导航卫星双基地SAR几何优选及实测边坡成像

基于导航卫星的星-地双基地SAR（GNSS-BSAR）作为一种新型的地表观测手段,具有重访时间短、覆盖范围广、系统成本低等显著优势。当地面接收机与目标场景距离较近时,由于GNSS-BSAR的分辨率较低,导致目标场景的成像结果与其在同一等距离线上的镜像混叠在一起,无法进行图像解译和形变反演处理。针对以上问题,本文提出了一种基于分辨率设计和等距离多普勒特性分析的导航卫星双基地SAR几何优选方法。该方法在选定实验场景的基础上,进行GNSS-BSAR分辨性能与等距离-多普勒特性的多目标联合优化,选定能够避免镜像模糊现象的导航卫星辐射源,实现GNSS-BSAR几何构型优选。基于以上方法,在重庆边坡地区设计GNSS-BSAR实验,成功获取了无镜像模糊的实测边坡成像结果,验证了几何优选方法的有效性。      

基于MFC和MATLABGUI的卫星导航设备智能测试系统研究

在分析卫星导航设备技术指标测试方法的基础上,本文提出了一种基于 MFC 和 MATLAB GUI 技术的卫星导航设备智能测试系统。该系统具备定位数据采集、首次定位时间测试、 定位数据实时处理、更改精度计算统计算法、多设备并行测试等功能,通过更改接口协议可实现对北斗、GPS、GLONASS 等各类卫星导航设备的测试。     

多星座卫星导航对抗测试系统设计与实现

对卫星导航设备进行导航对抗性能测试,实现测试场景的可重复和可控性,需要在暗室内实现对外场测试环境的仿真,模拟卫星星座信号和各个来向的干扰信号。针对测试需求,设计了一种基于导航暗室的多星座卫星导航对抗测试系统,能够模拟多星座卫星导航信号和干扰信号的空域特征,仿真卫星信号及干扰信号的分布场景,在时间上能覆盖导航卫星星座的整个信号周期,在空间上可模拟接收信号的来波方向及静态、动态空间特性。     

多项式模型在导航卫星钟差预报中的应用研究

为了解决导航卫星钟差预报精度随时间不断衰减问题,提出了基于多项式的卫星钟差预报模型优化方法。该方法通过优化预报采用的数据资料长度和多项式模型阶次,实现了高精度的卫星钟差短/中/长期预报。为验证该方法的可行性和有效性,利用实测的COMPASS导航卫星钟差数据进行钟差预报精度分析。结果表明,当多项式模型满足资料长度和模型阶次的最佳配置时,可有效解决导航卫星钟差预报精度随时间不断衰减的问题。     

一种前视红外视觉导航连续跟踪导航区选取方法

针对飞行器前视红外视觉导航技术中导航区选取这个关键问题,提出一种实用的连续跟踪导航区选取方法。首先对前视红外视觉导航任务进行了分析,总结了常用的4种导航模式;然后针对连续跟踪导航任务,通过图像方差计算、连续直线特征检测、Frieden灰度熵分析,设计了一种粗选、精选与稳定性分析相结合的导航区选取方法,给出了方法的基本原理、实现步骤及选取流程图;最后结合典型场景图像数据进行了仿真实验,验证分析了该方法在连续跟踪导航区选取上的有效性、实用性及适应性。     

一种基于数据融合的WSN节点部署策略

采用非均匀的方法部署节点,提出了一种基于数据融合的节点部署策略.针对节点数据采集率恒定的圆形网络场景,根据避免能量空洞以及降低数据冗余度的思想部署传感器节点,通过该策略使得网络达到次级能耗均衡.仿真结果表明该方法能够缓解能量空洞问题,延长网络生命周期.     

一种基于概率图模型的多时相SAR相干变化检测方法

相干变化检测(CCD)利用重轨SAR数据对场景中表现为低相干特性的变化区域具有良好的检测性能,然而场景中诸如植被、阴影、强散射旁瓣、低散射等区域也呈现低相干特性,对检测结果造成干扰,尤其在高波段SAR CCD中,对检测效果影响更加明显。该文利用多时相SAR数据形成的相干变化差异图像(CCD图像)建立概率图模型,提出一种多时相CCD处理方法。该方法以多时相CCD图像作为观测量,通过选取合适的参与处理图像数量及优化场景中变化区域的分类,计算目标变化区域的后验概率,可有效减小低相干干扰区域造成的影响。仿真和实测数据结果验证了该方法的正确性和有效性。     

GBAS数据回放系统技术研究及实现

随着全球导航卫星系统（GNSS）地基增强系统（GBAS）在机场的长期使用，能够实现回溯历史数据、模拟卫星系统故障、进行GBAS运行性能的验证分析和问题定位，就显得很有必要，而如何使用GBAS系统记录的历史数据是实现以上功能的先决条件。通过研究实现了一套针对于GBAS原始数据的数据回放系统，方便了GBAS系统后期历史场景复现、问题定位和系统的性能验证和分析。     

基于北斗三号卫星的铁路环境场景辨识方法研究

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)在铁路上的应用减少了传统列车定位技术对轨旁设备的依赖，降低了列车定位成本。铁路沿线的建筑物、路堑等环境对GNSS信号传播的阻挡和反射给列车的位置估计带来不确定性，降低GNSS定位性能。将遮挡程度用天空遮挡特性(Feature of Sky Occlusion, FSO)表示，FSO是使用卫星的方位角、高度角和信号强度估算的参数，反映了GNSS定位的降级程度和性能水平，可以作为定位性能评估和环境场景辨识以及进一步改善定位性能的指标。在GPS卫星数据的基础上增加了北斗三号卫星，提出了一种基于FSO和可见星的动态时间规整匹配方法。建立铁路场景的FSO参数模型库，将大量的历史铁路沿线GNSS观测数据应用于场景区段FSO建模，利用动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)算法将场景区段的FSO参数模型与FSO模型库进行匹配。利用了北京三家店站现场实验数据进行算法验证，验证结果表明基于DTW算法的场景匹配方法可以有效辨识铁路场景的类型。     

卫星导航中的一种实用权重估算模型

本文对卫星导航中的权重估算模型进行研究,通过分析卫星导航中的误差特点,利用有限数据建立误差的估算模型,在不消耗额外资源的同时得到卫星的权重,提高了卫星导航稳定性stability和可靠性。用软件实现估算模型并进行试验验证,证明了该估算模型的可行性和有效性。     

基于导航卫星的InBSAR信号处理与实验验证

基于导航卫星的干涉双基地SAR(InBSAR)系统采用在轨的导航卫星作为照射源,通过共享导航信号实现雷达与导航功能的信号级融合,具备时间、空间同时双连续形变监测能力。本文讨论了高自由度对大幅度提升该系统多角度成像、多基线干涉与层析性能的物理机理。由于导航卫星自有的同时可见多星、多星座的特点,基于导航卫星的InBSAR具有系统自由度极高的优势。本文同时总结并分析了图像融合、三维形变和层析成像等信号处理算法。最后对近年来相关领域的最新研究进展进行了综述和分析,指出了该项技术的后续发展方向。     

平地假设与残余运动误差对机载重轨干涉SAR系统性能的影响分析

对合成孔径时间长、方位空变误差大的重轨干涉SAR 进行成像时,为简化时域算法模型而引入的平地假设和由导航系统精度而引入的残余运动误差会对成像及干涉测量产生影响。该文针对平地假设引入的高程误差和导航系统精度引入的残余运动误差进行了系统分析,对其在单次航过中引入的成像距离历程误差进行建模,从理论上分析了其对平面定位、干涉相位及DEM 精度的影响,最后通过仿真及实测数据实验验证了理论分析的正确性。该文的分析结论为机载重轨干涉SAR 系统设计和信号处理提供了理论依据。      

一种改进的基于DEM的机载重轨干涉SAR运动补偿算法

该文研究了基于DEM(Digital Elevation Model)的高精度重轨干涉SAR运动补偿算法。分析了平地假设及波束中心近似造成的残余运动误差的影响,表明对重轨干涉SAR系统进行基于DEM的高精度运动补偿的必要性。分析了对外部DEM数据精度要求,指出利用低精度DEM数据进行精确运动补偿获取高精度DEM数据的可行性。针对现有基于DEM运动补偿算法的不足提出改进算法。该算法根据载机轨迹偏移和地形起伏自动调节参数,可实现精确且高效的运动补偿。对X波段重轨干涉SAR数据进行运动补偿处理,验证了该算法的有效性及其在精度和效率两方面相比于现有算法的优势。     

Stochastic Estimation of Ephemerides of Navigation Satellites in Perturbed Orbits

The errors of navigation satellite ephemerides are one of the key factors to determine the accuracy of satellite navigation. To improve the accuracy of ephemerides calculation, modern satellites are equipped with inter-satellite measurement equipment. However, random interference is inevitably present in the data transmission path and it is necessary to minimize its effect. To perform this task, it is proposed to use the stochastic estimation of ephemerides of navigation satellites that are moving along disturbed orbits in the form of a procedure of parametric optimization based on the minimization of the additive set of two functionals. The optimization of the first functional provides the minimum of uncertainty in the estimation of ephemerides. The optimization of the second functional provides the minimum of the norm of the vector of orbital parameters variations in the current time interval. To illustrate the effectiveness of the proposed approach, a numerical simulation of the satellite constellation’s ephemerides estimation was carried out for the corresponding trajectory perturbations. The simulation results illustrate the possibility to determine the ephemerides of navigation satellites with the accuracy within units of meters based on the approach considered that uses the noisy inter-satellite measurements.     

地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨

下一代导航系统拟纳入低轨卫星（LEO）作为增强和备份。研究了地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨（POD）理论与方法，基于实测国际地面站（IGS）和低轨卫星星载GNSS数据，通过建立高精度动力学模型和观测模型，根据全球测站和区域测站两种情况进行了导航星与低轨星的联合精密定轨试验。结果表明，联合定轨可同时获得导航星和低轨星厘米级的定轨精度。低轨星作为高动态天基测站，对导航星定轨精度的提升程度可达20%~90%。     

基于Fourier-Mellin变换和相干系数法的重复轨道干涉SAR图像配准新方法

相对于单轨双天线InSAR系统,重复轨道InSAR系统由于轨道不能完全平行,导致InSAR图像对间存在夹角,使其配准更为困难。该文针对非平行重复轨道的InSAR问题,提出了一种结合Fourier-Mellin变换和相干系数法的InSAR图像配准算法,对存在夹角的SAR复图像对进行精确配准。该方法用于粗配准时,通过引入非线性图像幅度变换预处理,克服了Fourier-Mellin变换无法直接处理SAR图像对幅度分布动态范围大且不均匀的问题,而用于精配准时,通过引入相干系数法,精确估计了复图像对之间存在的微小角度。以SIR-C/X重复轨道的X波段SAR数据为例,详细比较了传统相干系数配准算法和该文算法在配准精度和计算时间上的差异,从而验证了算法的有效性。     

面向高轨航天器的北斗导航特性分析

利用卫星导航信号实现高轨航天器的自主定轨与导航已成为当前国内外的研究热点,高轨星载导航接收机面临可见卫星数少、接收导航信号微弱、动态性较大等问题。针对以上问题,分析了高轨环境下星载导航接收机获取到的信号功率、可见星数、DOP值及多普勒频移状态。首先建立了北斗星座模型与高轨航天器动力学模型,构建星间测距链路,对高轨卫星的可见性进行了仿真分析,结果表明当星载接收机功率为-177 dBw时,可见星数能达到4颗以上,能满足定轨需求;然后对高轨卫星的定轨精度进行了仿真,DOP值的均值为15.657 8;最后对导航卫星和高轨卫星之间的多普勒频移进行了分析,仿真的多普勒范围为±14kHz。相关研究结果可支撑高轨航天器星载接收机的开发。     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

Data synchronization with timing

This paper proposes and analyzes data synchronization techniques that not only resynchronize after encoded bits are corrupted by insertion, deletion, or substitution errors, but also produce estimates of the time indexes of the decoded data symbols, in order to determine their positions in the original source sequence. The techniques are based on block codes, and the estimates are of the time indexes modulo some integer T, called the timing span, which is desired to be large. Several types of block codes that encode binary data are analyzed on the basis of the maximum attainable timing span for a given coding rate R (or, equivalently, redundancy ρ=1-R) and permissible resynchronization delay D. It is found that relatively simple codes can asymptotically attain the maximum timing span among such block codes, which grows exponentially with delay, with exponent D(1-R)+o(D). Thus, large timing span can be attained with little redundancy and only moderate values of delay     

BD-2几何精度因子仿真分析

＂北斗二号＂卫星导航定位系统（简称BD-2）是我国自主研制的新一代卫星导航系统。基于STK软件建立了BD-2的星座模型,并着重从星座的整体覆盖性能、对于我国境内及我主要战略方向的覆盖情况、星座中三种卫星对于GDOP的影响情况和星座的冗余性四个方面进行了仿真分析。针对仿真分析中发现的问题和不足,提出了完善BD-2的几点建议。