一种卫星通信天线自动对准方法

为了满足卫星通信天线快速对星的需要,提出了一种自动对准的方法,并对其原理进行了介绍。该方法通过设置目标角度,捕获,扇扫,精对准四个步骤逐渐使天线对准卫星,每一步通过判断阀值确定天线的方位和俯仰,确保天线接收信号达到最大,最终实现精确对准。通过多种站型自动对星实例证明该方法在工程应用中得到广泛应用,对星速度控制在可接受范围内。     

车载低精度INS/GPS大方位失准角线性对准研究

在应用低精度微机电系统-惯性测量单元(MEMS-IMU)和全球定位系统(GPS)的车载组合导航中,由于IMU的精度问题,无法通过传统的解析方法实现方位失准角的粗对准,造成了大方位失准角问题。该文通过变换状态量,用方位失准角的两个三角函数代替方位失准角作为状态量,建立了新的线性系统方程,统一了精对准和粗对准的过程,避免了粗对准切换到精对准时状态间的协方差信息损失。完成了车载导航试验。结果表明,本初始对准方案在低精度的组合导航中能将对准精度控制在1°以内。     

基于北斗双模终端的散射天线对准系统

针对散射通信车载站天线对准问题,开发了基于北斗双模终端的天线对准系统。该系统通过北斗定位定向获得通信车载站经纬度和车体方位,根据两端通信车载站的经纬度计算出通信方位角,输出天线控制信号驱动天线指向通信方向,实现了通信系统的天线一键对准。与现有的基于电子罗盘的散射天线对准系统进行对比分析,指出其存在对准速度慢、精度低的问题。试验与使用结果表明,该天线对准系统对准时间缩减到10 min以内,对准后可进行勤务话互通,操作更加便捷。     

一种双天线辅助的两段连续式对准以及误差分析

针对低精度微惯性测量单元/全球导航卫星系统 (IMU/GNSS)松组合导航系统中初始方位难以精确得到和行进间航向容易发散的问题,该文设计了一种双天线辅助的两段连续式对准方法。首先分析了初始方位误差对航向精度的影响;其次,由于GNSS测向系统精度高、无姿态漂移误差的特点,基于双天线基线矢量推导了一种最小二乘算法的测姿模型,进行初始对准;最后针对行进间对准,研究扩展了基于航向差值的1维量测以抑制航向发散。设计试验探讨了双天线基线矢量对初始对准与行进间航向精度的影响,改进方法可以使得初始方位误差优于0.7°,行进间航向能够更准确地被跟踪。针对目标的初始对准与行进间对准,双天线可提供辅助信息,其效果优于单天线IMU/GNSS的组合,且方法计算量适中。     

一种双天线辅助的两段连续式对准以及误差分析

针对低精度微惯性测量单元/全球导航卫星系统(IMU/GNSS)松组合导航系统中初始方位难以精确得到和行进间航向容易发散的问题,该文设计了一种双天线辅助的两段连续式对准方法.首先分析了初始方位误差对航向精度的影响;其次,由于GNSS测向系统精度高、无姿态漂移误差的特点,基于双天线基线矢量推导了一种最小二乘算法的测姿模型,进行初始对准;最后针对行进间对准,研究扩展了基于航向差值的1维量测以抑制航向发散.设计试验探讨了双天线基线矢量对初始对准与行进间航向精度的影响,改进方法可以使得初始方位误差优于0.7°,行进间航向能够更准确地被跟踪.针对目标的初始对准与行进间对准,双天线可提供辅助信息,其效果优于单天线IMU/GNSS的组合,且方法计算量适中.     

加表斜坡零偏对惯导初对准的影响及补偿研究

研究发现当捷联惯导系统(SINS)进行卡尔曼滤波精对准或动基座对准时,惯性器件的斜坡性误差对其初始对准的精度有影响,特别是对于采用石英挠性加速度计的惯导系统在预热不充分期间进行初始对准很可能会出现较大误差。该文分析了惯性器件斜坡性误差对SINS初始对准的具体影响,指出要获得较高的方位初始对准精度除要求等效东向陀螺漂移小外,在对准期间还要保证等效北向加速度计零偏也足够稳定。通过试验对加速度计斜坡零偏进行了建模、补偿,试验结果表明补偿后方位对准精度有明显提高。     

一种基于正弦波磁光调制的空间大范围方位自动对准方法

针对基于正弦波磁光调制的方位对准系统存在方位失调角对准范围小的问题,在阐述了方位对准原理、分析磁光调制后混合信号成分的基础上,提出了一种空间大范围方位自动对准方法。通过磁光调制前后交流信号(AC)的相位对比得出了判断失调角正负的方法,利用方位对准系统中下仪器的初始架设位置和转动方式实现了初始光强的自主测量,在此基础上利用大角度范围内采集的磁光调制后的直流信号(DC)建立了粗略失调角的计算模型,并详述了具体实现方案,下仪器在粗略失调角信号的控制下逐渐转动至小角度范围内。之后,利用磁光调制后采集的交流信号实现了小角度范围内失调角的精确测量,两个模型紧密配合保证了空间大范围方位自动对准。仿真结果表明,提出的方法理论上可以实现-90°～90°范围内较高精度的自动对准,有效扩大了方位失调角的对准范围,解决了传统的方位对准范围小的问题。     

激光自动对准系统中快速反射镜机构研究

针对激光自动对准系统,开展了快速反射镜机构研究.利用2个直线步进电机,分别驱动2对楔块,通过楔形摩擦副实现快速反射镜的两维转动,应用楔块角度自锁,实现快速反射镜对光轴的精密调整和精度保持.为保证激光对准系统工作时,对准激光经快速反射镜后能始终返回CCD视场内,确定快速反射镜的工作转角范围:方位为±6.975′,俯仰为±...     

基于北斗的散射通信一键开通技术研究

基于北斗的定位定向和位置信息交互机制实现散射通信两端的初始方位对准,适用于散射信号的信号捕获方法用于接收信号的搜索,通过检测衰落信道条件下接收信号中值进行天线角度的细对准,从而精准确定最佳信号接收角度,设计对控信令实现天线自动对准、信令波形至业务波形的无缝切换,无需人工操作。该技术方案经济实用,进行了多次试验验证,均取得了良好的通信效果和用户体验。     

基于μC/OS-II的散射天线对准系统的设计与实现

针对散射通信系统开通自动化程度较低的问题,提出了一种基于μC/OS-II的散射天线对准系统的设计方法.描述了散射天线对准系统的硬件和软件体系结构,介绍了适应散射天线对准的算法设计及对准流程,重点说明了软件系统中的任务规划和任务间通信机制,实现了散射通信系统中的天线自动对准.解决了以往手动进行天线对准时效率低、精度差的问题.     

基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准技术

针对摇摆基座的粗对准问题,提出了一种精度更优的粗对准方法。根据三维坐标矢量与旋转四元数间的内在关系,基于Wahba问题的求解原理,将双观测矢量的最优姿态阵求取问题归结为一个典型三角函数最大值的求解问题。阐述了Wahba问题的求解原理,分析了Wahba问题与最优四元数估计法的关系,剖析了最优四元数估计算法的复共线性,设计了基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准方案,并与传统TRIAD算法和最优TRIAD算法进行了应用比较。蒙特卡洛500个样本的仿真结果表明,采用基于最优四元数估计的粗对准法的方位姿态估计精度远优于TRIAD算法和最优TRIAD算法,能使方位失准角的变化幅值控制在角分级,在此基础上能更好实现摇摆基座下惯导系统精对准。     

Interferometric alignment of the X-SAR antenna system on the spaceshuttle radar topography mission

The on-orbit alignment of the antenna beams of both the X-band and C-band radar systems during operations of the shuttle radar topography mission/X-band synthetic aperture radar (SRTM/X-SAR) was a key requirement for achieving best interferometric performance. In this paper, we consider the X-SAR antenna beam alignment in azimuth. For a single-pass cross-track SAR interferometer, we establish the relation between yaw and pitch misalignment of the antenna beams and the resulting relative shift of the Doppler frequency bands. This relation is used to provide solutions for the mechanical adjustments of the outboard antenna and electronic beam steering to correct for azimuth misalignment. Furthermore, the effects of the X-SAR effective outboard antenna pattern on the azimuth beam alignment are analyzed. As a result, a so-called "relaxing" factor is derived, which increases the limit for the difference in antenna azimuth angle with respect to the requirement on spectral overlap, and hence spatial interferogram resolution. However, we also show that the alignment requirement is driven by the constraint on decreasing the azimuth ambiguity-to-signal ratio (AASR) for the effective outboard antenna pattern to reduce the resulting additional height error. The strategy for misalignment determination and correction is presented, and results of the analysis of the in-flight X-SAR antenna beam alignment are discussed     

一种基于IMU 的机相扫雷达阵姿测量方法

从高精度机相扫雷达的需求出发,分析了传统阵面测角方式的缺陷。论述了以高精度惯性元件构成的惯性测量单元(IMU),在雷达天线阵面测角功能上的工作原理和实现算法。提出了将转台伺服方位信息作为IMU 的量测对象,进行精确对准的方法,达到减小角度误差的发散速度的目的,从而满足系统对天线阵面的测角精度要求。仿真实验验证,结果与要求一致。     

某测量雷达天线座轴系设计与精度测量

本文针对精密测量雷达的特点,对二维天线座的方位轴系和俯仰轴系进行详细设计,并重点分析方位和俯仰轴系精度误差对雷达测角误差的影响。进一步分析影响方位轴铅垂度、方位轴与俯仰轴垂直度的因素,对每个因素的误差进行数值分配,并通过加工制造和装配进行精确控制,从而满足总的误差分配指标要求。文章提出方位轴系和俯仰轴系精度测量方法,并据此实测两轴系精度数据,通过对比精度分配理论数值和实测数据,验证了理论计算和测量方法的可行性。     

摇摆状态下车载捷联惯导系统初始对准方法研究

为了减小车载捷联惯导系统动态条件下的粗对准误差,使系统顺利进入精对准和导航阶段,对车体摆动干扰的特点进行了分析,提出一种补偿摆动误差,提高粗对准精度的方法;采用捷联惯导系统误差模型和卡尔曼滤波器,实现摇摆状态下车载捷联惯导系统精对准.仿真结果表明,补偿摆动误差后,基本消除车体摆动干扰,得到与静基座粗对准相当的结果;摇摆状态下精对准估计精度与静态估计结果基本一致,从而证明该对准方法的可行性与有效性.     

干涉仪测向基线组合方式选取依据初探

针对相关干涉仪测向查表算法,以均匀5圆阵为例提出了3种基线组合方式:固定基准法、最长基线法和最短基线法。建立相关干涉仪测向仿真模型,通过仿真分析了3种基线组合方式对测向精度的影响,包括测向精度随频率的变化、测向精度随方位角的变化和测向模糊3个方面。得出最长基线法具有最高测向精度以及最小相位容差,最短基线法具有最低的测向精度和最大的相位容差,固定基准法性能居中且测向误差对方位角更加敏感的结论。从而对基线组合方式的选取提供理论依据。     

车载捷联惯导系统粗对准中摆动误差补偿研究

分析了在风吹或地面松软等情况下,车体摆动干扰的特点,提出了一种车载捷联惯导系统补偿摆动误差,实现粗对准的方法:利用加速度计输出信息修正陀螺信号,然后采用修正后的陀螺信息和加速度计的平均信息,实现初始粗对准。仿真结果表明,该补偿方法基本消除了车体摆动干扰影响,补偿后的粗对准结果与静基座粗对准结果相当,从而在车体摆动情况下缩短了精对准时间,提高了对准精度。     

基于强跟踪GHF的里程计辅助SINS动基座对准研究

为提高车载捷联惯导系统动基座初始对准精度,提出了一种强跟踪降维高斯-厄米特非线性动基座初始对准算法。里程计辅助捷联惯导粗对准后水平姿态误差角为小角度,里程计辅助捷联惯导动基座对准模型简化为大方位失准角非线性模型,采用降维高斯-厄米特滤波(GHF),以少数非线性状态积分点估计整个系统状态,减少计算量,应用强跟踪滤波,提高系统对突变的滤波状态的跟踪能力。实验表明,应用强跟踪降维高斯-厄米特滤波提高了动基座初始对准精度,减少了计算量,提高了滤波的稳定性。     

基于四元数的SINS静基座大方位失准角误差建模

针对经典大方位失准角条件下捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准模型不能精确表达姿态误差的传播特性,依据惯导系统姿态的旋转矢量表示法,提出了基于四元数微分方程推导的姿态误差模型,模型最终的表达也由欧拉角微分方程给出。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的静基座对准试验表明新的姿态误差模型对方位角失准角范围要求由10°内放宽到25°内,提高了在大方位失准角条件下初始对准的精度,表明模型的准确性有明显提高。