BDS/GPS新型铷原子钟长期特性分析

铷原子钟具有体积小、功耗低等显著优势,被广泛应用于导航卫星。基于星载铷钟技术发展迅速、BDS和GPS新型铷钟性能尚未得到全面分析的研究现状,对两大系统自2017年后发射的16颗星的铷钟进行了长期特性分析。以GFZ中心提供的BDS精密钟差和IGS中心的GPS最终钟差产品为数据基础,根据卫星钟工作原理确定了各表征部分的分析方法。系统特性方面,通过最小二乘拟合计算了卫星钟的短中期漂移率与频率准确度;随机特性方面,对逐日拟合残差序列进行了计算与长期变化趋势分析,通过重叠Hadamard偏差计算了卫星钟稳定度,分析了不同时段的主导噪声类型;周期特性方面,利用频谱分析方法计算了卫星钟长期表征的主周期项,综合轨道误差和运行等因素分析了周期项可能原因。结果表明:BDS/GPS新型铷原子钟的频率准确度达到10-12量级,秒漂和日漂分别达到10^(-19)和10^(-14)量级,万秒稳定度介于1.82×10^(-14)~2.98×10^(-14)之间,天稳定度普遍达到10^(-15)量级,逐日拟合残差精度达到0.1 ns~0.2 ns;所有卫星钟差序列周期特性显著,前三个主周期近似为卫星轨道周期的1倍、2倍和3倍左右。

基于位置观测信息的Davenport四元数DVL标定方法

多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)能够实时为捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)提供外部速度辅助信息,准确稳定的DVL标定工作对提升SINS/DVL组合导航系统的性能具有重要意义。为有效解决此问题,提出了一种基于位置观测信息的Davenport四元数标定方法。在所提方法中,通过基于多普勒测速原理的位置观测推算标定刻度因子误差以减小速度量测噪声的不利影响,利用基于Davenport四元数方法的位置观测矢量方程解算标定安装角误差以增强旋转矩阵求解的稳定性。船载湖试结果表明,相比于现有方法,所提标定方法在简单和复杂的机动情况下均具有更高的准确度和更好的稳定性。

BDS/GPS双模自适应抗干扰接收机关键技术研究与设计

针对现代导航战对卫星导航接收机干扰对抗能力的要求,研究了BDS/GPS双模自适应抗干扰接收机的关键技术。在分析传统空时零陷技术的基础上,引入基于数字波束形成的自适应抗干扰技术,并使用惯性模块和历书进行卫星信号初始来波方向估计,显著增强了接收机的抗干扰能力。同时,提出了BDS/GPS双模多阵元天线耦合测量与校正技术,有效解决了双模天线设计难题。仿真测试表明:接收机使用数字波束形成技术后,总体抗干扰能力可达85dB,比单一使用空时零陷技术增加了8dB。

基于边缘采样UKF滤波的捷联惯导初始对准方法

设计了基于四元数的捷联惯导非线性初始对准模型,同时指出该模型仅仅是姿态误差四元数和速度误差的非线性函数,而对于惯性器件误差而言则是线性的。针对该模型的部分线性特性,设计了基于边缘采样的UKF滤波算法,该算法仅对状态量中的非线性子集进行采样,因此对于部分线性模型而言,该算法在不损失滤波精度的前提下能够有效降低算法计算量。仿真及车载实测数据实验表明所研究的初始对准模型和相应的滤波算法是有效的,而且较传统方法具有明显的计算量方面的优势;在达到相同对准精度的前提下,所设计算法的计算量较传统算法降低了52%。

卫星导航空时自适应波束形成抗干扰技术研究

针对卫星导航信号易被干扰的问题,研究了基于空时自适应波束形成的抗干扰方法。讨论了空时自适应波束形成的基本原理,从空域和时域两个角度分别分析了空时处理对卫星信号影响及补偿方法,对空时自适应波束形成抗干扰处理进行了性能仿真,结果表明可获得干信比为85d B的抗干扰能力,验证了方法的有效性。

高精度陀螺稳定平台控制系统参数整定方法

为提高陀螺稳定平台控制系统的稳态精度、加快控制参数的整定速度,在传统的PID参数整定方法——ZN临界比例度法的基础上,运用自适应模糊控制算法与常规PID控制器结合形成自适应模糊PID控制器,并通过自适应模糊PID控制器实现控制参数的在线整定,使系统具有良好的动态和静态性能。仿真实验结果表明:与常规PID相比,自适应模糊PID控制器具有更高的稳态精度,可大幅减小动态调整时间和系统超调。

基于改进椭球模型的航线算法

为提高飞机航迹计算的准确度,建立了考虑飞行高度的改进椭球模型,利用该椭球的对称性,采用空间向量分析方法,导出了大椭圆航线初始航线角的直接计算式;指出并纠正了前人给出的航程计算式中存在的偏差,借助计算机代数系统Mathematica,得到了计算航程的严密公式;从而为机载区域导航计算机确定航线要素提供了理论基础。

GPS/FOG组合导航系统自适应滤波器设计

结合GPS姿态测量系统导航的特点和光纤陀螺敏感角速度范围宽、启动速度快的特点,提出了一种光纤陀螺辅助GPS导航的方法,采用自适应滤波技术设计了组合导航算法,并进行了大量的试验,试验结果表明,利用光纤陀螺辅助GPS导航方法可行.

用GPS卫星信号探测空中目标

利用GPS卫星信号全天候、全球实时覆盖的特点,研究以GPS卫星信号为辐射源,连续接收空中目标飞经GPS信号场的全息信号,设计了基于特征点触发采集的信号采集系统,提取目标的前向散射信号,根据目标的飞行速度确定信号的频带。在此基础上,进行目标前向散射信号的频谱分析,检测由于前向散射效应引起的信号电平突变,从而实现了对空中目标的探测。模型飞机和民航客机的探测试验结果表明,以GPS卫星信号作为辐射源,可以有效地探测到低空和高空目标飞行物。

光纤陀螺辅助GPS导航方法研究

结合GPS姿态测量系统导航的特点和光纤陀螺启动速度快、敏感角速度范围宽的特点,提出了一种光纤陀螺辅助GPS导航的方法,利用Kalman滤波技术设计了组合导航算法,并进行了大量的试验,试验结果表明利用光纤陀螺辅助GPS导航方法可行。

GPS卫星位置计算及精度鉴定方法研究

GPS卫星高度角、方位角计算方法众多，但精度低；针对这点，提出了一种利用广播星历计算卫星高度角、方位角的方法，对该方法能够达到的精度提出了鉴定的途径，并分析了利用广播星历计算卫星高度角以及方位角的误差特点，结果表明利用广播星历计算的卫星高度角、方位角呈现出周期性变化的规律。

《信号与系统》课程群的建设与教学改革探索

《信号与系统》课程群包含《信号与系统》、《数字信号处理》和《DSP技术及应用》三门课程。本文以建设《信号与系统》课程群为对象,对课程群建设内涵、课程的结构与融合和课程群的建设方案等问题进行了讨论,并从理论上阐述了对于课程群建设的认知,目的在于激发学员学习兴趣、培养学员创新思维能力、提高学员独立分析与解决问题能力,进一步提高课程群的教学质量。

基于NTFT的Loran C信号包络提取技术

提高Loran C信号包络提取的精确,是增强现代Loran C接收机的数字信号处理能力和改善接收机定位性能的关键。为弥补传统希尔伯特变换法抗噪声干扰能力弱和Morlet小波变换法存在频率偏移的缺陷,本文采用具有强抗噪声干扰能力和准确确定信号即时相位、即时频率和即时振幅特性的标准时频变换包络提取法,通过不同罗兰C信号信噪比条件下与传统包络提取方法的仿真比对分析,实现了在低信噪比-10 dB条件下,将信号包络提取精确度提高到96%,有效地解决了信号包络提取的强抗干扰能力和高精度性能相冲突的实际问题。

罗兰C信号包络提取技术研究

为改善罗兰C接收机的接收性能,获取更高的定位精度,关键是提高罗兰C信号包络提取的精度。分别讨论了希尔伯特变换、小波变换和短时平均能量三种包络提取方法在罗兰C信号处理中的应用效果。仿真验证表明,基于Morlet小波的包络提取方法精度最高,效果最佳,满足罗兰C接收机实际信号处理条件下对包络信息精确性高的要求。

基于高斯平滑滤波的罗兰C周期识别新方法

在有效估计天波延迟地波时间的基础上,提出了全新的基于高斯平滑滤波的罗兰C周期识别新方法。该方法完全摆脱了固定第三周期识别的思路,在有效防止信号出现周跳和确保接收机接收性能的精确性与稳定性的同时,提高了采样信号的信噪比,降低了信号电平的损失,增加了信息的利用率。

增强罗兰导航授时系统应用及发展

依据国家未来建设综合PNT体系的需求,增强罗兰(eLoran)系统作为GNSS有效备份已具备信号高功率、强抗干扰性、地面系统易维护和服务高精度等互补特点。但我国eLoran建设进程和关键技术革新与国外相比较为滞后,因此,通过对当前各国eLoran系统建设现状的梳理,总结归纳了eLoran系统的主要关键技术,探究了国内eLoran系统发展存在的问题和与国外系统的差距。分析表明,国内系统现有服务性能指标仍有相当的提升空间,并结合当前国内系统发展特点提出未来eLoran系统发展的建议。

高精度时间间隔测量方法分析

为了弥补时间间隔测量技术相关研究的不足,比较分析几种高精度的时间间隔测量方法:介绍几种常用的时间间隔测量技术,给出每种方法的测量原理、测量精度和分辨率;并介绍几种近些年发展的其他的时间间隔测量方法,给出每种方法的测量思路;最后总结高精度时间间隔测量技术的发展方向和面临的主要困难。

基于船载北斗导航仪测量波浪参数方法研究

获取舰船波浪参数对于舰船的航行安全和武器使用十分重要。针对舰员缺乏有效手段实时获取舰船当前航行局部海域的波浪信息的问题,提出利用船载北斗接收机输出的天线高度信息反演波浪场信息的新方法。该方法认为北斗测量天线相对海平面高度的信息变化,反映了波浪的运动状态,通过对天线高度信息进行谱分析,根据波浪频谱特征,进行带通滤波,从而在频域提取出波浪信息,经过傅里叶反变换后,得到时域波浪信息,然后计算波高和波周期。海上实船试验结果表明,与浮标测量的准确波浪参数相比,通过该方法测量得到的SWH波高误差小于6%,波周期误差小于10%。

基于矢量代数法的GPS解析解研究

通常GPS卫星导航定位利用至少需要四个经过线性化处理后的伪距方程获得,论文则研究了利用矢量代数法得到非线性化的直接观测方程解法。通过比较线性化方程获得的定位结果,发现在特定的几何星座分布会时,线性化方程会导致奇异解,而非线性方程的解析解却能完成正确的定位解算。

舰船主变流机组测试性需求分析

针对舰船主变流机组时常出现火花偏大、功率不足等问题,对舰船主变流机组进行测试性研究。测试性需求分析作为测试性设计的首要步骤,在整个测试性设计工程中起到至关重要的作用,很大程度上决定了测试性设计的成败。本文在总结前人研究成果的基础上,首先介绍了舰船主变流机组的总体功能结构;其次,根据《装备测试性大纲》,对舰船主变流机组进行测试性层次划分;然后,采用基于故障率的测试性分配方法,将系统测试性指标分配至现场可更换单元(LRU)层级,用于指导各现场可更换单元(LRU)的测试性设计,为后续机组测试性的深入研究奠定基础,也为测试性从业人员提供一定的参考。