基于光压宏观模型的导航卫星地基定轨研究

导航卫星的精确轨道确定对于导航系统的应用具有重要的作用,建立准确合理的力学模型有助于导航卫星的精确轨道确定。采用了光压宏观模型描述了卫星受力中的光压模型问题,分析了光压宏观模型的数学模型,研究了地基定轨的理论方法,并建立了地基定轨的可见性分析模型,通过采用积分滤波的分析方法,分别研究了基于光压模型与基于球形模型,对GEO(geostationary earth orbit)、MEO(medium earth orbit)及IGSO(inclined geosynchronous orbit)卫星地基定轨的影响,通过仿真证明了光压宏观模型的应用对于3类卫星的定轨精度有明显的提高。     

系统仿真模型精度的分析与验证

模型精度对仿真置信度有决定性的影响。本文综合分析了影响仿真精度的各种因素,给出了仿真模型精度验证的策略、标准、验证方案、验证技术及方法选择,重点介绍、采用了优化时间历程匹配方法,结合飞行器仿真进行模型的验证计算。结果表明,这是一种行之有效的方法。它对提高仿真模型检验置信度等级与后续模型修正提供了新思路。     

GPS用于低轨道卫星定轨的误差精确修正和分析

介绍了GPS用于低轨道空间飞行器定轨的基本原理和数学模型；详细分析了GPS应用于低轨卫星定轨必须考虑的几项误差源，给出相应的计算模型；最后用所述方法进行Champ卫星定轨解算，验证了方法及模型的正确性，并对可能提高的定轨精度进行了分析。     

基于北斗B3频点的低轨卫星实时定轨性能评估

基于自主研制的搭载于浙江大学皮星三号（ZDPS-3）任务的星载GPS/北斗双模接收机,在北斗B3频点上开展低轨卫星实时定轨仿真试验,对基于北斗（特别是B3频点）的实时定轨性能进行评估. 结果表明：B3频点的测距伪码码速率高,其抗噪声性能优于B1频点,有利于提升北斗导航系统下的低轨卫星定轨精度. 在建立观测模型和定轨算法模型并检验接收机实测数据质量的基础上,利用导航信号模拟器建立半物理仿真实验平台. 实验结果表明,在仅使用北斗二号14颗导航卫星的条件下,利用B3频点能获得明显优于B1频点的实时定轨精度,并且与基于处于完全运行状态的GPS的定轨精度相当.     

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。     

自适应阈值估计的MS模型仿真建模

提出了一种改进的模拟电路多信号模型(MS模型)的仿真建模方法。采用Monte-Carlo方法实现电路的仿真,以获取电路特征的统计数据,利用经验公式法确定Monte-Carlo仿真的分析次数,可以减少仿真时间开销;同时,根据统计数据检验该特征的统计分布情况,再以此为依据采用自适应方法确定该特征的阈值估计区间,从而提高模型精度。最后进行了实例分析,验证了该建模方法的有效性;并从仿真时间与建模精度两个方面进行了性能比对,说明其具有的优势。     

干旱半干旱地区流域水文模型的适用性

以干旱半干旱地区的辽宁省东白城子和叶柏寿流域为研究实例,通过建立新安江模型、辽宁西部非饱和产流模型和时变增益模型,利用场次洪水观测资料进行模型的率定与验证,比较分析场次洪水在率定期与验证期的模拟预报效果,最后讨论分析了3种水文模型在干旱半干旱地区洪水预报的适用性.结果表明,以蓄满产流为核心的新安江模型不适用于干旱半干旱地区,适用性最差;辽宁西部非饱和产流模型较新安江模型模拟效果有所提高,但仍无法满足洪水预报的精度要求;考虑降雨强度的时变增益模型模拟效果最优,在干旱半干旱地区的适用性最强,具有良好的发展潜力.     

围岩失稳的灰色预报

结合非线性回归分析,用灰色系统理论分析围岩稳定性,提出了围岩失稳的必要条件和几种提高模型精度的方法,并对围岩和失稳进行灰色预报。初步检验结果表明该方法具有一定的精度和实用价值。     

基于CCD序列图像和地面控制点的卫星姿轨精密确定

实现卫星姿轨精密确定是航天测控的重要研究内容.提出一种基于CCD序列图像和地面控制点的卫星姿轨精密确定方法,推导并给出了基于四元数算法的数据处理模型,通过仿真计算进一步验证、分析了算法的精度,该方法对于卫星姿轨精密确定具有一定参考价值.     

围岩失稳的灰色预报

结合非线性回归分析,用灰色系统理论分析围岩稳定性,提出了围岩失稳的必要条件和几种提高模型精度的方法,并对围岩的失稳进行灰色预报．初步检验结果表明该方法具有一定的精度和实用价值．     

星间链路信道模型研究

低轨道卫星是卫星通信的发展趋势,但单星覆盖范围小决定了星间链路技术是将来发展的重点。由于星间链路信道不可避免的会产生衰减、时延、多普勒频移以及噪声等,一定程度上影响着通信质量。因此,在总结无线电波空间传输特性,分析星间链路信道统计特性的基础上,得出其统计模型,具有重要意义,并为进一步的计算机仿真提供依据。     

卫星轨道递推的GPU集成式并行加速方法

为克服传统卫星轨道模型预报方法的速度瓶颈,为实现卫星在轨自主规划变轨奠定基础,利用图形处理器(GPU)并行计算方法对多卫星轨道解算进行加速,构建了轨道预报并行计算模块,成功实现了卫星轨道预报的大幅加速.为提高低计算量时解算速度,提出了集成式GPU加速方法,将简化常规摄动模型(SGP4)解算模型整体代入核函数,计算机内存仅需与GPU进行一次调用及数据交互,大大缩短调用核函数时间,较模块化GPU加速方法在中低规模计算量时速度有明显提高.本研究于两种设备上基于统一计算设备架构(CUDA)实现了集成式加速方法并进行了加速试验,在小型嵌入式开发板NIVIDA TX2设备上可实现在5 s内进行500颗星一天时间86 400步的轨道预报,笔记本设备上GPU加速比也可达到中央处理器(CPU)的4.6倍,且加速后精度损失极低.实验结果表明:集成式加速方法适用于中低规模星数(总步数小于400万步)的并行解算任务,模块化加速方法适用于大规模星数(总步数大于400万步)的并行解算任务.     

Optimization design and simulation analysis of earth reconnaissance satellite constellation

A low orbit constellation is designed based on the revisiting cycle in order to realize the intermittent reconnaissance to the global region. Firstly, a constellation design model is built based on the orbit height and inclination of the nearly circular recursive orbit. The single orbit plane and triple orbit plane parameters,which satisfy earth reconnaissance mission, are determined. Then the complex shape optimization method is selected to optimize the two kinds of constellation. Considering the cover performance as the objective function, the orbit inclination, longitude of the ascending node, and inter-satellite phase are selected as optimization variables. Finally, constellation performance is evaluated using the coverage gap number, coverage percentage and average response time. It is shown that the constellation performance of the triple orbit plane is superior to that of single orbit plane, and can fulfill the earth reconnaissance objective.     

卫星过顶与成像区域时间的快速预报算法研究

在引入平均轨道概念的基础上,提出了一种针对低轨道卫星的过顶与成像区域时间的快速预报算法.以双行元初值求取的平均轨道参数为初始条件,通过目标与星下点在地球表面相对于地心的弧段是否小于可观测弧段进行预报的粗搜索,进而初步计算过顶与成像区域时间.通过分析不同纬度地面站过顶时间预报表明,在低纬度地区,快速预报算法预报精度可以达到秒级,随着纬度的增加预报精度逐渐变差.该方法为下一步基于SGP4的精确搜索预报奠定了基础,可大幅度降低星载计算机的计算量.     

火箭助推器在空间中对雷达观测的影响

针对运载火箭二级助推器及分离时产生的大的碎片对雷达观测可能造成的影响,阐述了雷达成像重叠轨道的概念,分析了雷达部署位置与火箭载荷轨道面的相对关系,雷达成像重叠轨道(RO IO)在空间中的确定方法,地球旋转及助推器飞行中的轨道突变对RO IO确定的影响等.仿真结果表明,RO IO的确定取决于雷达与目标轨道面的关系及对目标轨道的观测范围,且地球自转对确定RO IO的影响很小,而助推器的轨道突变则可能加剧RO IO对雷达观测的影响.最后就如何避免RO IO对目标轨道确定所造成的干扰提出一些建议.     

火灾数值模型的验证和确认

火灾数值模型的可信度评价是火灾数值模拟研究的重要内容,而数值模型的验证和确认则是评价数值解可信度的主要手段,在总结数值模型验证和确认研究现状的基础上,介绍了火灾数值模型验证和确认的基本内容和方法,并以FLUNENT软件为例,利用Steckler房间火试验,对该软件进行了试验确认研究,最后对火灾数值模型的验证和确认及相关应用提出了建议.     

互谱估计及其在导弹系统仿真中的应用

结合反坦克导弹系统的特点，提出一种基于互谱估计的检验导弹系统仿真模型有效性的新方法．这一方法可以从多个侧面反映两组动态数据之间的异同，并且可以给出二者之间统计一致性的定量估计结果．利用该法对某一实际导弹的数学仿真模型进行了检验，计算结果表明这一方法用于导弹系统仿真模型的验证是十分有效的；也可用于其他动态系统仿真模型的校核．     

模糊神经网络技术及其在火灾探测过程中的应用

火灾探测特征模型是一类非线形不良结构动态模型．应用模糊神经网络技术提出了一种能够给出火灾预报概率的智能算法,较好地解决了“提早报警”与“降低误报率”之间的矛盾．仿真研究表明本系统能够准确、迅速地判定火警,有较强的抗干扰性．     

基于扰动大气模型的空基拦截器轨迹规划

针对运行于地球低轨的威胁目标,提出了一种可用于空基拦截器的精确轨迹规划方法. 考虑了大气密度与风场的系统性扰动,建立了有限推力拦截器最优控制问题动力学模型,并用直接配置法与序列二次规划法(sequential quadratic programming, SQP)进行了数值求解,得到了更加精确的拦截轨迹. 最后用算例证明了方法的有效性.     

基于ODTK的卫星精密轨道确定

为快速有效地执行卫星的精密轨道确定任务,引入AGI公司的ODTK（orbit determination tool kit）软件,给出了ODTK软件执行精密轨道确定任务的算法原理和操作步骤,并基于仿真实例分析了轨道确定结果的残差分布和定轨精度。结果表明,ODTK软件能够提供稳定的滤波性能、精密的轨道确定结果和丰富的数据分析图表,可以作为开展卫星精密轨道确定研究的分析工具和验证卫星精密轨道确定算法有效性的参考标准。