基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法(MD5-Logistic),使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。     

基于主成分分析和Melkman算法的选星策略

导航定位中的选星算法是一种关键技术，用于从卫星中选择合适数量和最佳几何分布的卫星以实现最佳定位精度。针对基于二维凸包算法的选星策略在三维卫星数据降维处理中忽略垂直方向高度位置信息的问题，提出了一种基于主成分分析(PCA)和二维凸包Melkman算法的选星策略。首先，通过PCA技术将三维卫星数据投影到新的二维坐标系，新的二维数据同时保留水平平面位置信息和垂直方向高度位置信息，旨在降低维度的同时最小化信息损失。在新坐标系下，数据经过预处理后，采用二维凸包Melkman算法进行选星。实验结果显示:相较于直接投影到站心坐标系下的二维凸包选星算法，提出的选星算法不仅更准确地描述卫星的位置信息，使问题研究更加完备，还在保持相近仿真耗时的前提下，实现了较大的几何精度因子(GDOP)性能提升。     

反潜鱼雷靶试水下被动跟踪定位精度

跟踪重构鱼雷水下运动轨迹，对准确评估鱼雷状况及性能至关重要。文章研究了靶试环境下通过被动声纳浮标阵列跟踪某反潜鱼雷的定位精度。根据靶试对被动声纳浮标阵列要求，采用改进的代数方程方法定位鱼雷目标，通过蒙特卡洛仿真，研究对水下鱼雷的跟踪定位精度，为开展鱼雷靶试工作提供指导。     

高精度多通道飞行器结构载荷测量系统设计方法

飞行器是在大气层内或大气层外空间飞行的器械，包括航空器、航天器、火箭和导弹。飞行器在机动过程中，飞行器结构的截面载荷是结构设计的重要依据，截面载荷测量结果的准确度直接关系到结构设计的可靠性。针对导弹在飞行过程中结构内部应力难以测量的问题，提出了利用载荷测试仪实测应变载荷与LS-DYNA软件结合仿真分析的方法，该方法通过对单个桁条组件的应力性能进行有限元仿真验证，确认每个桁条组件的测点布局，设计载荷测试仪进行高精度载荷测量，测试仪由8通道应变测量模块与6通道温度测量模块组成，系统由单片机与FPGA共同控制，通过应变信号调理电路与温度信号调理电路提升信号的线性度，采用Flash实现大量数据的存储，通过RS422转USB将数据上传至上位机。通过上述工作验证了载荷测试仪高精度采集方案，结果表明载荷测试仪采集到的应变数据与温度数据呈高线性度，对导弹的弹体结构设计有一定的参考价值。     

高精度数字温度计替代标准水银温度计的探讨

用基于工业铂电阻的高精度数字温度计替代标准水银温度计，是当今温度计量的一个研究热点。迄今为止这类产品只能作为工作器具使用，其主要原因是对高精度数字温度计的长期稳定性研究还不充分。介绍了一款高精度数字温度计长达8年的稳定性研究成果，并和标准水银温度计比较，说明用高精度数字温度计替代标准水银温度计是完全可行的观点，同时提出一些具体建议。     

基于被动相位噪声补偿的自由空间光学频率传递

针对自由空间光信号传输更易受到环境影响的特点，提出了一种被动相位噪声补偿技术。该方法利用探测往返传输的光信号与发射端参考信号拍频获得链路引入的相位噪声，在发射端通过声光移频器（acousto-optic modulator, AOM）对待传递信号移频取共轭即可在接收端获得相位稳定的光学频率信号。该方法避免了使用复杂的鉴相和伺服控制电路，使系统具有更快的补偿速度且没有鉴相范围的限制。实验结果表明，150 m的室外自由空间链路的平均时间1 s的附加频率不稳定度约为1.9×10-16，平均时间1 000 s的附加频率不稳定度约为4.6×10-19。该相位噪声补偿技术为高精度的自由空间光学频率传递提供了一个简单可靠的方案。     

集群编队条件下通导一体高精度时间同步方法

针对集群编队条件下对高精度时间同步的需求，对通导一体高精度时间同步方法进行了研究，将卫星导航系统与数据链系统进行深度融合，提出了动基座条件下基于卫星导航载波差分算法的节点间高精度时间同步算法。该算法通过协同时间驯服的方式来抑制两次定位间隔间受钟漂影响导致的节点间时间同步误差发散以及节点间时钟修正不同步导致的时间同步误差，提升了编队组网条件下节点间的时间同步精度。最后,通过仿真对算法进行了验证。结果表明，时空同步精度可以达到1ns，可有力支撑未来集群编队作战、高精度协同探测、高精度协同制导等典型场景下对节点间高精度时间同步的需求。     

恶劣天气下的仿生偏振定向方法

针对偏振光导航在恶劣天气下精度显著下降的问题,提出了一种可以在恶劣天气下基于大气偏振模式的定向算法。与现有方法相比,首次将三维块匹配与canny边缘检测结合的思想应用于修复被不同天气破坏的偏振角度图像中。具体而言,将偏振角度图像的修复分为噪声粗处理和边缘提取处理去噪两部分。在噪声粗处理阶段采用三维块匹配算法,在边缘提取处理去噪部分,利用canny边缘检测算法对偏振角度图像进行二次去噪。实验结果表明,该方法不仅能够提高晴朗天空下的定向精度,而且能够显著提升在阴天、沙尘、雾霾等恶劣天气条件下的导航定向精度,即使在偏振角图像对称∞模式被破坏的情况下,航向角精度仍可由9.4470°提高到1.6859°。     

恶劣天气下的仿生偏振定向方法

针对偏振光导航在恶劣天气下精度显著下降的问题，提出了一种可以在恶劣天气下基于大气偏振模式的定向算法。与现有方法相比，首次将三维块匹配与canny边缘检测结合的思想应用于修复被不同天气破坏的偏振角度图像中。具体而言，将偏振角度图像的修复分为噪声粗处理和边缘提取处理去噪两部分。在噪声粗处理阶段采用三维块匹配算法,在边缘提取处理去噪部分，利用canny边缘检测算法对偏振角度图像进行二次去噪。实验结果表明，该方法不仅能够提高晴朗天空下的定向精度，而且能够显著提升在阴天、沙尘、雾霾等恶劣天气条件下的导航定向精度，即使在偏振角图像对称∞模式被破坏的情况下，航向角精度仍可由9.4470°提高到1.6859°。     

卫星导航有源接收天线噪声温度测量

卫星导航有源接收天线的噪声温度是导航接收系统的关键技术指标之一。针对卫星导航有源天线总体噪声温度无法测量的问题，研制了两台口面型噪声源，口面噪声源主要由辐射体、辐射体物理温度控制和温度测量仪等组成。两个口面噪声源在L和S波段分别提供高低温标准噪声温度，采用Y系数测量方法测量有源接收天线的总体天线噪声温度。测量了某卫星导航有源天线的总噪声温度，在(1.19～1.29) GHz的频率范围内，中心频率1.24 GHz上噪声温度测量结果为206 K，但是在1.266 GHz频率点上噪声温度测量大于4 000 K，说明天线与滤波器之间、滤波器与放大器之间存在设计问题或其它问题，体现出测量有源天线噪声温度的必要性。