卫星VLBI观测时延和相位条纹旋转模型研究

空间卫星在绕地球或月球等星体运行时，为了跟踪和控制卫星就要时刻掌握其在空间的位置和运动状态．但由于地球的自转和公转使得卫星和地球之间的相对运动描述关系变得复杂，目标卫星相对地球任意两个观测站的时间差(时延)和多普勒频移(相关条纹旋转)时刻都在改变．VLBI相关处理机是卫星观测和空间探测极为重要的技术手段，其原理以FX和XF两种相关模型处理观测数据．以FX相关模型为基础修正VLBI观测数据的时延补偿和相关条纹旋转的模型，提出对称“1／n Multiplier”时延补偿模型和条纹旋转模型，并且对实际观测数据进行操作和详细分析，对相关相位谱的剩余时延变化趋势和方差分布进行分析，从中找出优选时延补偿和条纹旋转模型．对于精确描述卫星轨道运动状态提供更准确的方法．     

S波段短背射式地面遥测站天线

与抛物面天线相比，普通短背射天线具有结构简单，加工方便，成本低等优点。但带宽约为３％太窄。我们提出一种改进型短背射天线，改善了相位特性，扩展了工作频率，提高了增益。主要的改进是①修改了主反射器的面形，②增加了二个副反射器。文中给出了方向图的计算公式和方向图。从实验得出了最佳的设计数据，实验表明，天线增益＞１７ｄＢ，在２０％带宽内ＶＳＷＲ＜１．５。本天线具有左右旋双圆极化特性，适于遥测采用分集接收技术，提高系统的精度，扩大了应用范围。     

大时延力反馈遥操作系统的PID控制

如何保证稳定性和透明性是时延力反馈遥操作系统面临的主要问题.本文把最简单的PID控制应用于这类系统,由绝对稳定的莱威林准则和电路阻尼理论推导出保系统稳定性和透明性的参数约束条件.最后进行实验验证,在时延6秒的情况下完成了硬结触曲面跟踪任务.理论分析和实验都表明这种方法能保证系统的稳定性和透明性.     

空间遥控作业系统的自适应无源控制

遥控作业系统是实现空间危险环境中作业的有力手段。由于空间工作站和地面控制站之间的通讯时延，造成了遥控作业系统的不稳定和操作性能的降低。本文利用二端口网络理论，提出了可定量评价系统操作性能的指标函数，并导出操作性能最优（临场感状态）的无源控制算法，同时针对环境的不确定性，给出参数自调节的自适应无源控制器的结构。实验验证了本文提出的无源控制算法的有效性     

空间遥控作业机器人系统的内模控制研究

针对空间遥控作业机器人系统通讯时延严重破坏系统性能的问题，为力反馈遥作业系统建立了内模结构，对系统的透明性和稳定性进行分析并给出了控制器设计结果。给出的控制方法不仅能兼顾系统在时延下的稳定性和透明性，而且可以实现主从机械手速度与力的动静态跟踪，使系统具有良好的力觉临场感。借助于内模结构，以透明性为目标的控制器设计独立于稳定性来进行，降低了设计的复杂度，增强了控制的灵活性。理论分析和仿真实验证明该方法有效。     

错频转子系统动力特性研究

根据某级压气机叶／盘转子的实际结构，建立了叶／盘带短轴的有限元模型。采用NASTRAN结构分析软件，得到了模化协调转子所需的数据，构建了多自由度叶／盘转子系统动力学模型，并在此基础上通过改变多自由度模型中叶片刚度实现错频。采用基尔法求解错频转子系统的运动方程。获得了此多自由度系统的动态响应，并对不同错频方案进行了对比分析。     

FANS航线和最短航线算法问题

一、引言采用陆基近程无线电导肮时，无方向信标台（NDB）、全向信标（VOR）、测距仪（DME）等都是对准或围绕着电台飞行，可以不管地球是方是圆，因为飞机位置只和电台位置相关。采用远程导航OMEGA定位系统有所不同，在其定位计算中要引入地球模型的球面计算。惯性导航是一种精密推测导航，卫星导航是星基无线电导航，按地理坐标绝对位置计算的定位解必须考虑地球的精密形体。特别是GPS精度达到数十米量级，远程导航对地球椭圆体的扁率影响应作适当考虑。区域导航规定其航线算法必须按大圆航线处理。新航行系统（FANS）开创了全球…     

存在外部干扰的网络控制系统故障检测和优化

针对存在时延和丢包的网络控制系统,研究了系统的故障检测滤波器设计和优化设计问题.通过泰勒展开将未知时延处理成外界干扰,采用伯努利随机过程来描述丢包现象.设计观测器产生残差信号,将故障检测问题转化为H∞滤波问题.通过Lyapunov函数方法分析了系统的稳定性.以线性矩阵不等式的形式给出了滤波器存在的充分条件和求解方法.为进一步提高系统对故障信号的灵敏度,采用了一种优化设计方法对故障检测系统进行了优化.最后通过仿真验证了算法的有效性.     

一种在待测距离未知的情况下求解测控电波时延的方法

提出了一种在待测距离未知的情况下确定电波在空间单向传播时间的方法。该方法可以迅速地利用前一时刻已经测得的距离和距离变化率,导出下一时刻发送的无线电波到达航天器时其在空间的单向传播时间。利用该时间,可以确定航天器接收到信号时的大概位置。     

干涉测量宽带相关处理算法与验证

阐述了一种用于航天器精确角位置测量的干涉测量宽带相关信号处理算法,通过仿真验证了算法的有效性,并搭建卫星干涉测量实验系统,采集某地球同步卫星信号进行宽带相关信号处理,获得清晰干涉条纹,准确估计出反映测站与卫星位置关系的时延观测量。结果表明宽带相关信号处理的估计时延与卫星信号链路标定时延、测距时延组成系统时延闭合回路,初步验证了干涉测量实验系统的有效性,为后续飞行任务中航天器高精度干涉测量积累了技术和经验。