基于PSO算法的半球谐振陀螺惯导系统陀螺温度补偿方法

针对半球谐振陀螺受温度影响出现零位漂移的问题,以测温电路温度为基准,建立温度频率函数实时解算温度,提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的半球谐振陀螺惯导系统陀螺温度补偿方法。在求解温度时,需要先将温度频率函数转换为一元三次方程,存在测试计算量大的问题。引入逆向拟合思想,建立频率温度函数,提高陀螺输出温度实时性和降低测试计算量,替代了传统陀螺测温硬件电路,为惯导系统轻小型设计提供新思路。考虑温度变化、温度变化率以及两者的交叉项,建立温度补偿模型,引入PSO算法求解模型系数。温度试验结果表明,在温箱温度为-40~50 ℃内,补偿后的半球谐振陀螺的零偏稳定性较补偿前提升了46％。     

基于区块链+北斗的铁路装备可信数字身份服务方法

智能铁路装备是一个典型的分布式物联系统,具有大量复杂的数据交互共享的需求与场景,装备及其产生的数据信令在系统中的数字身份标识是其重要安全基础。应用基于区块链去中心化的分布式数字身份标识技术,结合北斗时空信息,设计了铁路装备身份标识(railway decentralized identifier, RDID)可信数字身份服务,包括服务架构、生成流程、流转流程和验证流程,并进行了应用模型实现与效能分析。服务可以有效提升装备及其产生的数据信令的规范安全性,保证标识身份全局唯一,可追溯认证,从而提高智能装备系统通信过程数据的完整性与可靠性。     

基于分数阶理论的铁路基础设施形变监测数据分析与挖掘

北斗高精度定位系统因噪声等因素会产生一定范围内的随机误差,这导致传统模型难以直接对监测数据进行精准分析,因此提出基于分数阶理论的北斗监测数据分析方法,从数据整体趋势角度挖掘铁路基础设施形变演化规律。首先,给出分数阶分析方法的理论框架,并对基础理论进行详细介绍;其次,提出利用α稳定分布对原始数据进行概率密度拟合,实现数据的非高斯特性估计;再次,通过长程相关特性和多重分形特性挖掘隐藏在监测数据中的深层次趋势特征,从数据分数阶特性维度分析未来变化趋势;最后,所提分析方法应用于国内某重载铁路的基础设施形变监测,实验结果表明所提出的分析方法能够在噪声干扰下实现北斗监测数据的精准分析,能够对各组监测数据的演化规则和铁路基础设施形变程度进行精准判别。     

密集杂波背景下的水下多目标跟踪方法

水下多目标跟踪是水声信号处理领域研究的热点和难点问题。高斯混合概率假设密度(Gaussian mixture probability hypothesis density, GM-PHD)滤波器以其高效的计算效率为解决水下多目标跟踪问题提供了保证。然而,GM-PHD滤波器在跟踪目标时需要先验已知新生目标的强度,否则其性能会出现严重退化。针对该问题,提出一种滑动窗两步初始化高斯混合概率假设密度(sliding window two step initialization GM-PHD, SWTSI-GMPHD)滤波器。将提出的滑动窗两步初始化方法嵌入GM-PHD滤波器,利用滑动窗两步初始化方法估计新生目标强度,减少杂波干扰导致跟踪结果中出现的虚假目标。仿真实验表明,在杂波密集环境下,相较于其他跟踪方法,提出方法将跟踪精度提高69.84%,52.62%和41.05%。     

基于DCT-CS的脉冲星周期超快速估计方法

受快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）的影响,基于FFT和压缩感知（compressive sensing, CS）的脉冲星周期快速估计算法的计算量大。为进一步减小计算量并提高计算精度,利用离散余弦变换（discrete cosine transform,DCT)取代FFT,提出了一种基于DCT-CS的脉冲星周期超快速估计算法。在该方法中,利用DCT提取脉冲星信号的低频部分构建低频DCT矩阵;构建畸变轮廓字典并获取累积轮廓;提出了利用最大值超分辨率稀疏恢复估计脉冲星周期的方法。仿真结果表明,DCT-CS的脉冲星周期估计精度达到了3.82×10-12 s,计算时间达到了9.31 ms。与FFT-CS相比,周期估计精度提高了约16%,计算时间缩短了约37.5%,实现了实时高精度的脉冲星周期估计。     

基于实测星载原子钟数据的脉冲星守时方法

利用脉冲星估计星载原子钟钟差是实现卫星自主守时的途径之一。为充分分析基于脉冲星的自主守时系统性能,利用实测的星载原子钟钟差数据和中子星内部组成探测器(neutron star interior composition explorer, NICER)的PSR B1937+21脉冲星的观测数据,对比分析了星载原子钟和脉冲星的误差特性。设计了脉冲星守时系统框架和星载原子钟钟差估计方法。以实测的星载原子钟钟差数据为基础,计算分析了脉冲星守时系统的性能。计算结果表明,若脉冲星的脉冲到达时间（time of arrival, TOA）解算精度为1 μs/30 d,则原子钟钟差估计精度可达到优于1 μs的水平,初步验证了脉冲星守时系统的可行性。     

实时遥测原始数据对接方法的研究与应用

实时遥测数据处理系统借鉴了事后处理中多站原始数据对接设计思路,实现了实时遥测原始数据对接。实时对接数据处理具备了实时处理的速度和事后处理的质量,提供了一种全程连续的结果,并能克服部分设备数据散乱造成的参数误解问题,更好地满足了任务需求。实时对接技术是实时遥测数据处理系统中的亮点和难点,本文提出并实现了以遥测数据帧为粒度的实时多站遥测原始数据对接方法,分析了实时对接中面临的现实问题和困难,给出了方法实现的关键步骤、核心算法和具体流程,并指出了与事后对接的相同点和不同点及难点。最后,对方法的应用效果分别同单站设备结果、事后对接结果进行了比对分析,比对结果表明了该方法的可靠性、有效性和鲁棒性。该方法已多次应用于实时任务中,效果良好。     

陆基无线电授时系统信号分析与解算

时间应用的广泛性以及授时战的提出,使国家更加重视授时服务体系的完备性以及灵活性。为顺应授时战要求,从我国整体授时体系出发,简单介绍授时系统的工作原理,从多方面对比各类授时系统;主要分析了我国陆基无线电授时系统的发播程序以及信号格式等,对BPM短波呼号以及时码结构进行补充与修正,并讲解对陆基无线电授时信号的解算过程,利用实际试验验证解算方法的可行性;最后根据我国目前授时体系的现状以及授时战的要求,给出应对授时战的技术路线,对未来我国授时体系发展方向提出建议。     

紧固件安装点自适应快速创建方法

针对传统紧固件安装点(钉点)创建方法普遍存在的布点效率低下、不易修改等缺陷和不足,利用CATIA 知识工程技术实现紧固件安装点的自适应快速创建。通过创成式生成曲线的方式构建钉点辅助线用户自定义特征(UDF)模板,该模板的优势在于可通过更改其输人元素实现辅助线的快速生成,且可以避免布点时直接使用几何拓扑元素导致的钉点更新失败。将钉点布置条件要求进行参数化,并通过创建的 CATIA 知识工程阵列对同一类型的辅助线进行批量处理,最终实现基于曲线的钉点自适应创建。本方法运用参数化设计理念,实现了钉点位置、个数自适应更新的功能,从而有效减少了因重复性操作导致的人因错误,提高了设计人员布点的效率,具有一定的工程应用价值。     

大气探测激光雷达组网观测一致性研究

通过激光遥感获取气溶胶、云垂直分布情况,对研究气溶胶、云微物理特性、辐射强迫效应以及污染物传输等具有重大意义。在实际应用中激光雷达受激光器能量、发散角以及透过率等影响,会导致各雷达面对同一目标物探测数据不一致。随着地基大气探测激光雷达逐步规模化、标准化,对雷达组网观测一致性开展研究具有重要意义。为保证组网激光雷达数据高质量和高可靠性,在雷达系统自标定基础上,利用太阳光度计、大气分子模型获取激光雷达系统常数,确保各激光雷达回波信号定量可比。通过激光雷达组网观测进行探测目标一致性比对试验,以验证激光雷达系统探测一致性精度。结果表明：标定后,532 nm距离修正信号在1~2 km区间相对偏差从64.89%降低到22.16%,在2~5 km区间相对偏差从49.26%降低到8.90%,在9.5~11.5 km相对偏差从46.83%降低到10.91%;532 nm退偏比在1~2 km区间相对偏差从69.68%降低到20.68%,在2~5 km区间相对偏差从71.24%降低到6.69%,在9.5~11.5 km相对偏差从140.24%降低到9.02%;532 nm后向散射系数在1~2 km区间相对偏差从37.45%降低到23.63%,在2~5 km区间相对偏差从29.15%降低到21.45%,在9.5~11.5 km相对偏差从76.02%降低到24.16%。组网激光雷达数据结果一致性较好,可在多站点进行高精度探测,在气候变化研究、碳排放监测和环境研究等领域发挥重要作用,为大规模大气变化规律研究提供高质量、有效数据。