基于微波辐射测量的电波折射修正技术

针对电波折射修正精度直接影响无线电系统的探测和定位精度这一问题,提出了利用微波辐射计反演大气折射率剖面进行电波折射修正的解决方法,并引入RBF（Radial Basis Function,径向基）神经网络算法反演大气折射率.在青岛市气象局架设MP-3000A型多通道微波辐射计,开展了长达1个月的与探空数据的联合观测比对实验,对输出的大气折射率剖面进行了详细的分析.实验结果表明：RBF神经网络算法与MP-3000A自带的神经网络算法相比,反演大气折射率剖面的精度提高了30％以上,同时,电波折射修正的精度也得以提高.因此,利用微波辐射计反演大气折射率剖面进行电波折射修正方法可行.     

Autonomous satellite navigation using starlight refraction angle measurements

An on-board autonomous navigation capability is required to reduce the operation costs and enhance the navigation performance of future satellites. Autonomous navigation by stellar refraction is a type of autonomous celestial navigation method that uses high-accuracy star sensors instead of Earth sensors to provide information regarding Earth’s horizon. In previous studies, the refraction apparent height has typically been used for such navigation. However, the apparent height cannot be measured directly by a star sensor and can only be calculated by the refraction angle and an atmospheric refraction model. Therefore, additional errors are introduced by the uncertainty and nonlinearity of atmospheric refraction models, which result in reduced navigation accuracy and reliability. A new navigation method based on the direct measurement of the refraction angle is proposed to solve this problem. Techniques for the determination of the refraction angle are introduced, and a measurement model for the refraction angle is established. The method is tested and validated by simulations. When the starlight refraction height ranges from 20 to 50 km, a positioning accuracy of better than 100 m can be achieved for a low-Earth-orbit (LEO) satellite using the refraction angle, while the positioning accuracy of the traditional method using the apparent height is worse than 500 m under the same conditions. Furthermore, an analysis of the factors that affect navigation accuracy, including the measurement accuracy of the refraction angle, the number of visible refracted stars per orbit and the installation azimuth of star sensor, is presented. This method is highly recommended for small satellites in particular, as no additional hardware besides two star sensors is required.     

基于摄动轨道的卫星自主天文导航仿真研究

针对星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法 ,利用推广的卡尔曼滤波方法进行仿真研究。为了准确建立运动模型 ,在系统方程中引入了非球形地球引力中的二阶带谐项 ;在考虑具有指数密度的球状分层大气的基础上 ,建立了以星光视高度为观测量的量测方程。在建立了推广的卡尔曼滤波方程后 ,文章进行了计算机仿真 ,并对仿真结果进行了详细的误差分析 ,结果表明基于摄动轨道的星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法能取得较高的导航精度     

机动雷达系统中的电波折射修正方法

要提高对空中目标的定位导航精度 ,就必须进行电波折射修正 ,该文提出了在机动雷达系统中利用地面气象参数的电波折射误差快速算法 ,并且也进行了精度检验 ;证明了在 4°以上仰角完全可用快速算法代替射线描迹法 ;从而解决了对于机动雷达系统不能快速进行电波折射误差修正或精度较差的问题。这对于提高机动雷达的测量精度具有重要的意义。     

临边昏暗在恒星角直径测量中的影响

讨论了恒星临力昏暗在恒星角直径测量中的影响。研究表明,相对于二项式近似而言,ＵＤ模型和线性模型均对恒星角直径测量有所低估,在线性临力昏暗系数较小时,这种影最大,ＵＤ和一近似与二项式近似的差别最多分别达２５．５％和１２．６％;而在线性系数值趋近于１时,其相互差别随之可以忽略。而新旧线性临边近似之间对于恒星角直径测量的影响似乎并不很大。最后我们认为非线性临边昏暗效应的影响不可忽略。     

X波段异向介质设计及其负折射特性研究

通过对异向介质激发机理的深入分析，最终设计出了一种结构新颖的小单元、宽频带异向介质。其绝对带宽达到2．6GHz，远远优于传统异向介质。文中对这种异向介质的后向波特性和负折射特性进行了数值仿真，结果表明，在异向介质工作频段内观测到明显的后向波效应和负折射效应，从而使该异向介质的存在性得到有力证明。本研究成果为基于异向介质的新型微波、毫米波器件在空间通信技术中的应用奠定了坚实的基础。     

惯性+星光折射定位组合导航技术研究

由于现有惯性器件精度水平有限,纯惯性导航误差较大,因此需要采用组合导航的方式来提高导航精度。目前,全自主组合导航方式中传统的惯性+星光定姿组合导航方法只能实现定姿,不能实现定位,无法修正加速度表测量误差引起的惯性导航误差,故在精度上可提升空间有限。为此,提出了一种惯性+星光折射定位组合导航方法,重点从星光折射定位原理、大气折射模型、非线性滤波和选星策略几个方面进行论证及分析。通过理论分析与数学仿真相结合的手段,验证了星光折射定位原理的正确性及工程可行性,可将自主导航精度提升至100m,从而为进一步提高自主导航精度提供了一种技术途径。