提高航天测量船定轨精度的途径

在“神舟”任务中,航天测量船的定轨精度直接影响着整个地面测控系统的完成质量。 在分析研究测量船误差源对近地近圆轨道确定影响的基础上,提出了提高海上定轨精度急需 解决的问题及研究方向,建立了测速数据的船姿船速修正模型,设计了自适应信息检测 算法,实现了测量船复杂误差的精确仿真并基于次序统计量研究了初轨根数的选优问题。这 些技术的应用使初轨计算半长轴外符合精度提高了3倍,为提高测量船定轨精度发挥了重 要作用。     

大气折射引起的卫星测控系统速度误差分析

由于大气各高度层介电特性的不均匀性,无线电波沿地空链路传播时会产生折射效应,为卫星的定轨测控系统引来不同程度的折射误差. 针对单频单站卫星系统的定轨方式,给出了基于多普勒频移测速原理的高精度速度误差修正算法,并与基于距离误差变化率原理的测速算法和实测数据进行了比较,验证了算法的准确性. 利用修正算法分别仿真计算了大气折射时延效应和弯曲效应导致的速度误差;基于不同频段、不同轨道高度的卫星系统参数,比较分析了对流层、电离层折射效应造成的速度误差变化特性. 分析结果可为当前地空链路的卫星测控系统提供准确的速度误差修正量参考,进而合理准确地评估大气折射对星载单频接收机测速误差的影响.     

星箭分离前后外测数据的联合定轨技术

为了使航天测控中星箭分离后得到的数据能够在定轨时获得应用,提出了一种修正方法.该方法利用动量守恒原理对星箭分离后的数据进行修正,使之与分离前的数据保持一致,从而能在定轨时获得运用.仿真计算和实际运用结果表明,该方法能够有效地提高初轨确定的精度.     

多站多普勒测速定轨体制的发展与改进

在航天飞行器外弹道测量中，对航天器的跟踪测量和定轨方法研究一直是航天领域的一个热点问题，回顾了国外航天测控体制的发展历程，分析了我国靶场目前的多站测速定轨体制，从航天测量体制建设和数据处理技术着手，探讨了对多站测速定轨体制进行改进的技术途径，提出了从测量体制、设备性能改进和数据处理方法来改进和完善靶场航天测控网。     

提高地月转移轨道入轨段初轨精度的技术途径

针对星箭分离前、后两段数据处于不同的飞行轨道,经典的轨道计算方法无法实现两段外测数据联合参与定轨,入轨段初轨精度难以进一步提高的问题,通过分析星箭分离时刻轨道半长轴确定精度与测量误差、轨道偏心率之间的关系,提出了提高站址坐标测量精度、采用分布式船姿船位测量体制以提高姿态测量精度、采用卫星测高数据计算任务海域垂线偏差并对船姿数据进行修正、船载雷达测速数据的东平台影响修正、合理的数据预处理以及采用基于速度增量修正的定轨新方法等多种技术途径,并重点介绍了基于速度增量修正、可实现星箭分离前后外测数据联合定轨的新方法。仿真计算和任务实测数据验算表明,新方法轨道半长轴确定精度较以往传统方法提高1个数量级以上,有利于后续测控计划制定和测控站的跟踪引导。     

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。     

基于微机的弹丸初速测量系统

传统的弹丸测速系统数据处理复杂、效率低，本文提出了一种基于微机的弹丸初速测量系统。在详细分析系统的数据结构和实体关系的基础上，系统利用计算机和自行开发的软件，实时处理测速数据，代替大量查表和数据计算工作，快速、方便地进行速度修正，并且能够按需要格式保存、显示和打印测速数据。结论表明：系统的应用减少了测试现场的劳动强度和人为因素引起的记录与计算误差，为军品测试自动化和测试数据的科学管理提供了基本条件。     

一种低仰角对流层折射修正的新方法

大气折射效应引起电波传播延迟和路径弯曲,测量数据对流层折射修正的精度直接影响到飞行目标轨(弹)道确定的精度。考虑到对流层折射修正的精度和效率以及5°以下低仰角数据传统修正方法具有较大的误差,通常不对测量数据进行实时对流层折射修正,这使得实时定位的精度受到较大影响。文中提出了一种基于光电传播几何路径迭代的对流层折射修正新方法,解决了修正精度和实时性不能兼顾的问题。经大量无人机校飞和载人航天工程外场实测数据验证,该算法能够实时有效地消除低仰角对流层折射偏差,对高仰角测量数据的对流层折射修正亦具有较高的精度。     

一种同波束多目标测轨的角度修正方法

为解决船载测控设备对同波束内的非主跟踪扩频目标测轨时测角数据偏差大的问题,剖析了现有设备同波束多目标测轨方法的缺陷,提出了一种基于多目标角误差电压的角度修正方法,根据此方法分析了测控过程中获取的外测数据,对实测角度数据进行了修正和定轨反演验证,通过多目标测角信息传输方式的改进实现测角数据的实时修正,有效提高了同波束多目标飞行轨迹测量精度。     

外弹道测量多测速元数据融合同步修正方法

采用数据融合算法完成高精度外弹道测量对各测元时间同步有着严格的技术要求。在分析时间不同步对融合弹道测速精度的影响基础上,分析了引起无线电测速时间不同步的因素,并构建了有效的数学修正模型。针对融合弹道速度异常超差现象,依据对测速误差理论模型公式和无线电测速原理分析结果,提出基于各测量设备测速数据解算模型的积分点移位和传播延迟修正模型算法,并应用于潜射弹的数据融合同步修正。工程应用结果表明,融合弹道偏差优于0.04 m/s,较修正前精度提高了4倍以上。由于陆基无线电测量系统的测距、测角具有类似的时间不同步特征,因此该模型也可作为多测元融合弹道解算过程中的一般方法推广使用。     

拍星残差数据相关性分析的大气折光差修正

靶场通常采用夜间静态拍星的方式检测光电经纬仪的静态测角总误差。受大气折射率变化的影响,俯仰方向测角数据通常采用大气折光差经验公式进行修正。不同地区和时间的大气环境差异使得该经验公式存在较大误差,导致拍星解算得到的俯仰方向测角误差偏大,且影响俯仰方向测角误差因素的进一步分离。为此,提出了一种基于多台光电经纬仪同步拍星数据相关性分析的大气折光差修正方法。基于经纬仪拍星方位角和俯仰角测量残差模型推导得到了大气折光差修正误差模型。根据该误差模型,利用分布在同一区域不同点位的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据,采用最小二乘法拟合得到大气折光差的修正系数并修正俯仰角测量残差数据。实测数据表明：采用该方法对俯仰角测量残差进行大气折光差修正后,光电经纬仪俯仰角测角总误差显著降低,且由垂直轴倾斜误差修正错误引起的方位角和俯仰角残差特性得以显现。文中提出的方法无需使用探空气球等获取大气参数,即可对同一地域分布的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据进行修正,修正后的数据可用于进一步分离其他误差因素,具有较强的工程应用价值。     

数字组合式光电互感器的误差分析与校正

介绍了一种可以同时测量母线电压与电流的新型数字组合式光电互感器，详细分析了组合式光电互感器数据采样与传输系统的系统误差，提出了误差校正的数值计算方法。分析结果表明，采用误差校正算法可以使幅值与角差满足测量要求。此外，文中还给出了光电互感器内部基于光纤传输的数据帧格式及其数据恢复与同步方法。     

极限学习机方法在经纬仪空间配准中的应用

针对光电经纬仪测量中多传感器的空间配准问题,提出了一种基于极限学习机（ELM）的空间配准建模方法。首先介绍了ELM算法和ELM空间配准模型的建立步骤,然后使用星体测量数据建立ELM空间配准模型,最后将该模型与单项差修正模型、球谐函数修正模型进行了对比验证。实验结果表明:ELM空间配准模型可以使光电经纬仪的测量精度从17左右提高到1以内,与单项差修正模型、球谐函数修正模型相比精度提高35%以上。由此可见,与单项差修正模型和球谐函数修正模型相比,采用ELM算法所建立的光电经纬仪空间配准模型具有更高的精度和更强的泛化能力。     

能量重心校正法在提高激光多普勒测速精度中的应用

多普勒效应可以用于激光雷达对目标速度的探测,在处理探测信号的频谱时,由于栅栏效应的存在,会导致离散多普勒频谱和真实速度之间的偏差。在雷达测速系统中运用能量重心校正算法来对离散频率进行校正,从而达到提高测速精度的目的。实验结果表明,该雷达测速系统的探测精度优于厘米每秒量级。     

高精度图像尺寸检测镜头畸变校正方法与实现

在高精度轴类零件尺寸图像检测中,提出了一种基于标准件法对镜头径向畸变进行快速校正的方法。该方法通过建立世界坐标转换到摄像机坐标、然后再转换到图像坐标的理想数学模型,并引入径向畸变参数,最终确立物体在世界坐标中与图像坐标中的映射关系,从而建立误差补偿曲线的高次拟合函数。利用得到的误差补偿函数的系数矩阵和径向畸变参数,实现镜头畸变的误差校正,有效改善了镜头畸变造成的检测误差。实验表明,该方法快速有效,提高了检测精度、降低了设备成本、检测精度可达2 μm。     

基于非均匀快速傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法

沿航向的非匀速运动对SAR成像质量有很大影响,而运动补偿后SAR图像存在几何形变,影响子图像拼接和多波段SAR图像融合。当沿航向速度误差较大时,实图像域插值校正后图像残留的几何形变不能忽略。基于上述问题,该文提出一种基于非均匀傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法,算法直接对方位向的非均匀数据进行非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)。该算法的定位误差和几何形变比实图像域插值校正几何形变算法小1到2个数量级,对沿航向速度误差有很强的鲁棒性,补偿后数据的幅度和相位信息都得以保留。SAR仿真和实测数据验证了该算法的有效性。     

基于气介式超声波传感器的雨量液位测量系统设计

在分析传统雨量液位测量系统的基础上,使用气介式超声波传感器和AT89S52单片机设计了一种新型的雨量液位测量系统。采用超声波测距方法,实现雨量的高精度实时测量;利用固定挡板反射回波进行声速校正,解决了温度补偿精度的问题;采用外围保护装置,使该系统在恶劣环境中能正常使用。该系统还具有与PC机通信的功能,可实现低成本、远距离的控制和监测。     

俯仰角大气折射误差修正方法

针对光学测量系统测量得到的空中目标俯仰角数据,包含了大气折射带来的误差问题,建立了俯仰角修正误差模型,并详细介绍了修正模型具体计算实施过程,提出了采用三弯矩方程计算任意高度大气折射系数和高斯积分计算俯仰角折射修正值．经俯仰角折射效果分析和实践证明该方法精确、有效,满足高精度数据处理的要求．