基于微波光子的宽带数据接收系统设计与验证

针对高速数据接收系统中传统电扫阵列瞬时带宽受限、数传速率难以进一步提升等问题,采用基于微波光子的“阵元移相+子阵真时延”光电协同多波束形成方法,利用光学真延时技术设计了Ka频段8通道二维扫描光电混合波束形成系统,通过稀疏设计进一步降低了系统复杂度。研制了单子阵64阵元规模的高速数据接收系统原理样机并进行了测试,结果表明在25.35~27.1 GHz工作频段无线信道条件下,阵列扫描范围为±40°,可同时形成8个波束;在QPSK数传体制下接收速率达1.5 Gb/s,误码率小于等于1×10^(-7),误差矢量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)指标优于3%。相关工作可为多波束和大带宽的高速数据接收设备等提供技术支撑与参考。

空间站有效载荷通用质量特性协同设计

为解决传统通用质量特性设计模式不适应空间站有效载荷技术体制新、功能高度综合、操作复杂、研制进度紧张的问题,有效控制空间站有效载荷研制的技术风险,基于信息共享的数字化协同设计方法,构建了通用质量特性数字化设计环境,设计了以通用质量特性信息流为核心的同步设计流程,将分立的通用质量特性设计工作整合成为有机的整体,实现了通用质量特性设计在空间站有效载荷研制工作中协调工作、共同推进的目标。经工程实践证明:该方法在提高通用质量特性设计的系统性和自动化水平方面效果显著,可为大型复杂系统开展数字化设计提供借鉴。

非线性估计理论的最新进展

扩展Kalman滤波(EKF)是应用最广的非线性估计方法,然而它存在实现性差、计算量大、估计精度低等缺陷,这些问题起源于EKF采用了Taylor展开近似。在阐明非线性估计的本质,剖析EKF等传统方法的特点及缺陷的基础上,从非线性估计革新的两条发展思路———非Taylor展开的线性变换及非线性变换出发,分别对插值滤波、Unscented滤波、粒子滤波和神经网络滤波这四种近年来最具特色的新方法进行介绍和评述。通过分析这些方法的工作原理、性能特点、必要性和可行性,将非线性估计最新进展的思想传承、本质内涵、地位与作用予以展现,指出各方法的现存问题、发展潜力和最具可实现性的发展方向。同时强调了各种算法的选取须根据具体应用场合和条件,在主要性能指标之间综合权衡。

基于 STK的星座设计与性能评估

分析了区域性覆盖星座的任务要求及设计特点 ,结合我国周边地区的地理情况 ,提出了一种利用太阳同步回归轨道的低轨道区域性覆盖星座设计方案 ,并应用 STK仿真软件完成了该星座的设计与性能评估。仿真结果表明 。

神经网络辅助的组合导航系统信息融合方案

传统的 Kalman滤波器自适应能力弱 ,而单纯的神经网络滤波器估计精度较差 ,且网络训练经验性太强。面向组合导航领域 ,提出 BP神经网络辅助自适应联邦 Kalman滤波器方案 ,设计并实现了 SINS/GPS/TAN/SAR智能化容错组合导航系统。结合自适应滤波和神经网络两种方法共同提高系统的自适应能力 ,并提出新的神经网络输入量 ,改善了算法的实时性。系统的估计精度得到显著提高 。

基于SAR的组合导航系统仿真研究

针对地形辅助导航中SAR图像匹配高度通道不可观,及传统Kalman滤波器自适应性差的缺陷,提出引入GPS高度信息及自适应联邦Kalman滤波算法,设计基于自适应联邦滤波的SINS/GPS/TAN/SAR四组合导航系统。该方案能有效地提高系统的自适应性、导航精度和自主性。并且由于方位误差角是直接观测量,使得载体不需机动即可获得良好的惯导空中对准能力。同时,该方案还可以提供SAR系统所需的运动补偿信息,由此构成导航设备与任务设备互补的双向信息融合系统。

近空间高动态飞行器测控系统发展趋势分析

近空间(又称临近空间)高动态飞行器是跨大气层飞行的高超声速武器/运载器,具有重要的军事应用价值。测控与信息传输系统(简称测控系统)是其信息保障的核心,如何适应近空间高动态平台的应用是飞行器测控技术发展的重要课题。在介绍近空间及近空间飞行器概念的基础上,分析了高动态近空间平台的特点及应用前景,据此提出对测控与信息传输系统的要求。构建了系统总体框架,提炼出关键技术并给出初步解决方案。

深空测控体系结构与技术发展

深空探测是国家综合实力的象征,集中体现了航天领域的发展方向和高精尖技术。测控通信系统是深空探测器信息保障的核心,如何适应深空飞行平台的应用是航天测控发展的重要课题。辨析了深空测控的一些基本概念,分析了其特点和需求,总结了深空测控的体系结构、标准化建设方面的进展,提出了未来20年深空测控应重点发展的方向。

基于MATLAB/Simulink的鱼雷导引弹道仿真

介绍了基于MATLAB/Simulink的鱼雷导引弹道的设计与仿真方法。首先给出鱼雷导引系统的数学模型,然后介绍如何采用Simulink建立系统的仿真模型并进行仿真计算,最后给出相应的仿真结果和分析。本文的仿真方法克服了传统编程语言仿真时繁杂、难度高、周期长的缺点,使动态系统的仿真变得容易、直观、迅捷。

双星定位系统增强方案分析

双星导航系统由于卫星数目有限,不能实现实时三维无源定位。为解决我国目前对自主无源三维导航资源的急需,近年来提出了铷钟法、伪卫星法及Loran-C增强法等多种增强方案。通过分析这些方法的工作原理、性能特点、必要性和可行性,将双星系统增强技术的内涵、思路和作用予以展现,并指出各方法的现存问题、解决方案和最具可实现性的发展方向。同时强调了这些增强技术不仅能提供三维无源连续导航资源,而且对未来的第二代导航系统也具有重要的应用价值。

“双星”增强系统近空间伪卫星布站设计

布设近空间伪卫星可改善“双星”星座构型,实现无源定位,达到GDOP的最小化。从剖析GDOP的内涵出发,针对“双星”星座和近空间伪卫星特点,运用空间解析几何及矢量代数知识,推导出一种直接判断伪卫星空间位置的布站算法。该算法从几何角度,直观地确定近空间伪卫星的最佳布设点,具有简便、快捷、直观、形象的特点。不仅解决了“双星”增强系统的关键技术,也为近空间平台的应用提供了相关技术储备。

基于近空间伪卫星的“双星”增强系统

为解决“双星”定位系统不能实现无源导航的缺陷,提出近空间伪卫星概念,设计了基于近空间伪卫星的“双星”增强系统。分析了近空间伪卫星的需求,确定其活动区域和平台形式。提出近空间伪卫星自身定位的几种形式,比较各自的特点,确定可行方案。不仅提供了一种三维无源导航资源,而且对近空间领域的开发,以及对近空间飞行器的应用提供了更具潜力的发展方向。

天地一体化飞行器测控通信网络体系构建

空间信息综合应用是未来航天的发展趋势,引进网络化技术,打造天地一体化测控通信网是实现信息综合应用的必由之路。一体化测控通信网作为空间信息传输、分发的公共基础设施,将各类飞行器、地/海/空/天基测控站(接收站)及指控中心、测控中心、用户等都作为网中的标准节点,以实现测控通信任务统一指挥控制、飞行器态势综合显示、测控通信资源综合利用和可持续发展。从新时期航天科技的发展特点得出,空间网络化是必然发展趋势。总结了国内外航天网络化发展的研究成果,提出测控通信网络化的定义、未来体系结构以及实施步骤,设计了空间网络化飞行验证试验的基本方案,剖析了空间网络化体系构建的关键技术。

重复使用运载器GN&C技术发展趋势及特点

重复使用运载器 (RLV)将大幅度降低现役航天运载器的发射准备时间、成本 ,并提高其可靠性、安全性 ,是航天运输系统的发展方向。制导、导航与控制 (GN&C)系统是RLV的核心技术之一 ,先进的RLV的GN&C技术不仅能缩短设计周期、降低成本 ,而且对复杂多变的飞行环境具有较强的鲁棒性 ,从而提高了飞行器的安全性。指出了RLV的GN&C系统的要求、特点 ,总结了近年来该领域的研究成果 ,提出了下一步需研究的问题。

临近空间飞行器测控与信息传输系统频段选择

临近空间飞行器是高性能信息化武器平台,测控(TT&C)与信息传输系统是其信息保障的核心,而选择合理、可行的频段是展开系统设计的前提和基础。频段选择影响到整个技术方案的制定,是一个需综合考虑、影响深远并具有战略意义的关键问题,从国际电联(ITU)国际标准、高速数传、接收信噪比(SNR)、"三抗"、超视距中继、黑障、雨衰以及设备研制成熟度8个方面全面、细致论证了近空间平台测控系统的频段选择问题,最终得出在视距链路中以Ka频段为宜,在超视距链路中以Ku/Ka双频段为宜的结论。

SITAN系统中量测值的不同选取

传统的 SITA N算法是利用相对高度之差作为卡尔曼滤波器量测值的 ,文中提出并证明了在 SITA N算法中 ,可以采用绝对高度之差或地形高度之差作量测值 ,量测值的不同选取对滤波结果没有影响。

临近空间测控系统技术特征分析

临近空间飞行器与传统航天器和航空器相比,有其突出的特点,相应地临近空间测控与信息传输系统也有其独特的要求。如何保障和适应临近空间平台的运行和应用是飞行器测控技术发展的重要课题。首先对临近空间飞行器概念内涵作辨析,然后从多方面系统地分析了临近空间测控系统的需求,研究其主要技术特征,同时提出初步解决措施。

GLONASS的最新进展及可用性分析

介绍了GLONASS星座现状及最新发展规划,计算了该系统现有可用性。在分析GLONASS缺陷的基础上,从我国用户的需求出发,提出GLONASS/"双星"组合导航方案,阐明了其必要性和可行性。从星座可见性和几何构型两方面对系统可用性进行了仿真评估,比较了组合系统与纯GLO-NASS系统可用性的变化情况。仿真分析表明,组合系统大幅提高了系统可用性,理论可用性提高至93%以上,实际可用性提高至70%以上。

飞行力学导航法探讨

针对一般组合导航系统的缺陷 ,本文提出飞行力学导航法这一新的组合导航概念并具体设计了 GPS/运动方程组合方案。飞行力学导航法是一种在不增加硬件设备的情况下 ,单纯用软件(运动方程 )明显改善原导航系统性能的导航方案。本文给出了飞行力学导航法的定义 ,并分析了其适用范围和特点。分析了传统运动方程建模中的各种误差源 ,推导了包含误差源在内的飞行器扰动方程 ,并得出其解析解。建立了 GPS/运动方程组合系统状态方程和观测方程 ,并进行仿真 ,验证了其可行性。仿真结果表明 ,GPS/运动方程组合系统导航精度高于 GPS,而且较单独 GPS增加了信息冗余度。

联邦滤波器信息分配因子优选问题

在剖析联邦滤波核心理论的基础上,对当前学术热点——联邦滤波器信息分配因子优选问题进行探讨。分析了文献中几种常见的优选算法,指出其中的理论缺陷。从全局估计、局部估计、容错性等三方面质疑了信息分配因子优选的必要性和可行性,提出一些值得商榷之处,并得出结论。通过S IN S/GPS/TAN/SAR四组合导航系统联邦滤波器仿真分析,验证了观点的有效性。