中国空间站光学遥感载荷的发展研究

光学遥感载荷的空间站平台相比卫星平台具有很大的优势,吸引了包括俄罗斯、美国和欧空局在内的国际空间站成员国争相进行空间站光学遥感载荷的新技术实验验证和对地观测研究。文章介绍了国际空间站光学遥感载荷的观测方式和特点,结合国际空间站光学遥感载荷的应用情况,从新技术实验验证和对地观测两个方面分析了中国空间站光学遥感载荷发展应该注意的问题,为中国空间站光学遥感载荷的发展提出了几点建议。     

一种单传感器实时系统误差配准算法

针对运动单传感器系统误差配准问题进行了研究,提出了一种基于位置未知固定目标的单传感器实时系统误差配准算法。算法利用传感器对固定目标的两时刻量测值,构建包含传感器系统误差的等效系统状态及其状态方程与量测方程,并基于扩展卡尔曼滤波技术实现了利用位置未知的固定目标对传感器系统误差的实时精确滤波估计。蒙特卡洛仿真结果验证了算法的有效性,具有对系统误差的稳定估计性能、快速的滤波收敛能力、较高的系统误差配准精度以及较强的工程实用性。     

低温真空环境的红外背景模拟器的研制

红外背景模拟器是光学遥感器性能检测试验和辐射定标试验中的重要设备。针对某低温光学遥感器的光学定标试验,将仿真优化与实践经验相结合,研制了一套能够在120 K的低温真空环境中稳定工作的红外背景模拟器。该模拟器主要由真空低温面源黑体、冷光阑和电移台3部分组成。其中冷光阑的温度在90～300 K范围内连续可调,且温度均匀性在±3 K以内;电移台的三维运动控制精度≤10 mm。该模拟器能够适用于多种光学遥感器的红外性能检测试验和定标试验。     

多带通UWB信号光子学产生方法

基于多个不同权重与时延的doublet脉冲叠加,提出一种新的多带通超宽带（ MB-UWB）信号光学产生与传输的方法。射频（ RF）信号对光载波进行强度调制后,电高斯脉冲对光信号进行相位调制并利用标准单模光纤（ SMF）进行传输。 SMF实现相位调制-强度调制（ PM-IM）转换,产生doublet脉冲;实现多个doublet信号的时延差,产生叠加的UWB信号。通过调节RF信号源的频率可以实现UWB信号中心频率和带宽的改变;通过调节RF信号源的幅度可以实现边带抑制比的改变。仿真实现了边带抑制比大于25dB,中心频率5~8GHz,带宽2.9~3.8GHz的UWB的信号产生。     

Orbit determination by genetic algorithm and application to GEO observation

This paper demonstrates an initial orbit determination method that solves the problem by a genetic algorithm using two well-known solutions for the Lambert’s problem: universal variable method and Battin method. This paper also suggests an intuitive error evaluation method in terms of rotational angle and orbit shape by separating orbit elements into two groups. As reference orbit, mean orbit elements (original two-lines elements) and osculating orbit elements considering the J2 effect are adopted and compared. Our proposed orbit determination method has been tested with actual optical observations of a geosynchronous spacecraft. It should be noted that this demonstration of the orbit determination is limited to one test case. This observation was conducted during approximately 70 min on 2013/05/15 UT. Our method was compared with the orbit elements propagated by SGP4 using the TLE of the spacecraft. The result indicates that our proposed method had a slightly better performance on estimating orbit shape than Gauss’s methods and Escobal’s method by 120 km. In addition, the result of the rotational angle is closer to the osculating orbit elements than the mean orbit elements by 0.02°, which supports that the estimated orbit is valid.     

目标光学有效反射面积计算模型研究

随着对飞行器测控要求的提高,测控应用中一些重要参数的定性估计或概略计算模型已不能满足要求。改进飞行器测控工作中目标的“光学有效反射面积”参数计算模型,根据目标有效反射面积的定义建立面元模型,在此基础上建立若干典型形状目标的计算模型以及日照约束模型,并对所建立的新模型进行了实例计算和分析,计算结果和试验数据一致。     

Optical/radio/pulsars integrated navigation for Mars orbiter

In this paper, we address the issue of the integrated navigation algorithm with different combination of measurements for Mars orbiter. First, system dynamic model and navigation measurement models using optical measurement information, radio measurement information and X-ray pulsars measurement information are respectively established. Second, optical/radio/pulsars integrated navigation algorithm is proposed, and observability analysis of the integrated navigation system is also conducted. Third, adaptive extended Kalman filter is adopted to fuse measurement information and suppress measurement and process noise to optimally estimate the state of Mars orbiter. Monte Carlo simulation results show that optical/radio/pulsars integrated navigation can effectively improve the navigation accuracy and satisfy the navigation requirements of Mars orbiter.     

光时域反射计校准及其测量不确定度分析

介绍了光通信网路中应用非常广泛的光纤时域反射计(OTDR)的基本工作原理,主要技术参数及其校准方法;在OTDR的诸多技术参数中只有位置/距离、损耗和中心波长具有计量溯源校准性质,目前对OTDR位置/距离、损耗/衰减的校准方法主要采用标准光纤法,中心波长的校准采用光谱仪直接测量。由于标准光纤法对OTDR的校准状况和实际应用状况相同,因此易于进行量值的传递和比对。文中详细阐述了标准光纤法校准OTDR的技术原理、测量标准设计和组成,给出了测量结果,并对测量结果进行了不确定度分析,该测量标准自建立以来,已为国内多家单位近千台的OTDR提供了校准服务,标准的建立已经获得了较好的经济效益和广泛社会意义。     

空间光通信系统比特差错率的计算及影响因素分析

文章以雪崩光电二极管(APD)作为光电探测器,针对两种常用的数据编码方式,在不同的传输带宽、背景光功率和探测器负载条件下,对空间光通信系统的比特差错率(BER)进行了计算,得到了BER和接收光功率之间的关系曲线。计算结果表明,传输带宽、背景光功率和探测器负载等参数均对BER有明显影响。传输带宽或背景光功率越大,BER越大;探测器负载电阻越小,BER越大。     

可芯片化的激光抽运Mz型原子磁强计参数研究

激光抽运Mz型原子磁强计具有体积小、功耗低和灵敏度高的优点。介绍了激光抽运Mz型原子磁强计的工作原理，研究了该类型原子磁强计中激光功率和射频场强度对磁共振信号的影响，并对当前实现的原子磁强计样机中射频线圈的磁场强度均匀性对磁共振信号的影响进行了仿真分析。最后，给出了当前实现的原子磁强计样机的性能参数，并讨论了实现芯片级原子磁强计的可行性。