导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法

为验证长合成孔径时间下地球同步轨道合成孔径雷达对地成像的机理,采用北斗3号IGSO导航卫星作为照射源,地面静止接收的星地双基构型进行等效性验证。针对导航卫星信号特点和星-地双基合成孔径雷达面临的时间频率同步难题,提出了一种基于回波数据估计导航卫星测距码延迟误差,并进行误差修正的星地双基地合成孔径雷达回波数据时频同步误差估计方法。该方法首先根据导航卫星脉冲重复频率对一维直达波信号和反射波信号进行了二维划分,保留了整个采集信号的完整性,通过直达波信号距离向匹配滤波获得非理想采样环境下正确的峰值位置序列,并利用此峰值位置序列完成直达波信号和反射波信号的时间同步误差补偿以及本地测距码的修正,解决了北斗3号IGSO导航卫星星地双基合成孔径雷达成像过程中存在时间同步后距离脉压信号包络分布与理论推导模型失配的问题;然后利用修正后的本地测距码对直达波信号匹配滤波获得直达波峰值相位矢量;最后利用此峰值相位矢量对反射波信号进行频率误差补偿和成像处理。实测数据的处理结果验证了所提方法的有效性。     

光束漂移对光电测距瞄准误差的影响及其对策

通过分析光束漂移对光电测距瞄准误差的影响，作者认为，只要测距仪光发射系统存在空间相位分布不均匀，测距的瞄准误差就是不可避免的，减小这种的根本方法是限制空间相位分布不均匀度，其次是选择大气湍流弱的时间进行观测。     

相位法激光测距的实现

介绍了相位法激光测距基本原理,详细论述了相位差的自动数字测量方法及其引起的误差.对单次检相的精度、频率漂移、大气折射率等对测距误差的影响进行了分析并提出了具体解决方法.实现结果表明,采用相位法测距精度可以达到±(5 mm+5×10-6D).     

基于TinyOS的TDOA测距误差修正方法

为进一步提高传感器节点间距离的测量精度,分析了基于TinyOS的TDOA测距方法的误差来源,提出了路径平均温度补偿、时间因子补偿和位同步补偿等误差修正方法,建立了以最小二乘法为基础的误差修正数学模型. 实验结果表明,修正算法及所建立的数学模型能有效抑制测量误差,提高测量精度.     

无人系统多模态视觉感知单元测试与评估方法的研究

提出一种通用的基于视觉传感器的无人系统多模态视觉感知平台的测试与评估的方法,研究了可见光波段和红外光波段下的动态测距实验与复杂光变测距实验. 整个过程采用基于北斗卫星实时授时的时间同步技术和真值采集设备,输出带有时间戳的无人系统多模态感知单元的测量数据和真值数据,并保证了不同设备之间的时间同步误差小于10 ms. 最后,对比测量数据和真值数据,给出测试设备的性能与功能的量化评估. 实验结果表明,该测试评估方法有效地获取了真值,并进行了时间同步,满足实际的需求,具备推广性.     

可变性能位同步电路的设计及其实现

介绍了传统的数字锁相环提取位同步信号的原理,提出了一种改进的可变性能位同步电路FPGA实现方法,该方法首先通过相位比较器得到接收码元序列与本地位同步信号之间的相位差,根据相位差来控制K计数器的计数,由计数器去控制减加脉冲数.通过设置计数器的K值,可改变电路的最大相位误差及同步建立时间等性能.     

卫星系统星间链路通信的安全性研究

分析了卫星系统星间链路的类型、用途、通信和测距方法，探讨了星间链路通信安全的组密钥管理，并在现有安全方案的基础上，提出了密钥管理的改进措施。     

星间测向在提高星座自主性中的应用

实现导航星座的自主定轨对提高星座自主性具有主要意义。分析了基于星间测距的导航星座定轨方法存在的缺点，提出了利用改进Kalman滤波融合星间测距测向信息的自主定轨方法。利用GPS（global position system）星座的IGS（International GPS services）精密轨道模拟星间测距测向数据，仿真结果表明该方法能够有效提高定轨的精度和稳定性。     

多芯片小数分频锁相环输出信号相位同步设计

为了在多通道射频（RF）通信系统中,实现多个收发器芯片或单个收发器芯片上的锁相环（PLL）相位同步,提出小数分频PLL输出信号相位同步算法. 设计相位累加采样点数选取算法,算法选取的采样点数用于累加参考时钟欠采样的PLL输出信号与数控振荡器（NCO）产生的参考信号经三角运算的结果,以消除高次谐波分量,并有效降低相位差计算结果的误差. 根据相位差的计算结果反馈调节PLL内 delta-sigma 调制器(DSM)输入的小数分频比,线性调整PLL输出信号的相位,实现多个PLL输出信号相位与参考信号相位同步. 通过仿真验证算法的正确性,且最终相位同步后的相位误差为0.35°,完成同步所需的时间为210 ms.     

基于DDS和DSP的一种新的激光测距方法

本文在传统的相位法激光测距原理的基础上,提出了一种把直接数字频率合成(DDS)技术和数字信号处理(DSP)技术相结合的新的相位激光测距方法。本文介绍了这种测距的原理、组成结构、测量过程、性能及误差。     

Research on inter-satellite measurement technique in high dynamic environment

An improved measurement algorithm, based upon the theory of two-way time transfer (TWTT), is proposed to measure satellites with high speeds. The algorithm makes theoretical analyses and corresponding deductions on a relative motion model of two satellites, and eliminates the measurement error caused by the equipment delay when a satellite moves at a high speed. Theoretical analysis and simulation results demonstrate that in comparison with the conventional TWTT algorithm, the proposed algorithm can significantly enhance the measurement accuracy of the inter-satellite ranging and time synchronization, and the algorithm is more effective with the relative velocity between the satellites and transmitting delay becoming larger.     

傅里叶相位差谱在卫星目标图像检测中的应用

提出一种利用序列图像傅里叶相位差谱的特征检测卫星目标的算法. 欲跟踪的卫星目标往往淹没在星海中,仅仅依据星体特征检测出目标很繁琐,也很困难. 从傅里叶变换的相谱差异特性出发,将序列图像相邻2帧图像中的前一帧图像通过相谱补偿后与后一帧图像对比,检测出奇异的卫星目标,再利用帧差法剔除伪目标,给出跟踪目标的运动轨迹. 同时,为了提高该算法的抗噪声能力,针对遇到的实际情况提出基于二维直方图改进的图像二值化算法. 通过实验验证了该算法的可行性,结果表明,所提出算法的检测误差与人工捕获相比不超过1个像素.      

利用X射线脉冲星的星间差分联合定位方法简

Relative navigation traditionally using inter-satellite links demands higher inter-satellite time synchronization, and has no ability of absolute positioning and timing. In this paper, we propose a relative navigation model of X-ray pulsar-based co-localization. The main satellite receives the radiation pulse signal from X-ray pulsars, and sends the arrival time and individual pulse's feature to adjacent satellites through inter-satellite links. Then by detecting the inter-satellite time difference of X-ray pulsar signals we can establish the location equation to find the inter-satellite relative position. We deduce the error correction equation of the pulse TOA prediction model and analyze the identifiability of individual pulses of the pulsar. The method proposed in this paper is less influenced by the TOA prediction model, ephemeris error, etc. It is helpful for achieving on-line self-adaption correction of the TOA prediction model and combined orbit determination of satellite constellation.     

结合啁啾信号的水下传感器网络时间同步算法

提出了一种结合啁啾信号时间同步(CCS-Sync)算法,以提高水下传感器网络时间同步性能.在物理层,使用一种结合啁啾信号的序文结构来估计多普勒规模因子.更进一步,提出一个新的由2个阶段组成的信息交换机制.在粗同步阶段,信标节点通过广播去同步普通节点.在此基础上,同步机制通过2次线性回归来估计时钟相位和频率频移.通过这种算法,可以利用移动节点的多普勒效应来减少同步误差,而且仿真实验证明了CCS-Sync算法的良好性能.     

Research on Synchronization Technology of DSSS Signal Based on UQPSK

In communication systems operating over satellite links,increasing requirement is now being made of unbalanced quaternary phase shift keyed(UQPSK)signals.The signal format is a QPSK signal in w here the tw o orthogonal components of the carrier have unequal pow er and are modulated w ith independent binary data streams of different rates.This transmission scheme is most useful w hen the data of tw o different sources w ith possibly varying rates have to be transmitted in the same frequency band.This feature can be applied to solve the problem of parallel transmission of inter-satellite link(ISL)ranging signal and data information.The direct sequence spread spectrum(DSSS)signal based on UQPSK is introduced into inter-satellite link communication system of navigation satellites.The research is focused on synchronization technology of UQPSK DSSS signal and design of synchronization loop.The establishment of communication system proves the correctness of the synchronization loop.     

地球区域性探测卫星系统研究

根据区域性探测卫星系统的特点,提出了利用太阳同步轨道间歇性区域性覆盖特定区域的轨道设计方案,利用太阳同步轨道卫星能够在理想的光照条件下,对地面目标进行可见光观测这一特点,理论上分析了太阳同步轨道的轨道特性;然后用Satlab仿真软件设计太阳同步轨道的高度、仰角和卫星初始相位等相关参数,并给出了卫星在目标区域的覆盖形状及在不同仰角条件下的覆盖时间,最后设计了一条适合此轨道设计的链路方案。     

一种基于相位差分的GPS比特同步方法

为了解决较大频偏下GPS导航信号的比特同步问题，提出了一种基于相位差分的比特同步方法.通过对相关器输出的相邻数据的相位差分进行统计，得到相位差分最大的位置，即比特边界的位置，从而实现比特同步.采用频偏补偿的方式对同步方法进行优化，较大地提高了在极大频偏下的比特同步性能，并且可以同时得到信号的精确频偏估计.经过理论推导和仿真验证，该方法不仅在频率同步的情况下具有很好的检测性能，而且解决了以往方法在频率未同步的情况下无法进行比特同步的问题.     

Dual transponder ranging performance in the presence of oscillator phase noise

A dual transponder carrier ranging method can be used to measure inter-satellite distance with high precision by combining the reference and the to-and-fro measurements. Based on the differential techniques, the oscillator phase noise, which is the main error source for microwave ranging systems, can be significantly attenuated. Further, since the range measurements are derived on the same satellite, the dual transponder ranging system does not need a time tagging system to synchronize the two satellites. In view of the lack of oscillator noise analysis on the dual transponder ranging model, a comprehensive analysis of oscillator noise effects on ranging accuracy is provided. First, the dual transponder ranging system is described with emphasis on the detailed analysis of oscillator noise on measurement precision. Then, a high-fidelity numerical simulation approach based on the power spectrum density of an actual ultra-stable oscillator is carried out in both frequency domain and time domain to support the presented theoretical analysis. The simulation results under different conditions are consistent with the proposed concepts, which makes the results reliable. Besides, the results demonstrate that a high level of accuracy can be achieved by using this oscillator noise cancelation-oriented ranging method.     

基于参数解析的Ad Hoc网络时隙同步方法

为了在采用时分多址接入(TDMA)的Ad Hoc多跳网络中实现时隙同步，提出了一种基于网络内部参数解析的时隙同步方案.该方案可概括为全网时间同步和保护带设定两个方面.通过给出的网络初始时间同步、网络时间同步跟踪和时间主备份节点的动态选取方法来实现全网的时间同步.基于物理层的参数解析，分析了传播时延和信号收发处理时延对于时隙同步和保护带长度设置的影响，给出了设置保护带长度的推导公式.仿真结果表明，该方案具有比较小的时间同步偏差，能够快速的实现整个网络的时隙同步，可应用于基于TDMA的Ad Hoc网络.     

微小卫星编队的星间测距系统设计及精度分析

提出了不依赖于GPS的小卫星编队星间测距方法.为满足编队卫星小型化任务的需求,该系统在不增加硬件的情况下,将测距功能集成于原有的星间通信设备上,实现同一星间链路下通信、测距功能的一体化.该方法以传统应答机模式为基础,将信号往返于两星间的传输延时转换为距离,通常精度仅能达到几十米,为将精度进一步提高,分析影响测距精度的原因,提出概率补偿算法,并得到了在不同的风险概率下,达到不同精度时卫星所要发送的测距包的理论公式,使得系统的测距精度可以提高一个数量级.