用于航天器姿态确定的卡尔曼滤波

一、引言这篇报告回顾了过去二十年中卡尔曼滤波在姿态确定中的应用及发展,这一回顾不是面面俱到,而只限于适合于配有三轴陀螺仪及姿态传感器的航天器姿态的算法。我们认为这一种航天器系统是最适合于使用卡尔曼滤波的。卡尔曼滤波器使用了系统随时间变化的动态模型以及这样一种传感器测量模型,即基于当前以及以前的测量值利用线性估计器而获得系统状态的最高精度估计的测量模型。因此,从     

用于动态精密定位的GPS多卜勒处理

在本文中我们证明了巧妙地利用从C/A码得到的所有信息,可以获得高于报道的P码精度,而且成本低廉。可是这一性能只限于低动态、低人为干扰环境,即适用于典型的民用场合。P码的优势主要在于对付高动态(喷气飞机和导弹)和人为干扰环境。本文给出了在静态和低动态情况下,利用来自TRIMBLE 4000接收机的码相位、载波相位、多卜勒和多卜勒积分测量值所得定位结果。可以看到,特别在低动态情况下,可以获得高于10cm的相对(差分)定位精度。经短时间的起始校准和跟踪之后,每秒可得多组定位解。这种精度的提高来源于用积分多卜勒辅助码相位测量值。每秒的定位(极坐标或笛卡尔坐标)基于一组独立的完整测量数据,不需要假设的模型、内插和外推。     

汞-199离子储存频率标准近期的理论进展和实验结果

储存在射频四极陷阱(Trap)中的199Hg离子在4O.5GHz频率时的超精细谐振,证明具有极窄的相对线宽,因而被选作为高精密的频率标准。引起该类频标频率变化的主要因素是因储存离子运动产生的二阶多普勒频移,采用少量低压气体作为背景,使运动的离子被致冷至300K所形成的离子云的密度几乎完全决定于伪电势与空间电荷力的平衡。我们发现在这种情况下,根据陷阱参数、温度和储存离子的总数和质量可以准确地计算出二阶多普勒频移。用氦作为致冷气体所进行的大量实验表明,由射频脉冲宽度限制的谱线宽度为0.85Hz。根据所观测到的谱线形状可以预计自然线宽将小于0.1Hz。采用闭环稳定储存离子数的方法,已能使测得的二阶多普勒频移达n×10~(-13)量级。     

氢激射器EFOS、NP、NX性能的最新测试结果

一、引言受国家航空和航天管理局(NASA)哥达德空间飞行中心(GSFC)的委托,本底克斯野外工程公司(BFEC)在一九八三年初测试了奥赛罗库兹(Oscilloquartz)的EFOS-2以及NASA的NX-3和NP-2氢激射器的性能,本文叙述了那次测试的结果。应国家射电天文台(NRAO)买主的请求,Oscilloquartz厂的技术人员把氢激射器EFOS-2运到马里兰州哥仑比亚城BFEC的氢激射器实验室,图1为EFOS-2氢激射器到达实验室不久的照片(图1略,请见原文)。     

人造石英晶体不同生长区的热致发光

许多采用石英晶体的电子器件都工作在容易受到辐照的环境中。因此,研究辐照对石英晶体的影响是很重要的。我们在本文中指出,热致发光技术可以作为研究这个问题的一种好方法。我们将介绍在15—300°K温度范围内测量到的热致发光。已经分别获得Y切石英片各生长区(即+X、-X、+Z、-Z)的测量结果。该石英片是从未经扫描处理的电子级人造石英Y切生长棒上切割下来的。在这项工作中,我们首次发现在72°K、80°K、87°K和104°K时有很清晰的辉光峰。我们认为,在室温下经过X射线(50千伏、17毫安的白辐射)予辐照之后,仅仅出现在+X生长区(即135°K、162°K、178°K)的辉光峰可能与[Al_e_+]°中心有关。在+Z区样品中高于104°K的辉光峰完全不同于在+X区样品中看到的情况。在这个温度范围的所有辉光峰都随着室温下予辐照剂量的增大而逐渐减弱。从本文介绍的测量结果可以看出,一个或多个辉光峰相应于各个生长区存在的某种缺陷,而且它们的热致发光强度比例于石英中所含缺陷的密度。     

用于数字用户传输系统的定时槽路机械滤波器

本文阐述定时槽路机械滤波器的设计方法和实验结果。复合纵模变换器通过附加一层恒系数合金片至压电陶瓷片的每一个电极表面而被做成夹层结构。对变换器的等效电路常数和三次纵模引起的寄生响应的抑制作了分析。实验滤波器的尺寸是:20L×12W×5Hmm,它与14脚双列直插式集成电路的尺寸相同。滤波器的中心频率为200KHz,其插入损耗低达0.5～0.7dB,而3dB带宽为2.1～2.4KHz。在中心频率下输入输出的相位差约为40°,相位线性度非常好,其相位斜率低达0.07～0.08/Hz。在0～1.5MHz频率范围内衰减频带为30dB或更大,改善了设备的信噪比。滤波器的输入/输出阻抗在8.5～8.9KΩ之间,它与CMOS电路的阻抗匹配是满意的。温度特性表明,在5～60℃之间插入损耗的变化为0.6dB,而相位变化为11°。     

一种用于波长测量的数字式干涉仪

本文介绍了一种用来测量激光波长的简单的条纹计数式干涉仪,给出了几种激光谱线波长的测定值.它们是氦—氖、氩和氪激光谱线,由饱和吸收的碘蒸气所稳定,不准确性为2×10~(-8)(可信度99%)。     

用声表面波传感器作惯性制导和水声检测

本文研究声表面波传感器在惯性制导和水声检测方面的应用。在水声检测中,由于声表面波石英的动态负载而不是静态负载导致声表面波振荡器的频谱信息包含有边带。研究已经证明,传感器样机的灵敏度(用信噪比表示)至少与普通水听器的相当。声表面波作加速度计可提供高准确度、大动态范围(10~6)和不用模-数转换就可获得数字输出。采用比较简单的数字处理技术,加速度计就能够提供惯性数据,例如速度和位移。对声表面波加速度计的总误差率的研究证明,它们的误差率始终小于每小时一海里。声表面波振荡器传感器在高性能、中等价格的传感器应用方面是一种很有希望的竞争者。     

上游太阳风中高能电子向同步轨道区的传输

通常认为，同步轨道区的电子通量增加是由于磁暴或者上游太阳风高速流的扰动所引起．近来的观测表明，起源于太阳活动的行星际高能电子也是引起同步轨道电子通量增加的重要原因之一．Zhao等在研究2000年7月14日太阳剧烈活动时发现，同步轨道区相对论电子通量巨幅增加时没有观察到上游太阳风高速流的扰动，并且磁暴发生在电子通量事件之后．采用解析磁场模型和实际磁场模型(T96模型)模拟来自太阳的相对论电子在磁尾中的运动特性．计算结果表明，当行星际磁场南向时，进入到磁尾的行星际相对论电子可以从较远的磁尾区域运动到同步轨道区域．这一研究结果从理论上论证了起源于太阳活动的高能电子可以对同步轨道区相对论电子通量的增加产生重要的作用．     

全球定位系统用作洲际导弹制导系统鉴定工具的测量性能

八十年代初期,在两次民兵Ⅲ型导弹发射中(编号为PVM-18,19),试飞了一种四信道全球定位系统(GPS)接收机——弹载接收设备(MBRS)。这两次发射试验是称为“飞-2”系列飞行中的一部分。每次带两个NS20惯性测量装置。这两次试验的主要目的是在洲际导弹实际飞行环境中验证、测定全球定位系统的性能。本文概括了这两次飞行中GPS性能的分析结果。由此验证了如何利用这种质量的数据来高精度地鉴定制导误差,并用该数据来识别出飞行过程中各种制导误差。这两次试飞所得到的GPS数据证实了短期精度达到了预期能力。典型的随机误差为2英尺~*和0.01英尺/秒(一秒平均)。有了这一精度就可利用GPS作为外部测量仪器,对自由段中摆式积分陀螺加速度表(PIGA)的磁敏感效应进行直接观测。实现这种观测还是第一次。由于缺乏合适的标准,尚不容易进行绝对精度鉴定。显然,GPS的精度比同时参与导弹跟踪的雷达(多台)的好,拟合后残差非常一致,说明总精度很高。因此可得出结论,GPS的总精度达到了预期性能指标。 (本文常用缩略语AIRS——高级惯性基准球,BREW——民兵导弹上装的第二惯性测量装置,CSDL——Charles Stark Draper实验室,ECI——地心惯性座标系,GPS——全球定位系统,MBRS——导弹装载的GPS接收机,MISTRAM——米斯特拉姆,高精度无线电外测系统,PIGA——摆式积分陀螺加速度表,PVB——民兵导弹试验编号,TI——德克萨斯仪器公司)