基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计

探测器速度引起的多普勒效应会影响脉冲星信号累积轮廓特征,反之,这种轮廓特征改变可用于多普勒估计。提出了一种基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计方法。通过建立累积轮廓非齐次泊松模型,获得多普勒效应对累积轮廓的影响。构造轮廓特征函数对该影响进行度量,并利用函数值与周期误差的关系搜索信号周期。在搜索过程中,将离散观测数据转换为连续能量密度函数,消除相位间隔对累积周期的限制。根据周期搜索结果,结合脉冲星先验知识完成多普勒估计。仿真实验验证了该方法的有效性,其多普勒估计精度优于频域方法。     

一种新型多普勒噪声抑制技术对BepiColombo任务无线电科学实验的性能提升

在欧洲空间局和日本宇宙开发机构联合开展的BepiColombo水星任务中,将开展水星轨道器无线电科学实验,包括估计水星的引力场及其旋转状态,并对广义相对论进行验证。目前地面系统和星上设备的主流配置可以在无线电科学实验中建立X/X、X/Ka和Ka/Ka多个频段的链路,测速精度可达3 um/s（1 000 s积分）,测距精度为20 cm。提出了基于时延机械噪声对消技术提高无线电科学实验性能的方案。时延机械噪声对消技术需要处理在两个测站不同时刻的测量数据,一个测站实施双向多普勒测距,对另一个单收测站的要求较为严格,该测站需要具有较好的对流层条件。这种方法能够显著降低Ka频段双向链路的主要测量噪声,包括由对流层和天线机械系统震动引起的噪声。我们给出了端到端的仿真性能,并估计了在使用时延机械噪声对消技术前提下的水星引力场和旋转状态。考虑使用NASA位于美国本土戈尔德斯敦的DSS-25天线或欧空局位于阿根廷马拉圭的DSA-3天线作为双程测量站,并考虑使用位于智力的APEX天文观测天线作为单收站。分析结果表明在最好的噪声条件下,使用DSA-3天线作为双程测量站时,时延机械噪声对消技术可将待估计的全局和局部参数的估计精度提升一倍。对于无线电科学实验的目标,这一可能的性能提升对行星地质物理学很有意义,它将有益于研究水星内部的结构。     

星载相控阵GNSS-R测高系统设计与实验

星载GNSS-R测高系统采用多波束相控阵天线和干涉互相关处理方式,接收北斗导航卫星和GPS导航卫星发射的L波段导航直射信号与海面反射信号,进行海面高度探测。详细介绍GNSS-R测高系统设计与实现、集成和外场试验等,外场试验不仅验证了相控阵GNSS-R测高系统功能,更重要的是验证了核心软件算法的正确性。GNSS-R测高系统适用于中尺度海洋现象的观测,可在时间和空间尺度上扩展雷达高度计的观测能力,并与之相互补充,有利于对复杂海面的中尺度结构进行较高时间分辨率的观测。GNSS-R测高仪为星载高精度海面高度探测提供了新型载荷。     

二维通道内湍流边界层分离的实验研究

用激光多普勒技术测量了二维扩压器中不可压湍流边界层分离流动,得到了时均速度和雷诺剪应力分布。实验结果分析表明：以Ｃｏｌｅｓ速度律发展的Ｂａｒｄｉｎａ速度分布可以描述瞬时间歇分离点以前和瞬时间歇再附点以后的时均速度分布,但无法描述分离区的边界层速度型。Ｃｒｏｓｓ速度分布可描述分离区的边界层速度分布。Ｃｅｂｅｃｉ＆Ｓｍｉｔｈ涡粘性代数模型难以正确地描述分离边界层的雷诺剪应力。     

典型电离层多普勒记录及其讨论

由于地面电离层多普勒频率偏移测量具有时间连续、设备相对简便等固有特征,它特别适合于扰动监测.本文在整理北京大学电离层高频多普勒台站观测资料的基础上,给出了一些典型电离层多普勒效应观测现象,这些现象反映了多普勒频移对电离层E_s,声重波,不规则结构及耀斑引起的突然扰动等的响应,表明多普勒资料的细致分析对电离层形态学研究有其特殊意义.利用IRI模型,对多普勒频移的太阳耀斑效应及电离层不规则结构对多普勒频移的影响进行了模拟计算,理论结果与观测基本一致,从而大体上解释了这些响应的物理机制.论文最后对观测到的一种特殊的记录类型——S型描迹的具体成因作了详细的分析和讨论,指出在一定条件下,以一定相位速度水平传播的声重波可以产生这类记录,给出了相位速度和振幅等声重波参数与记录描迹形状的关系,这对从多普勒频移记录推演电离层中的波动特征有一定的帮助.     

GPS／DNS组合导航系统研究

通过误差分析的方法,给出了用卫星全球定位系统ＧＰＳ的位置、速度信息作为观测量的ＧＰＳ／ＤＮＳ组合导航系统的数学模型。在此模型的基础上应用卡尔曼滤波器,估计出导航参数误差并对系统进行校正,从而实现了ＧＰＳ与多普勒导航系统（ＤＮＳ）的组合。ＧＰＳ／ＤＮＳ组合导航系统克服了多普勒导航系统定位误差随时间发散的缺点,使得导航精度与时间无关,弥补了ＧＰＳ实时性的不足。仿真结果表明,该组合方案可获得高的导航定位精度。该系统丰富了组合导航系统内容,且体积小、成本低,便于工程实现,具有实用价值。     

星载合成孔径雷达回波多普勒频率的计算

从星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）与目标的相对运动关系出发,以ＳＡＲ发射信号的波长、卫星的轨道参数和目标的位置（地心经纬度）为已知条件,导出了计算目标回小以的多普勒频率的解析公式,这对于星载ＳＡＲ系统的性能 初步设计具有重要作用。     

调频多普勒引信抗调幅干扰性能分析

为提高调频多普勒引信抗调幅干扰性能,定量研究了调幅干扰对其作用机理,以信干比(SJR)增益作为表征参量定量研究了不同调幅干扰作用下调频多普勒引信的抗干扰性能。详细推导了正弦波调幅、方波调幅和三角波调幅干扰作用下调频多普勒引信的信干比增益,并对其进行了仿真验证。定量分析、仿真与引信实验测试结果表明:在调幅干扰下调频多普勒引信总信干比增益在10 d B量级;调频多普勒引信抗各种调制样式调幅干扰能力相当,对调幅干扰调制样式不敏感;调幅指数对调频多普勒引信抗干扰性能基本无影响;减小多普勒滤波器带宽可以一定程度提高调频多普勒引信系统抗干扰性能。     

在无线电干涉仪中实现高准确的非相干多普勒跟踪

非相干多普勒跟踪系统中,星载主振器与地面跟踪站的频率基准不相干。就测速准确度而言,非相干多普勒跟踪的性能低于相干多普勒跟踪,但实现起来比较容易。导频单音法可以消除星载主振器的频率漂移对测速准确度的影响。本文结合无线电干涉仪介绍其工作原理。     

等离子鞘套包覆目标长时间能量聚焦方法

当再入物体以高超声速飞行时,其表面被等离子鞘套覆盖。等离子鞘套对雷达回波产生幅度、相位和频率调制,严重影响了雷达对再入目标的可靠探测能力,导致多种雷达探测异常问题。通过建立等离子鞘套包覆目标的雷达回波模型,分析了等离子鞘套对雷达回波产生的影响。提出了一种基于慢时间自相关的多普勒频率对消方法,可以有效的解决非均匀等离子鞘套所引起的雷达回波中脉内多-多普勒频率现象,并运用扩展Keystone变换及变尺度逆傅里叶变换对相关后信号中的耦合项进行解耦,进而实现信号的能量聚焦。通过对多周期回波信号进行仿真分析,验证了本文所提算法的有效性,并结合统计实验分析验证了算法的可靠性,该算法可以通过对等离子鞘套包覆目标进行能量聚焦来完成运动参数的估计。