空间目标在天基光电望远镜中的光度特征研究

本文重点研究了天基光电望远镜对空间目标成像时空间目标、望远镜、太阳之间的相对位置关系。文章分析了天基光电望远镜对空间目标成像时三者的位置关系及其变化对目标光度特征的影响,以及望远镜系统参数对空间目标成像光度特征的影响;给出了太阳直射条件下的空间目标成像条件。通过计算机仿真模拟了考虑目标在望远镜处的光度特征,以及在天基光电望远镜中的成像目标-星空图。研究结果表明,文中方法能有效地描述空间目标在天基光电望远镜中的光度特征。

天基光电望远镜对空间目标成像的模拟

提出了一种天基望远镜对空间目标成像的模拟方法。由卫星轨道参数计算得到卫星在地心赤道坐标系中的坐标,再通过平移、旋转和比例变换将其变换到望远镜坐标系中的坐标,模拟得到卫星的成像图。通过旋转和比例变换,将恒星坐标从地心赤道坐标系变换到望远镜坐标系,模拟得到星空成像图。两者合成得到总模拟图。将望远镜的位置矢量和光轴的方向矢量之间的夹角作为望远镜视场是否被地球遮挡的判断依据。以0星等和10星等为参考,用计算机模拟得到256级灰度图。仿真结果表明,该方法既能有效地模拟卫星的运动,又可以克服对相同星空背景的重复模拟。

天基光电望远镜极限星等探测能力研究

从辐射度学和光度学基本原理出发,通过对目标光度信号特征和背景以及CCD噪声光信号特征的分析,导出了天基光电望远镜对空间目标的极限星等探测能力的计算公式。根据该公式,分别研究了有光照和无光照条件下的极限星等探测能力。给出了一组典型参数,在无背景光照条件下得到极限探测星等为14.1个星等,并详细研究了极限探测星等随各参数变化的关系。在有背景光照条件下,研究了极限探测星等随太阳角的变化关系。结果证明,几乎只要有太阳光进入,极限探测星等就急剧下降,因此也证明了天基光电望远镜只能在背光条件下或在地影中工作。

同步卫星无源测轨中的时差定位与精度分析

多站时差定位是最重要的无源定位方法之一。研究了基于四站时差测量的地球同步卫星无源定位和定轨方法。介绍了四站时差定位的基本原理,给出了四站时差定位算法和详细算法流程,推导了四站时差定位精度的误差传播方程。重点分析了测量精度、布站方式、基线长度、站址误差对同步卫星定位精度的影响。通过MonteCarlo仿真,验证了四站时差定位算法与误差分析结果的一致性。仿真结果表明:测量误差、布站方式、基线长度和站址误差均是定位误差的关键影响因素;布站方式以倒Y型布站效果最佳,菱形或矩形布站方式存在奇异区;为达到km量级定位精度,则基线长度应大于1 000km;采用四站时差测轨时,站址坐标精度水平应优于1m。

基于最小二乘融合估计的双星时频差定位

针对单参考站条件下具有测量误差和星历误差时定位精度不高的特点,提出了一种基于多次观测数据的最小二乘融合估计定位算法,该算法无需增加观测条件即可有效提高辐射源定位精度。分析了测量误差、星历误差对单参考站单次定位及融合定位精度的影响,推导了测量误差、星历误差对定位误差的传递公式,提出了含星历误差影响的最小二乘融合估计加权算法。通过Monte-Carlo仿真验证了误差分析结果和定位算法,并比较了加权最小二乘估计定位和单次定位的性能。仿真试验表明:在相同观测精度条件下,加权最小二乘融合定位可极大地提高辐射源定位精度,最大提高10倍以上。

超声波处理后纤维素结构的变化及在NMMO中的溶解性能

用超声波预处理纤维素,并利用电子显微镜、X射线衍射和红外光谱对纤维素预处理前后的结构变化进行表征。结果表明,用超声波处理后,纤维素的结晶结构发生了很大的变化。用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液(NMMO·H2O)溶解预处理前后的纤维素,溶解过程及结果说明,超声波预处理可以加快纤维素的溶解速度,降低纤维素的分解。

低温等离子体处理纤维素纤维的机理和性能研究

本文应用不同技术参数的低温等离子体对Lyocell纤维进行处理,借助SEM等手段对其表面特征和物理性能进行研究,通过化学热力学和化学动力学,对反应机理做了研究和分析,证明了通过这种新型手段对Lyocell纤维进行接枝和改性的可行性和优越性,并针对Lyocell纤维的一些相关性能进行了处理前和处理后的比较,结果表明低温等离子体处理后的Lyocell纤维在不降低物理机械性能的同时很大程度上减少了纤维的原纤化。

基于卡尔曼滤波的三星时差运动目标定位技术

针对三星时差无源定位体制的特点,研究空中运动目标辐射源定位技术。在匀速直线运动目标模型下,通过改变地球方程参数,利用牛顿迭代算法给出目标的瞬时初始定位点,并在此基础上利用不敏卡尔曼滤波对运动目标进行跟踪定位。仿真验证表明,利用三星时差测量体制和相关滤波算法,可以有效实现空中运动目标的跟踪定位,精度优于5 km;同时在精确初始值的引导下,滤波算法收敛速度更快,定位精度更高,航迹更为连续。

回收瓶片液相增粘聚合工艺的开发

根据中试装置数据结果表明:开发液相增粘工艺流程,利用单轴液相增粘反应器,可以得到适合纺PET工业丝聚酯熔体。

同步轨道卫星四站时差统计定轨精度分析

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统应用具有重要意义。介绍了四站时差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度。仿真结果表明:当无系统误差时,24 h观测数据统计定轨位置误差约为11 m,预报1周位置误差约100m;当存在系统误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4m,位置误差约为120m,预报1周的位置误差约为200m。

带目标高度约束信息的TOA无源定位

针对目标位于地球表面且高程已知的情形,首先推导了在到达时间定位体制下,接收站存在站址误差时,目标定位的克拉美罗下限;然后基于目标高度约束信息,简化定位方程,并利用加权最小二乘定位算法,实现了目标位置的定位解算.同时在理论上分析了高程信息对目标定位精度的改善效果以及所提算法的性能,证明了算法的有效性.仿真结果表明,该算法具有较好的定位精度.

基于光学测角与信号时差的同步卫星无源测轨

精确测量和确定同步卫星轨道是实现高精度导航、定位等应用的基础,光学测角定轨和卫星通信信号测时差定轨是两种最重要的无源测轨方法,各有优缺点。本文提出将光学测角与无线电通信信号测时差相结合,可实现对卫星的单次测量定位,多次测量提高定轨精度。推导得到卫星到光学站的距离表达式,实现对卫星位置的解析求解。通过GDOP方法,分析了光学站与无线电站的不同布站方式对定位精度的影响,据此提出了优化布站方式。通过计算机Monte-Carlo仿真,比较分析了联合测轨方法与单一光学测轨方法的测轨精度。仿真结果表明:若无系统误差时,24小时观测数据统计定轨位置误差为25m,预报1周位置误差为200m,约为单一光学方法的2/3;当存在系统误差时,需采用自校准方法估计系统误差,基于24小时观测数据的单一光学方法未能实现自校准定轨,而联合测轨方法定轨精度可达到约6m,归一化系统误差估计精度优于0.1,预报1周的位置误差约为140m。

融合光度序列和雷达散射截面积序列的目标运动特征反演方法

针对单独应用光度序列和雷达散射截面积(RCS)序列判断空间碎片准确率低和估计目标旋转周期精度低的问题.提出融合两种数据判别目标运动姿态和估计旋转周期的方法.在运动姿态判别中.通过两种数据利用非参数检验中的置信度融合得到新的置信度.与设定的置信水平比较获得目标运动姿态的判别结果.在自旋目标的运动周期估计中.分别计算旋转目标光度序列和RCS序列的循环自相关函数.以降低加性高斯白噪声的影响.然后求取两个自相关函数的互相关函数.凸显其共有的周期.理论推导和实验结果表明.较单独使用RCS序列或光度序列.所提方法能够提高对卫星运动姿态判别的准确率和自旋目标周期的估计精度.

基于中国余数定理的跳频信号相时延估计方法

跳频信号每跳带宽窄且多跳间积累困难,利用传统方法对其时延估计精度都很低。针对该问题,该文充分挖掘跳频信号"宽跳带"的潜能,建立了多频点相时延估计模型,把时延估计问题转化为整周模糊求解问题;然后在解模糊过程中引入中国余数定理,针对"非合作"场景中模数无法选择的问题,提出一种基于"虚拟频点"的干涉相位外推方法,构造出鲁棒中国余数定理的适用条件;最后采用闭式鲁棒中国余数定理解算整周模糊,得到高精度的相时延。该方法具有精度高、运算量小、不依赖于信道衰落特性的优点。仿真结果验证了所提模型及方法的有效性和正确性。

多元外辐射源单站时差定位技术

针对传统单站无法实现时差定位、多站定位布站选址困难的情况,提出了一种利用多元外辐射源实现单站时差定位的方法,并推导了定位算法和详细流程。基于几何精度因子(GDOP)方法分析了不同时差测量精度、基线长度、布站方式对定位精度的影响。利用Monte-Carlo仿真验证了定位算法的有效性,也说明了这种利用多元外辐射源定位新思路的可行性。仿真结果表明,该定位方法在长基线、Y型布站时定位精度最高,相比均采用地面外辐射源定位,利用卫星与地面外辐射源结合的方式可以使三维定位精度提高10倍以上。

基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计

传统时延估计方法面临精度与分辨率的基本矛盾,难以一次性获得高精度无模糊的估计值。针对该问题提出一种基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计方法。在得到信号互相位谱以后,首先利用Kalman滤波器增强干涉相位的抗噪声性能,在大频率孔径下得到无模糊低精度预估值,第二步利用该值作为先验模型引导单一频率上相时延的模糊度解算,在该步骤中充分利用信号频段内丰富的频率信息得到多个估计值,再采用基于中位数信任域的方法对多个结果统计平均,提升了频带利用率,并且进一步提高了估计精度。仿真结果验证了所提方法正确性和有效性,对于10MHz且信噪比高于18dB的信号,精度优于1ps。

基于精密参考星历的相控阵雷达系统误差辨识

通过标校数据开展对雷达阵面指向和测量偏差的精确辨识，对提高雷达的测量精度具有十分重要的意义。首先，建立了相控阵雷达阵面指向的辨识模型，并在此基础上通过线性化处理，提出了迭代最小二乘的雷达阵面指向辨识算法；然后，进一步提出了同时存在测量偏差和阵面指向偏差时的误差辨识模型以及参考星历存在随机误差时的辨识模型；最后，以国际激光测距服务网提供的四颗卫星的精密轨道为参考星历，对某型雷达的测量误差进行了系统误差辨识的试验验证。试验结果表明，本文提出的系统误差辨识模型能够有效地估计雷达阵面指向误差和测量偏差，校正后的测量残差满足高斯白噪声分布模型。

基于虚拟测距的多站测向融合定位研究

多站测向融合定位是多传感器融合定位中的基本问题，具有重要的研究价值和广泛的实际应用。现有融合算法主要是针对视距内目标的融合定位，而本文提出了一种视距、超视距统一的虚拟测距多站测向融合定位方法。首先，以同时测距测向模型为基础，推导基于定位误差协方差的融合定位模型；然后，针对纯测向定位融合问题，采用虚拟测距替代实际测距进行融合定位；最后，基于虚拟测距的超视距测向融合实现目标定位。仿真结果表明，采用本文的方法可以有效实现对视距、超视距纯测向融合定位处理，视距条件下定位精度与加权最小二乘融合算法相当，超视距条件下虚拟测距融合定位方法与理论一致，而最小二乘融合算法则无法定位。

立方体小卫星的光度特性研究

立方体小卫星因其体积小、不易被发现，给航天器安全防护带来了新的威胁，研究其光度特征对开展立方体小卫星探测和目标分类识别等具有重要意义。从立方体小卫星的结构特点出发，通过建立太阳光照条件、目标位置姿态以及观测系统之间的关系模型，深入分析了立方体小卫星的光度特征及其随卫星运动变化的影响。以地基观测和天基观测为例，仿真计算得到立方体小卫星的星等值，计算结果表明：（1）1U的立方体小卫星的地基观测星等变化范围为11-16星等，太阳相位角大于130°时星等急剧增大，几乎不可探测；（2）天基观测星等变化范围约为9-16星等，观测弧段起始时相位角由大于105°减小，星等值急剧减小；（3）系统极限观测星等应优于16星等。

地球同步轨道卫星四站时差测轨数据分析

精确测量和确定同步卫星轨道是卫星测控领域的重要研究内容，也是实现高精度导航、定位等应用的基础。通过卫星通信信号多站时差测量是一种重要的无源测轨方法，具有测量精度高、轨道与信号直接关联等特点。介绍了基于卫星信号的四站时差测量原理，提出了一种四站时差无源测轨系统的技术解决方案，提出了该系统的高精度统计定轨算法。通过对某卫星的时差测量和定轨实验表明：同步卫星内符合定轨精度位置误差约为1km，速度误差约为0．1m／s；24h预报精度约为1．5km，速度误差约为0．15m／s；三站定轨残差均方差约为10m。