搜索提高搜索精度.一维搜索的方向由每轮正交设计的中心点和最好(或最坏)点决定. 该算法计算量较小且易于编程.采用两个数学优化问题和一个火箭动力、水平发射的单级入轨飞行器的弹道优化问题对算法进行了测试.这些算例表明,当目标函数的极值数少于正交表提供的试验方案数时,正交方向法常常能以较小的计算量获得全局最优解.     

星载SAR相控阵天线热变形误差分析

根据星载SAR相控阵天线结构特点,建立了天线热变形误差的数学模型,定义了阵面不平整度指标.基于成对回波畸变理论,推导了天线阵面存在热变形误差时的方向图函数表达式,导出了单频热变形误差分量与模糊度之间的统计关系,提出了定量分析星载SAR相控阵天线热变形误差对模糊性能影响的有效方法.基于L波段星载SAR天线进行了计算机仿真,验证了分析方法的正确性.      

协同体制被动毫米波成像系统天线阵布局优化

针对人体安检应用中的高分辨率实时成像需求,分析了被动毫米波成像系统中相控阵体制与综合孔径体制的关系,结合两者优势提出了一种协同体制被动毫米波成像系统.针对水平方向相控阵体制布局,利用模拟退火算法进行优化,提出采用不同孔径喇叭天线作为阵列单元的方式提升阵列性能,并对主波束效率最大化及副瓣电平最平坦两种准则下的优化结果进行比较;针对竖直方向综合孔径体制布局,设计了满足基线不缺失条件的冗余度最平均稀疏阵列布局.仿真分析结果表明优化后的阵列天线结构可满足被动成像中提升功率测量信噪比(SNR)的需求.      

Virtual baseline method for Beidou attitude determination – An improved long-short baseline ambiguity resolution method

Ambiguity resolution (AR) is a critical step for successful attitude determination using carrier phase measurements of a satellite navigation system such as Beidou. This paper proposes an improved method for AR in support of Beidou attitude determination based on the concept of a “virtual baseline”. In the traditional long-short baseline method, the short baseline is limited to a length less than half of the carrier wave length of the Beidou signals. In the proposed method, a virtual short baseline is formed by differencing two collinear baselines. The AR equations for virtual short and long baselines are derived and the factors impacting the AR accuracy are analysed. Numerical simulation studies were carried out to evaluate the performance of the proposed AR method. The simulation results confirmed that the proposed method is an improvement over the traditional approach -- not only is it easier to deploy collinear antennas but also it keeps the capability of epoch-by-epoch AR, which makes it immune to cycle slips and there is no need for initialisation of ambiguity searching.     

一种基于信号合成的无线电干涉测量方法

针对后续深空探测任务更高测量精度需求,文章提出了一种基于信号合成的无线电干涉测量方案,并对方案性能进行了理论分析;结合目前主流信号合成算法,提出了一种基于相位补偿的Sumple算法,该算法不仅合成效率高,且合成信号与参考信号具有相同的相位特性,这是天线组阵技术应用于无线电干涉测量的前提;利用相控阵天线试验数据和DOR信号仿真数据对合成方案和合成算法进行了验证,结果表明信号合成处理可以提高无线电干涉测量时延估计精度,这在深空探测任务中具有重要意义。     

相控馈电双反射面天线辐射特性的研究

研究了用Fourier-Bessel法和射线光学法计算、分析相控阵馈电共焦双抛物面天线辐射场的有效方法,并初步探讨了通过选择天线系统参数来尽可能减少扫描损失的途径。     

Inertial aided BDS triple-frequency integer ambiguity rounding method

The integer ambiguity resolution (AR) of carrier phase is significant for Global Navigation Satellite System (GNSS) precise positioning. However, in kinematic case, single-epoch AR methods based on alone GNSS are usually not reliable due to the instable pseudorange accuracy. Moreover, the computation of classical AR method Least Squares Ambiguity Decorrelation Adjustment (LAMBDA) is large. Thus, the inertial measurement unit (IMU) is introduced, a new inertial-aided AR method that directly rounds the float ambiguity of BeiDou triple-frequency combined observations, which is characterized by long wavelength, low carrier-phase noise and ionospheric delay, is proposed. The mathematical model of the new method is derived first. Then the impacts of the carrier-phase noise, ionospheric delay and inertial navigation system (INS) position error on the AR success ratio of combined observation are analyzed through probabilistic approach. Based on above investigation, the combinations (0, ?1, 1), (1, 4, ?5) and (4, ?2, ?3) are selected to resolve the original ambiguity. A vehicular integrated navigation test is performed to demonstrate the proposed method. The results show that the average AR success ratios of the three selected combinations, whose float ambiguity errors are 0.041, 0.146, 0.279 cycle respectively, are above 97.25% without regard to low-elevation C05. With respect to positioning accuracy based on our AR method when compared with IE software, the east, north, up error RMS of position are 0.042, 0.024, 0.069 m, respectively. In terms of the AR recover after the BeiDou signals outage, as long as 62 s BeiDou signal complete outage, all the ambiguities of all satellites could be re-fixed immediately. Besides, during the 90 s signals partial outage, the AR is not influenced by the position error, since the float ambiguity errors are all below half-cycle. The research of this contribution demonstrates the effectiveness of the proposed new method, which indicates it is applicable to kinematic positioning, even in BDS degraded and denied environments.     

天线阵方向图无人机测试系统研究

本文针对大型米波接收相控阵天线方向图的测量需求,研究了一种基于无人机的测试系统。阐述了测试系统在接收阵天线方向图测量应用中的必要性、可行性和相关技术问题;定性地分析了无人机测量相控阵天线的各种测量误差来源;探讨并提出了一种针对性强、工程可实现性高的测试系统的设计方案和思路。