捷联惯性/星光折射组合导航算法

基于星光折射间接敏感地平的高精度特性,本文提出了一种捷联惯性/星光折射组合导航方法．利用星敏感器输出的姿态信息修正陀螺漂移,并结合大气折射模型得到星光折射角来修正位置、速度误差．推导了组合导航系统的观测模型,并对系统进行可观测性分析,最后使用卡尔曼滤波进行状态估计．仿真结果表明:捷联惯性/星光折射组合导航系统不但能够准确的估计陀螺漂移,而且能够有效修正由加速度计偏置造成的误差,从而进一步抑制速度、位置误差的发散,是一种提高系统定位精度的实用方法．     

低轨卫星紧组合导航UKF方法

针对紧组合导航系统状态方程及量测方程的非线性,以低轨卫星为应用对象开展了无迹卡尔曼滤波UKF方法研究．给出了惯性系下的系统模型及算法模型,其中姿态直接采用修正Rodrigues参数来表述以避免四元数归一化条件的限制,系统状态更新采用四阶Runge-Kutta法以适应卫星的高速运动;之后通过数学仿真与广义卡尔曼滤波EKF进行了比较分析．结果表明:UKF滤波对于姿态精度明显优于EKF,提高了一个数量级,对于速度、位置精度两者滤波效果相当,但对于运算时间UKF耗时较长．因此实际应用中可根据导航精度与运算时间需求决定是否采用UKF方法．     

大气紫外临边辐射及偏折效应影响研究

首先基于输运理论建立了UV波段大气的临边辐射模型,提出了球面大气累加的解算方法。然后根据Snell折射定律及球面三角公式,给出了大气偏折时临边几何程的计算方法。最后计算了典型大气模式、典型切向高度时大气的临边透过率与临边辐射亮度,分析了大气偏折效应带来的影响。计算结果可为星载光学探测系统的仿真应用提供相关的理论基础,也可为全球环境变化、气候预测等研究提供重要参数。     

利用并行多处理器的卫星自主导航方法研究

提出卫星导航系统采用两个并行处理器PⅠ、PⅡ.其中PⅡ首先利用批处理估计器估计卫星初始状态,然后利用高精度轨道动力学模型预报下一周期的卫星星历,并将星历数据存储于星上.而PⅠ则依据上一周期的各种数据,采用实时轨道预报算法提供卫星当前时刻的轨道信息.基于这一分工思路,利用卫星观测到的星光折射信息,在高、中、低各种轨道上进行了卫星自主定轨的计算机数学仿真,仿真结果证实了并行多处理器导航计算机结构及相应导航算法用于卫星自主导航的可行性及有效性.     

关于提高雷达测量精度方法的实验研究

无线电波在大气中传播时,由于大气的时变特性,会使电波射线产生弯曲,以至雷达测距产生误差,从而导致外测系统在测速定位、导航中产生折射误差,因此要提高雷达测量精度,必须进行电波折射误差修正。文中提出了用辐射计进行电波折射修正的方法,并给出了低仰角时大气时变特性对电波修正精度影响的典型结果。     

利用天文观测建立大气折射延迟改正模型

大气折射延迟是空间大地测量技术中的主要误差源.完善大气折射理论不仅可以改善数据处理的归算精度,而且有希望降低仪器的观测截止角,提高仪器的使用效应.对中性大气折射延迟的基本概念和理论方法进行了研究,指出目前的天顶延迟模型都依赖于大气分布模型,各种映射函数模型的差别仅是形式上的,没有实质性差异,这就是当前仍然不能改善大气折射延迟精度的主要原因.利用大气折射表的表列数据作模拟计算证明,用天文大气折射测定值作模拟处理的方法是可行的,可以得到大气折射延迟改正模型中的所有参数.同时表明,映射函数的形式是次要的,随着连分式项数的增加可以提高模拟的精度.基于天文大气折射的测定值,给出了建立中性大气折射延迟实测改正模型的过程.     

关于提高外测系统测量精度实验方法的研究

提出了用辐射计进行电波折射修正的方法,以避免外测系统在对无线电波进行测速定位、导航时产生折射误差,并给出了低仰角时大气时变特性对电波修正精度影响的典型结果.     

实测天文大气折射的基本原理

大气折射率的各向异性问题是目前空间大地测量技术中非常重要的课题．从天文观测的角度分析了长期以来不能直接测定天文大气折射值的几个主要障碍,介绍了现已具备排除这些障碍的条件．基于中国科学院云南天文台低纬子午环的特殊功能,以及新的仪器误差理论,给出了专用测量仪器的设计方案和实测天文大气折射值的基本原理．根据长期观测的数据表明,利用低纬子午环的测量原理测定瞬时大气折射值是可行的,可以建立随测站和随方位而异的大气折射实测模型．给出了云南天文台的东南西北4个方向的天文大气折射实测模型．     

关于GPS大气折射延迟实测模型的讨论

针对GPS对中性大气折射延迟改正精度的要求,论述大气折射延迟模型应随测站和方向而异的必要性.在尚不能直接测定大气折射率的情况下,指出现有的各种改正模型不能达到预期精度要求的原因以及改正值对大气分布模型的依赖性.提出提高大气折射延迟改正精度的新方法:利用不同方位的天文大气折射值的测定数据,求解折射率差和映射函数的参数,建立随观测站和随方位而异的大气折射延迟改正模型.该方法的实施能在避免采用大气分布模型的情况下,把天顶延迟的改正精度提高到1mm以内.低地平高度角的折射延迟改正精度提高到厘米级,并且把截止高度角压缩到5°或更小.     

基于抗差EKF的GNSS导航模型研究

给出了扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter,EKF）的原理,通过分析粗差在EKF模型中的传递特性,建立了新的抗差EKF模型．该模型根据多余观测分量及预测残差统计特性,构造抗差等价增益矩阵,通过迭代给出了全球导航卫星系统（GNSS）抗差导航解．结合统计模型,对存在粗差的观测历元进行抗差估计,进一步提高模型实时运行效率．通过模拟6PS／GAL—LIEO／GLONASS多卫星导航星座及接收机平台的动态轨迹,采用加速度导航方程验证模型,对不同模型运行的时间进行比较．结果表明：在粗差存在的情况下,该模型仍能正确导航,并且改进后的模型能明显提高实时导航的效率．     

Atmospheric Drag Perturbation in an Autonomous Orbit Determination for Satellite

In this paper, an autonomous orbit determination method for satellite using a large field of view star sensor is presented. The simulation of orbit under atmospheric drag perturbation are given with expanded Kalman filtering.The large field of view star sensor has the same precision as star sensor and a sufficient filed of view. Therefore ,the refraction stars can be observed more accurately in real time. The geometric relation between the refracted starlight and the earth can be determined by tangent altitude of the refraction starlight. And then the earth center can be determined in satellite body frame. The simulation shows that the precision of the mean square deviation of satellite‘s position and velocity is 5m and 0.01m/s respectively. The calculated decrement of the semi-major axis in one day is close to the theoretical result, and the absolute error is in the range of decimeter when the altitude of orbit is 750 km. The simulateion of orbit of different initial semi-major axis shows that the higher the altitude of orbit is, the smaller the decrement of the semi-major axis is, and when the altitude of orbit is 1700 km the decimeter of the semi-major axis is 10^-7km.     

高功率微波大气传输轨迹模拟

高功率微波在大气中传输时，会发生大气折射效应，折射效应的显著程度主要依赖于沿路径的折射指数变化梯度和射线初始仰角。本文根据低层大气剖面数据，将高功率微波在大气未击穿时的传输轨迹划分为若干个点，分析计算出各点对目标的仰角、高度、地心夹角和到发射站的真实距离，实现了对高功率微波大气传输轨迹模拟。     

雷达卫星标校的工程实现研究

为确保雷达系统的测量精度,给出了一种用于标校雷达动态跟踪过程中系统误差的工程实现方法--卫星标校法。该方法通过观测卫星轨迹,将量测值与真实星历值比对,通过最优化解法标定雷达的系统误差。考虑雷达结构特点导致的误差和大气折射误差修正后的残余误差,建立了卫星标校的系统误差模型。最后,采用实测数据验证了该误差模型的可行性与可靠性。该方法在标校过程中不受人为、天气等因素影响,可以适应雷达的动态技术状态。     

陆基增强/双星定位组合系统

提出了通过建立陆基增强系统来提高双星定位能力的技术方案，对该方案实施的可行性进行了理论分析，给出了陆基导航台和用户接收机的结构原理，分析设计了陆基导航台和双星的时间同步技术方案，对比研究了双星系统与陆基增强／双星系统的定位精度问题，得到了一些有参考价值的结论。增强后的双星系统用户端安装导航处理器，工作方式转为被动无源工作模式。分析表明，对双星系统增强后，提高了导航的可靠性，减小了定位几何系统GDOP，提高了定位精度。     

基于国产容器云平台的北斗仿真系统设计与实现

北斗卫星导航系统为我国自主研发的全球卫星导航系统,已在多个领域得到广泛应用。近来年网络安全事件的频繁发生,对航天领域的安全提出了较大挑战,目前其仿真平台大部分基于x86架构,迫切需要构建一套自主可控的北斗卫星仿真模拟环境。针对低轨卫星模拟环境的国产化需求,提出基于国产容器云平台的北斗导航仿真应用的设计思路和实现方法,运用容器云微服务发布和集群负载功能提高了系统的高可用性和高效性,解决国产环境性能瓶颈和IO传输瓶颈。通过北斗导航仿真模拟实验验证了低轨卫星应用系统基于国产容器云平台的正确性和适用性,对于加速航天模拟仿真系统国产化替代、推动航天领域向自主可控方向的迈进具有重大意义。     

卫星导航接收机测速精度测量方法研究

以GPS为例,研究卫星导航接收机动态测量精度的测量方法。讨论了被动式导航接收机的测速原理,阐述了卫星导航信号模拟源产生信号的基本方法,说明通过调节模拟源中各延迟环节的时延量,即可模拟产生相对于载频的频偏,以此作为接收机动态的理论真值并与实际测量值相比较,可获得包括速度在内的动态测量精度。在理论分析的基础上介绍了基于模拟源的接收机测速精度测量的实现方法。     

Study on autonomous satellite navigation from SHAR observations

This paper uses two navigation schemes to prove the potential of a novel autonomous orbit determination with stellar horizon atmospheric refraction measurements. Scheme one needs a single processor and uses an extended Kalman filter. The second scheme needs two parallel processors. One processor uses a batched least-square initial state estimator and a high-precision dynamic state propagator. The other processor uses a real-time orbit predictor. Simulations have been executed respectively for three types (low/medial/high) of satellite orbits on which various numbers of stars are observed. The results show both schemes can autonomously determine the orbits with a considerable performance. The second scheme in general performs a little better than the first scheme.     

基于粗糙模糊集理论的卫星导航系统作战效能评估方法

针对卫星导航系统在信息化战争中的地位与作用,提出了一种基于粗糙集和模糊集理论的作战效能评估方法——粗糙模糊集理论,并对粗糙模糊集理论的算法进行了分析和设计,建立了卫星导航系统作战效能评估指标体系.最后结合实例,运用粗糙模糊集理论对卫星导航系统作战效能进行了评估,给出了效能评估的决策规则.     

基于人工神经网络大气折光系数实时改正方法

根据大气折光的变化特点，导出了大气折光系数中误差的计算公式，分析了影响大气折光系数测定精度的主要因素。结合南里渡特大桥施工监测监控实例，以地形、时段、气温和气压为网络输入，大气折光系数为网络输出，建立了大气折光系数的人工神经网络模型，实现大气折光系数的实时改正。实施有效的大气折光系数实时改正，成为提高全站仪精密三角高程精度的关键。     

情报雷达低空小目标探测能力评估方法研究

针对情报雷达探测低空小目标问题,综合考虑了大气传输损耗、大气折射、多路径效应、地面和海面杂波干扰、目标发现概率要求等有关因素,建立了多约束条件下的目标回波估算模型、低空探测杂波功率估算模型,给出了一种实用的低空小目标实际探测能力综合评估方法．并结合具体低空补盲雷达参数进行了仿真分析,验证了该算法的有效性．