气压垂直导航保护区内障碍物自动评估的算法研究

为了降低飞行程序设计过程中障碍物评估工作的复杂度和提高飞行程序设计效率,本文尝试以气压式垂直进近程序为例,在分析相关设计规章基础上,提出了一种保护区自动生成算法,实现障碍物自动评估。经GIS呈现技术进行结果验证,此算法能有效辅助飞行程序设计工作。     

考虑未知输入饱和的指向约束姿态机动控制

针对航天器姿态机动过程中需要满足指向约束和输入饱和约束的问题,提出了一种基于视线轴导航函数和退步控制的控制算法。该算法通过在单位球面上建立视线轴对应的导航函数,并将该导航函数融入到退步控制律的设计过程中;同时通过设计辅助系统,结合李雅普诺夫稳定理论,设计出既能满足视线轴指向约束,又能满足输入饱和约束,同时对常值干扰进行估计并抑制的控制算法。仿真结果显示,提出的算法能同时处理指向约束和未知输入饱和约束,且对常值干扰具有抑制能力。     

一种改进的GNSS整周模糊度解相关算法

GNSS整周模糊度解相关算法的性能直接影响到整周模糊度的搜索速度和解算成功率。为了在不降低GNSS整周模糊度解相关算法解相关程度的前提下,提高解相关算法的计算效率,在深入分析典型解相关方法优缺点的基础上,提出基于对角线预排算的解相关算法。该方法源于对直接对角线排序解相关算法的预排序思想,采用矩阵分解后对角线元素中最小值并将其转换到对应对角线位置的方式,用更少的迭代次数达到比直接对角线排序更好的解相关效果。将新算法与其他算法进行仿真比较得出,其性能优于直接对角线排序算法,解相关功能与联合解相关算法等效,且计算效率略占优势。     

基于多相关器的GPS信号质量监测技术

导航卫星的信号质量是影响系统定位性能的一个关键因素,当卫星自身硬件设备或空间传播信号受到干扰时,会导致卫星信号波形失真,用户接收机的伪码相关器产生的相关峰会产生偏差,造成定位精度下降;情况严重时,会使用户失去定位能力。因此,通过对空间信号的监测可以进一步保障系统的服务性能。文中借鉴现有的信号质量监测技术,对GPS信号失真的原因进行了总结,按照TMA、TMB和TMC完成失真信号的建模,并定性分析了对测距的影响。给出基于多相关器的导航信号质量监测方法,使用上述三种模型验证了该判定方法的有效性。     

基于相位差测量的脉冲星时间相对导航方法

针对传统脉冲星导航方法在相位估计时依赖脉冲星信号轮廓,存在整周模糊及不确定星历参数引起的系统共模误差问题,提出基于相位差测量的脉冲星时间相对导航方法。该方法通过对脉冲星光子到达时间序列进行相位估计,以相邻时刻的相位差作为观测量,建立航天器位置增量与相位差的关系,采用广义卡尔曼滤波器处理系统噪声相关问题进行导航,可有效减小系统误差,实现脉冲星导航的应用。通过对导航系统初始定位方法、可观性分析,及基于罗西X射线时变探测器（RXTE）观测的Crab脉冲星的在轨实测数据试验分析,证明了该方法的自主性与可行性。最后,对基于相位差测量的脉冲星时间相对导航系统进行导航滤波仿真,试验结果表明,导航系统完全可观,噪声不累积,位置估计精度可满足实际应用。     

小天体自主附着技术研究进展

基于国际上已实施的小天体探测任务和未来小天体附着探测技术的发展趋势,阐述了小天体自主附着的必要性及关键技术。首先回顾了已成功实施的小天体探测任务的特点,进而总结了小天体自主附着的难点问题,概括分析了小天体自主附着所涉及的关键技术及其研究进展,最后对未来小天体自主附着技术的研究热点和发展趋势进行了展望。     

GNSS carrier phase ambiguity resolution based on integrity restriction in ambiguity domain

Carrier phase ambiguity resolution of Global Navigation Satellite System (GNSS) is a key technology for high-precision navigation and positioning, and it is a challenge for applications which require both high accuracy and high integrity. This paper proposes efficient ambiguity resolution methods based on integrity restriction using Fixed Failure rate Ratio Test (FF-RT) and Doubly Non-central F-distribution Ratio Test (DNF-RT), and derives the related processing models and numerical algorithms compared with the traditional Ratio Test (RT) method. Firstly, the integer ambiguity resolution and validation procedures, especially the Least squares AMBiguity Decorrelation Adjustment (LAMBDA) estimation and RT validation are analyzed. Then the quality evaluation using success rate, the FF-RT method using Integer Aperture (IA) estimation and the NDF-RT method are proposed. Lastly, the simulation and analysis for LAMBDA using RT, FF-RT and DNF-RT methods are performed. Simulation results show that in case of unbiased scenario FF-RT and DNF-RT have similar performances, which are significantly better than RT. In case of biased scenario it is difficult for FF-RT to predict the biased success rate thus it should not be used for bias detection, while DNF-RT can detect biases in most cases except for the biases are approximate or equal to integer, which has the important benefit for early detection of potential threat to the position solution.     

GNSS弱信号两级快速傅里叶变换捕获方法

高动态弱信号条件下,为了提高捕获过程实现的灵活性,提出了两级快速傅里叶变换(FFT)多普勒频率捕获方法,第一级FFT使用较短的相干积分时间将多普勒频率搜索范围划分为多个粗分格,第二级FFT在每一个分格内对多普勒频率进行更精细的搜索.采用文章提出的捕获方法,可以降低FFT点数,简化实现复杂度;另一方面,计算第一级FFT时可通过流水线操作提高资源利用率.为了验证所提方法的正确性,仿真实现了两级FFT捕获方法.结果表明,两级FFT方法能在高动态弱信号条件下正确捕获多普勒频率.     

An innovative high accuracy autonomous navigation method for the Mars rovers

Autonomous navigation is an important function for a Mars rover to fulfill missions successfully. It is a critical technique to overcome the limitations of ground tracking and control traditionally used. This paper proposes an innovative method based on SINS (Strapdown Inertial Navigation System) with the aid of star sensors to accurately determine the rover?s position and attitude. This method consists of two parts: the initial alignment and navigation. The alignment consists of a coarse position and attitude initial alignment approach and fine initial alignment approach. The coarse one is used to determine approximate position and attitude for the rover. This is followed by fine alignment to tune the approximate solution to accurate one. Upon the completion of initial alignment, the system can be used to provide real-time navigation solutions for the rover. An autonomous navigation algorithm is proposed to estimate and compensate the accumulated errors of SINS in real time. High accuracy attitude information from star sensor is used to correct errors in SINS. Simulation results demonstrate that the proposed methods can achieve a high precision autonomous navigation for Mars rovers.     

导航星座星间链路信号捕获搜索策略研究

针对导航星座星间链路信号动态范围大、捕获性能要求高之间的矛盾,利用星历信息辅助信号捕获。在此基础上,分析了信号捕获串行搜索、码并行搜索和频率并行搜索的计算代价,给出了不同信号体制和星历误差下各搜索策略对应的运算量表达式,并结合典型的应用场景进行了算例分析。分析结果表明星间信号捕获在星历误差较小时采用串行搜索策略具有最少的计算量,在星历误差较大时采用码并行搜索策略计算量最少。