地基观星系统设计及方法实现

星体作为定标标准源具有位置、辐射出射度稳定等优势,为得到其长期数据,研究了一套地基观星系统,实现对星体的长时间连续跟踪扫描。首先通过星体轨道预算模型推算其各时刻所处位置,确定赤道仪跟踪轨迹,使跟踪目标长期处在跟踪平台内的光谱仪视场。通过光谱仪观测待测星体,将测得数据进行处理,得到观测结果。实验允许跟踪精度最大误差为0.01°,经外场实验验证仪器跟踪精度为0.004°,验证了系统的稳定性、精确性完全满足实验需求,设备能够以较高精度实现对星体的跟踪观测,论证了该方法的可行性。最后,对实验的误差源进行了分析。     

卫星轨道估计算法及其应用研究

讨论了卫星轨道估计的基本原理和算法，并给出了算法的仿真结果，对利用该算法实现的可跟踪高倾斜轨道卫星的最优步进跟踪系统作了简单介绍。仿真表明，该方法用于跟踪倾斜轨道卫星（１－１０°）时，仍可达到１／１０波束宽度的跟踪精度。     

星载单通道单脉冲自跟踪系统设计

对中继卫星的捕获跟踪是建立星间数据链路首要前提,星载自跟踪系统有着广泛的应用前景。针对Ka频段波束窄、星载设备小型化要求高等特点,提出了星载自跟踪系统设计方案。方案采用单通道单脉冲方式,利用TE21模馈源技术从天线获取自跟踪信号,通过微波前端模块将信号调制、合并为单通道,然后在捕获跟踪接收机中提取误差角度,实现天线角度的精确跟踪。经过链路分析,证明系统设计有效可行。根据方案研制出原理样机并进行了试验验证,跟踪精度在X、Y方向优于±0.05°,满足星间链路跟踪精度要求。     

基于卫星无源探测的空间飞行器轨道估计

为了定量分析卫星无源探测技术的定位方式和精度, 对某空间飞行器主动段的轨道估计和误差分析问题进行了研究。基于卫星简化运动方程, 采用四阶龙格-库塔算法对观测卫星任意时刻位置进行解算; 利用最小二乘法对观测数据进行拟合, 保证仿真过程数据的时间一致性; 选取合适的质量和速度模型, 建立空间飞行器基于双星无源探测的主动段三维交汇定位模型和运动方程模型; 基于模拟数据给出估计轨道曲线并对三轴指向误差进行分析, 提出采用改进粒子群算法对差量进行实时计算和空间飞行器轨道修正。仿真结果表明, 经过系统误差修正, 空间飞行器轨道误差降低到1 m级水平。     

一种高精度的BDS/INS紧耦合测姿算法

针对"北斗"卫星姿态测量系统在测姿过程中测姿精度和稳定性不高的问题,提出了"北斗"卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)紧耦合姿态测量算法.该算法首先利用BDS观测量设计了BDS系统测姿误差模型;然后以INS状态误差方程为滤波系统状态方程,以载波相位为主要观测量设计了扩展卡尔曼滤波器,利用滤波器的输出实现对惯性导航测姿系统的辅助校正;最后采用静态测试、动态测试和遮挡测试验证该算法.该系统可以有效提高BDS测姿精度与输出频率,并且在静态条件下航向角测量精度可以达到0.15°.     

白天卫星激光测距望远镜指向误差修正方法研究

白天卫星激光测距时,由于望远镜机架受太阳辐照和温度变化等因素影响,指向误差时变性较大,影响了对白天卫星的精确跟踪指向。针对卫星过境天区,提出了一种通过白天恒星监视,实现望远镜局部指向误差快速修正的方法,消除环境温度变化效应,实现高精度望远镜指向。以中国科学院上海天文台60 cm口径卫星激光测距系统为平台,应用短波截止滤光技术,实现了对亮于3等恒星的白天监视;并在卫星过境天区选择到6到7颗恒星进行观测,建立望远镜局部指向误差修正模型,以满足白天激光观测需求。该方法对白天卫星测距特别是高轨卫星等具有一定应用价值,也可推广到其他需白天目标观测的望远镜系统。     

程序跟踪下一种误差修正的方法

低轨道遥感卫星地面接收系统越来越小型化,对成本和可靠性要求也提出更高的要求.文中分析了遥感卫星目标误差的形成,提供了一种在程序跟踪条件下误差修正的方法和模型,并根据实际卫星的跟踪数据进行了仿真分析.该方法可以丰富现有系统的跟踪手段,并可以为未来无人值守型接收系统及深空探测接收系统提供借鉴作用.     

基于低仰角红外测量的蒙气差修正方法

受大气蒙气差的影响,地基光电望远镜观测得到的星体或飞行器位置和实际位置存在偏差;空间目标的俯仰角越小,蒙气差越大。为了对空间目标进行较为精确的定位,需要对光电望远镜进行蒙气差修正。文中在分析光电望远镜原有的大气蒙气差修正计算模型的基础上,为提高低仰角观测时蒙气差修正精度,采用回扫任务目标轨道附近恒星进行误差修正的方法对回扫得到的蒙气差修正量曲线进行大量实验总结并进行多项式拟合,最终得到针对低仰角长波红外观测的蒙气差修正公式。经过多次实验验证,长波红外系统起跟仰角由10降低至2,目标捕获时间提前50 s以上,可观测飞行器部件分离等关键特征点。实验结果表明文中方法有效降低了低仰角蒙气差修正误差,提高了长波红外系统的跟踪精度和捕获能力,具有实际工程应用价值。     

北斗卫星全球激光测距观测及数据应用

卫星轨道精确测定是卫星导航系统提供导航服务的基础。北斗卫星导航系统是我国自主研发的新一代卫星导航系统,卫星上均装载了激光反射器,以厘米或毫米级精度卫星激光测距作为北斗卫星精密测轨与微波测量系统的独立外部标校手段。为增强北斗卫星的激光观测能力,上海激光测距站在白天光束监视、望远镜精跟踪、噪声滤波等方面进行了性能改进,在国际激光联测台站中首先实现同步轨道卫星白天激光观测;基于国际激光联测机制,组织国际激光测距站开展北斗卫星全球激光观测实验,获取了28个台站对北斗卫星的激光观测数据,弥补了国内台站地域局限性,为国内卫星获取国外台站观测数据提供了途径。利用全球台站激光观测数据开展了北斗卫星激光独立定轨、广播星历精度检核等研究,并将结果应用于北斗卫星导航系统性能评估。     

国外简讯

法国国家航空研究局试验了一种新的日夜都精确的半自动卫星轨道跟踪系统。在野外试验过程中,大地测量卫星《Beacon》与《Geos》,在观测站完全看不到的情况下,从天空掠过8次,收到跟踪激光回波达到200多个。在卫星-观察站间距达2,000公里时的精度为2米。很精确地测定卫星的位置可研究影响卫星轨道的各种物理现象或者反过来,以准确     

一种改进自适应机动目标跟踪算法

针对“当前”统计模型下的卡尔曼滤波算法在跟踪匀速目标时误差较大的缺陷和强跟踪滤波器对非机动部分跟踪精度不理想的缺陷。通过改进基于截断正态分布下的加速度方差模型,提高了对非机动目标的跟踪精度;对卡尔曼滤波算法中预测误差协方差及渐消因子的计算作出修正,改进机动部分和非机动部分的精度;将目前常用的估计协方差的计算公式采用Joseph公式,增强数值的稳定性和算法的鲁棒性。仿真和实践结果表明该算法具有良好的性能。     

一种改进自适应机动目标跟踪算法

针对"当前"统计模型下的卡尔曼滤波算法在跟踪匀速目标时误差较大的缺陷和强跟踪滤波器对非机动部分跟踪精度不理想的缺陷。通过改进基于截断正态分布下的加速度方差模型,提高了对非机动目标的跟踪精度;对卡尔曼滤波算法中预测误差协方差及渐消因子的计算作出修正,改进机动部分和非机动部分的精度;将目前常用的估计协方差的计算公式采用Joseph公式,增强数值的稳定性和算法的鲁棒性。仿真和实践结果表明该算法具有良好的性能。     

共地面轨迹移动卫星通信星座设计

本文从移动卫星地面轨迹的特点出发研究了一种共地面轨迹移动卫星星座的设计方法,并借助于计算机模拟和专业卫星通信工具软件对我国区域进行了设计,在选定轨道周期为1／4个恒星日,偏心率为0．158,轨道倾角为63．4°的情况下,4颗共地面轨迹卫星即可对我国大陆（北纬20°至55°）基本达到连续覆盖,平均仰角大于48°．     

掩星观测中电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应

从Haselgrove和Budden方程出发，模拟了GPS信号在电离层中的传播过程，利用GPS/MET实验中5组GPS和LEO卫星的实际轨道，分别模拟了无LEO卫星轨道扰动和有轨道扰动情况下的GPS信号在电离层中的传播，并生成了对应的电离层延迟量，以同步生成的模拟精度序列为参照，就掩星观测中电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应程度进行了估计和分析，初步结果显示：在掩星观测中，电离层延迟对LEO卫星轨道误差的响应比中性层延迟要弱得多，这可能同采用了电离层掩星观测的采样频率比中性层采样频率低两个数量级的技术手段有关。     

“北斗”信号重构的导向矢量实时校正

针对导航应用中阵列天线导向矢量误差导致波束合成器性能恶化甚至失效的问题,提出了一种“北斗”信号重构的导向矢量实时校正算法。该算法利用重构的本地“北斗”参考信号与阵列天线接收信号进行相关解扩处理,然后利用信号子空间与信号正交补空间正交的特性,构造代价函数对各卫星方向的阵列导向矢量进行校正。仿真结果表明,经过校正的导向矢量相位误差从-100°~100°降低到-10°~10°范围内,幅度误差从-10~10 dB降低到-4~2 dB范围内;另外,导向矢量校正后,卫星信号波达方向估计误差在0.2°以内,估计精度大大提高。     

"五九”型探空仪对折射修正精度的限制

要对空中目标进行精确测速定位,必须进行电波折射误差修正.基于常用" 五九”型探空仪的精度,分析了用该仪器测量大气结构的测量误差,以及它对电波折射修正精度的限制.结果表明,用"五九”型探空仪测量大气结构时,大气测量误差随海拔高度的增高而降低;电波折射修正精度随仰角的增加而增高,在1°以上仰角,引起电波折射修正的残差小于修正量的1.1%.     

应用技术卫星-6(ATS-6)三站测试的结果

本文叙述了1974年11月3日所进行的一次跟踪试验,在这次试验中,地面站通过中继卫星对空间飞行器成功地进行了24小时的跟踪和测轨。在试验中,使用了一种新的方法准确地计算了应用技术卫星(ATS—6)的轨道数据。通常卫星跟踪包括一个由很多地面站组成的跟踪网和数据收集设备。然而这种新方法是用一个地面跟踪站通过轨道已经确定的同步卫星同时与几个安装在不同地点的地面应答机协同工作。ATS—6跟踪测量数据的随机误差在整个24小时之内,测速为0.3mm/秒,测距为1.5米。分别使用两组数据,通过对卫星轨道的重复计算,可以使ATS—6的速度误差最小达到0.2cm/秒,距离误差最小可达30米。在同样时间之内,最大的距离误差约为250米,速度误差为2cm/秒。利用两颗卫星ATS—6和ATS—3同时跟踪哥达德飞行中心地面站来确定地面站的位置也是可行的。在跟踪的前10小时之内,站址精度可以校正到大约100米的数量级之内。     

一种矢量跟踪环路及其抗干扰性能分析

针对GPS信号在接收端的功率较弱,接收机在载噪比低的环境中很容易受到其他信号的干扰,该文提出一种基于矢量跟踪环路的接收机设计方法,在跟踪环路环节对干扰信号进行抑制。以实际的伪距、伪距率误差为状态量,量测得到的伪距、伪距率误差为观测量构建跟踪环路滤波器,利用更新后的接收机位置,计算出接收机与可视卫星间的观测矢量,完成闭合反馈回路。接收机的信号跟踪与导航解算部分融合一体,改变了传统接收机的结构。对比分析标量和矢量跟踪环路的预测伪距方差,来研究矢量跟踪环路对干扰信号的抑制性能。采用实际卫星星历进行仿真实验,验证了矢量跟踪环路比标量跟踪环路的预测伪距方差小,抗干扰能力强。     

基于波形匹配的高分七号星载激光测高仪山地区域脚点定位方法研究

提出了一种基于波形匹配的激光脚点定位方法,该方法以机载激光雷达点云数据作为参考,通过对观测弧段内激光脚点的单点波形匹配和系列脚点相关系数联合处理的方式,精确计算激光指向和距离信息,实现了对高分七号卫星激光脚点在起伏山区的精确定位。使用美国犹他州山地区域的机载激光雷达点云作为当地实测现场数据,对基于论文方法高分七号星载激光测高仪的精确定位数据进行了实验验证。在平均坡度达到20°的犹他州实验区域,观测弧段内高分七号激光脚点高程精度从精确定位前的（2.45±2.93） m提升至（0.27±0.61） m。试验结果表明,该方法可以有效提升高分七号星载激光测高仪观测成果在起伏山区的精度。     

GPS在森林防火中的应用

GPS系统主要由空间部分、地面控制部分和用户部分组成: 空间部分:计划布署21颗最优星座(以及3颗备用星)均匀分布在六个轨道面上,高度约为20,000公里,仰角55°,周期12小时,因此全球任一地点的用户都能在任意时刻至少看到4颗GPS卫星。 地面控制部分:由一个主控站、三个注入站和五个监控站组成,均设在美国本土。主控站主要用于完成卫星轨迹和时钟修正参数的计算;注入站主要用来向每颗卫星(每隔8小时)注入导航信息和其他控制参数;监控站用来进一步提高轨道预报精度和计算精密星历。 用户部分:由天线、接收机、数传处理机和控制/显示装置组成,就是我们所称的GPS接收机。它通过接收空间部分的导航卫星发送的星历及其他导航