船载外测设备测速数据的误差修正

针对“远望”号航天远洋测量船对航天飞行器动态测量的特点,分析了影响船载外测设备测速数据的各种因素,提出了对测速数据进行误差修正的设想和思路并给出了误差修正公式;同时用实战任务中的实测数据进行计算,考察了此方法误差修正的效果。计算结果表明,使用经各种误差修正后的测速数据参与初轨计算能有效提高定轨精度。     

经纬仪测星法在测量船上的工程化应用研究

移动站缺少稳定的静基座,因此测控精度受到其不同设备间坐标转换的影响。通过分析经纬仪测星法理论和测量船设备组成、信息传输模式,提出将经纬仪测星法工程化应用于测量船上。经过深入的误差分析,其测量误差满足工程应用的需求,可以有效解决海上动态条件下航天测量船执行航天测控任务时因惯导台体不水平度导致的姿态误差以及因无线电设备大盘不水平度导致的测量误差,进一步提高测量船单位定轨能力,有效提升航天器测控精度。     

船载雷达动态滞后误差修正定轨结果变差问题分析

针对测量船在某型号任务中雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果变差的问题,阐述了动态滞后误差产生的原因及误差特性,分析了全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据标定定向灵敏度、轴系参数等对定轨结果的影响,梳理了历次任务数据处理情况,通过对测量数据与GPS数据的系统误差、随机误差比对残差分析,逐项排查问题,定位了雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果一致性变差的原因,为后续任务动态滞后误差修正提供了依据。     

基于测量船的实时定轨改进方法

为了适应多目标任务的测定轨需求,进一步提高测量船定轨的时效性,对时间序列最优定轨方法进行了研究,分析了定轨工作中涉及的飞行动力学模型,对序贯定轨的过程进行了贝叶斯统计描述。基于工程应用的可行性,采用扩展卡尔曼滤波方法和无迹滤波方法,并对两者进行了改进,在计算上采用平方根扩展卡尔曼滤波方法和平方根无迹滤波方法,在定轨模式上,采用一种新的混合定轨方法。改进后的方法在保持精度的基础上提高了滤波器时间更新效率,模拟数值计算和实战数据验证的结果表明,两种滤波定轨方法均能够在较短的时间内收敛,并达到预期的定轨精度。     

系统差及南纬站对GEO多站测距定轨精度的影响分析

在基于多站测距的GEO卫星定轨中,为了提高卫星的定轨精度,通过仿真分析了测距系统差对定轨精度的影响。阐述了GEO卫星多站测距定轨的原理,分析了系统差的误差源及其修正精度,分析表明系统差综合修正误差在2 m左右;定轨仿真分析了系统差及南纬站对GEO卫星定轨精度的影响。实验结果表明,系统差主要影响GEO卫星切向和外法向定轨精度,南纬站的加入对改善外法向定轨精度作用显著。     

基于锚固站的UT1-UTC预报误差抑制技术

针对导航星座自主定轨中的UT1-UTC预报误差,分析了其对星座定轨的影响,并对预报精度进行了仿真;给出了基于锚固站的定轨算法,并使用Walker12/3/1星座进行了仿真。结果表明:UT1-UTC预报误差对星座定轨精度影响较大,107 ms的预报误差将引入168m的星座位置误差;引入锚固站后,这一影响被有效抑制,抑制效果随锚固站测量精度的提高而增强。     

船载雷达电波折射修正方法误差影响分析

为满足测量船高精度测控模式下对电波折射修正精度的需求,针对测量船采用的高斯分层积分法具有较高精度、但存在计算复杂且不具有实时性的缺陷,提出了一种电波折射误差修正的新方法,将距离折射表示成天顶距离误差和仰角因子的函数关系,解决了测量船实时电波折射误差修正精度差的问题,满足了测量船数据处理的精度需求。     

采用误差传递基函数匹配追踪的测量船误差溯源技术

针对航天测量船外弹道测控系统中影响测控精度的误差源众多、作用机理复杂、测量船现有方法难以从数据残差中自动辨识误差的难题,在给出外测数据轴系参数误差传递模型的基础上,提出了基于误差传递基函数开展匹配追踪的测量船误差溯源方法,通过误差的迭代辨识,匹配误差,定位误差,并准确估计误差值,实现测量船误差的自动识别,提高船载设备误差辨识的效率和精度。仿真分析结果证实了该方法的正确性和有效性。     

Passive Orbit Measurement of Geosynchronous Satellite Based on Four-station's Time Difference of Arrival

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统应用具有重要意义.介绍了四站时差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度.仿真结果表明:当无系统误差时,24h观测数据统计定轨位置误差约为11m,预报1周位置误差约100 m;当存在系统误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4m,位置误差约为120 m,预报1周的位置误差约为200 m.     

同步轨道卫星四站时差统计定轨精度分析

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统 应用具有重要意义。介绍了四站时 差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机 仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度。仿真结果表明：当无系统误差时,24 h观测数据统计定轨位置误差约为11 m,预报1周位置误差约100 m;当存在系统 误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4 m,位置误差约 为120 m,预报1周的位置误差约为200 m。     

空间碎片激光测距应用研究

空间碎片的存在使空间环境日益恶化,已影响到空间活动的安全。国际上很多国家开展了空间碎片探测技术的研究,空间碎片激光测距技术成为一种新的探测手段。首先,概述了国内外空间碎片激光测距技术的发展趋势和现状。其次,在成功获得空间碎片激光测距回波的基础上,研究了激光测距数据联合测角数据单站定轨的方法,仿真计算结果表明,该方法的定轨精度优于单纯光学测角数据定轨的精度。最后,提出一种利用空间碎片激光测距误差来初步测定空间碎片尺度的方法,并分别通过地面靶激光测距实验和空间碎片激光测距实验验证了该方法的可行性,为空间碎片尺度测定提供了一种参考依据。     

重力异常对航天测量船惯导姿态测量的影响与补偿

分析了重力异常产生的原因,根据有害加速度对于惯导系统的影响,建立了基于重力异常的惯导比力误差方程及姿态误差测量模型.结合航行试验分析了影响与应用效果,试验结果表明,高精度的姿态测量系统中必须考虑重力异常的影响,利用该方法可以基本消除重力异常的影响,部分海域可使惯导姿态精度提高约20",对提高航天测量船外测精度具有重要意义.     

基于TDRSS阵列天线的目标跟踪算法

采用基于跟踪与数据中继卫星系统构建的天地一体化遥测、跟踪与指挥系统,不仅能有效地提高遥测、跟踪与指挥的覆盖率、定轨精度、飞行器全程测量和对多目标的同时遥测、跟踪与指挥能力,而且能够完成各类对地观测卫星的高速实时数据回传的任务。与常规的测控系统不同的是,中继星的遥测、跟踪与指挥是在地球这一复杂的背景环境下进行的,因而会受到各种各样的干扰。采用阵列天线对目标进行自适应跟踪可以实现空域滤波,使信号得到加强,干扰得到抑制。采用Matlab软件仿真了中继星对目标星的跟踪过程,并对两种经典的自适应跟踪算法（LMS,DMI）进行了研究。通过分析信号干扰比的变化,比较两种算法的跟踪性能。     

一体化航天测控软件框架研究与关键技术

提高测控软件的实时性、可靠性、可重用性和安全性已成为航天测控通信系统研究与发展中的重要研究课题。探讨了目前航天测控软件存在的不良现状,阐述了建立一体化航天测控软件框架的重要意义;介绍了欧空局任务控制软件框架的设计策略、体系框架和研究进展;提出了一体化航天测控软件框架研究的总体目标和软件框架参考模型;分析了软件框架研究在平台无关性设计、组件/构件集成技术、异构系统间互操作技术、安全技术、可靠性技术、协同工作与调度技术和软件总体技术等方面需要突破的关键技术。     

基于比对分析技术的船载设备故障分析

在某任务数据处理过程中,发现测量船外测设备的测量数据系统差严重超标,基于数据比对分析技术,利用某研究所研制的GPS/GLONASS处理机输出的遥测信道中的GPS信息,发现了船载某测控设备改造后遗留的严重影响测量数据精度的隐患。根据测量船数据处理模型,分析了船载设备误差分量对轨道计算精度的影响,并探讨了如何有效利用观测资料分析船载测控设备测量数据质量,了解设备工作状态,完成问题的分析和故障定位工作。     

空间桁架横梁分布式光纤变形监测与误差修正

空间桁架结构是一种具有低频、密模、非线性等复杂动力学特征的大型挠性空间结构,针对此类结构服役状态的智能辨识对于目前开展高轨深空探测研究具有重要意义。为此,该文提出了一种基于分布式光纤光栅传感技术的空间桁架横梁结构变形监测与反演方法。借助ANASYS有限元分析法,数值模拟得到横梁结构在不同载荷作用下的应变、位移分布特征,研究了基于位移算法的桁架横梁结构变形反演算法,计算得到空间桁架结构不同位置的挠度信息。在此基础上,构建了单边固支桁架横梁分布式光纤变形监测与反演系统,平均相对误差约为2.4%。最后,提出了一种用于横梁结构变形反演精度提升的误差分离修正方法,修正后平均相对误差下降了41.7%。研究结果表明,该文所提方法具有精度高,实时性好等优点,能为及时准确获取空间桁架结构展开形态,实现桁架形态自适应调节与主动控制提供有力保障。     

空间监视雷达高精度实时目标定轨方法

地基空间监视雷达肩负着新目标发现、编目维持、空间事件监视等太空态势实时感知任务。在太空态势实时感知任务中,必须对空间目标进行实时高精度目标定轨。这类任务对实时性和精度要求都很高,传统方法难以满足任务需求。例如,传统的空间目标定轨算法为事后处理,为达到任务的精度要求需要积累多天多圈数据,不能满足此类任务的实时性要求。而传统的雷达目标跟踪滤波算法仅支持单弧段,其精度无法达到应用要求。为此,本文提出了基于高精度空间目标轨道模型和空间目标轨道预报误差协方差传播理论的不敏卡尔曼滤波（UKF）。该方法采用高精度空间目标轨道模型,支持多装备多弧段雷达观测数据,可以很好地解决多弧段滤波中断导致协方差不匹配的问题。根据仿真实验,跟踪三圈后,实时定轨的目标位置精度可以达到百米级,速度精度达到分米级。     

探月卫星同波束干涉测量技术应用研究

探月工程嫦娥4号中继星任务同时搭载月球轨道微卫星,受地面测控资源分配限制,微卫星的轨道测量由地基S/X频段统一测控(TT&C)系统天线(USB)保障。该文通过分析地月转移轨道段中继星、微卫星相对于跟踪测站的几何构型,依托深空干涉测量系统设计实现对微卫星、中继星的同波束干涉测量(SBI)跟踪;发挥中继星测控资源丰富、轨道精度高的优势,获取了微卫星优于1 ns的测角观测量;并应用于微卫星短弧定轨,统计分析表明定轨精度由2 km提升至优于1 km、预报精度由6 km提升至2 km,为微卫星轨道机动后的快速高精度轨道确定与预报提供了有力支撑。