100km量子纠缠分发实验捕获跟踪技术

介绍了100km量子纠缠分发实验中的捕获跟踪瞄准(ATP)技术。以Alice接收端的700mm望远镜为例分析了ATP系统的技术指标、光路布局和高带宽跟踪精度的实现方法。为了抑制近地面水平大气湍流引起的量子信息传输光束和信标光束的到达角起伏,在经典复合轴跟踪模式的基础上,设计了具有粗跟踪、精跟踪和超精跟踪功能的双重复合轴跟踪系统和双快速控制反射镜融合的跟踪算法,用高帧频CMOS探测器和压电快速控制反射镜构建了超精跟踪回路。采用这些方法有效解决了跟踪动态范围和跟踪精度之间的矛盾,更好地发挥了高帧频探测器的性能,提高了抑制带宽和跟踪精度。将该双重复合轴跟踪系统成功应用于100km量子纠缠分发实验,结果显示捕获跟踪系统的跟踪精度为4μrad,抑制带宽达到了70Hz。

红外捕获跟踪设备闭环注入式仿真试验的理论研究

提出了一种采用数字图像注入式方法进行红外捕获跟踪设备闭环仿真和性能测试。在仿真测试时,红外捕获跟踪设备的传感器被图像仿真机和图像注入设备取代,图像生成及脱靶量计算环节的延迟和误差使跟踪伺服系统的性能与实际工作情况不一致,影响了仿真试验结果精度和置信度。从设备的实际情况和注入式仿真试验下伺服控制系统的等效性考虑,利用某型实际设备的伺服控制系统模型,仿真分析了在不同脱靶量延时和脱靶量误差下,系统跟踪迎头飞行目标时的稳定性和动态跟踪精度的变化,获得了设备允许的脱靶量大小和图像仿真最大延时。结果表明:脱靶量输出延迟不大于2帧时设备能稳定跟踪目标,为保持两种情况下伺服系统性能的一致,注入式试验时脱靶量随机误差最大为25″,图像仿真的最大延迟时间为19 ms。研究成果为红外捕获跟踪设备的闭环注入式仿真试验的可行性提供了理论支撑。

光电跟踪系统捕获跟踪切换的平滑调节方法

光电跟踪系统中,通常需要应用多个控制器完成搜索、捕获和跟踪。在多控制器之间直接切换可能会产生大的瞬态误差,导致目标脱离视场。提出了基于单个实参数控制的系统频响特性对称调节方法,实现了捕获和跟踪控制的平滑转换;给出了对称调节器的标准形式,可通过频域上的转换得到实际的调节控制器。实验结果表明:采用单参数对称调节的捕获跟踪控制模式转换平滑、快速、瞬态响应快、超调量小。

数字图像注入式红外捕获跟踪闭环仿真试验探讨

外场动态飞行和内场仿真是红外捕获跟踪系统的两种试验方法。由于注入式仿真试验不受红外景像转换器等关键器件的制约,投资少、见效快,成为有限条件下的理想试验手段。红外捕获跟踪系统闭环仿真试验的关键技术是闭环构建和红外图像仿真。将被试系统编码盘输出数据和目标运动方程综合处理,控制闭环系统的延时,精确仿真目标像素位置,是保证闭环构建逼真度的主要途径;采用实测数据和理论计算相结合,是保证红外图像仿真逼真度的关键。本文介绍仿真试验系统组成,并就以上两关键技术进行分析、论证。

红外捕获跟踪设备半实物仿真试验技术

分析了半实物仿真试验在红外捕获跟踪设备性能评估中的优势。红外捕获跟踪设备半实物仿真的核心是数字图像的仿真生成工作,针对捕获跟踪设备半实物仿真提出了两种图像生成方法:预先生成的图像生成方法和要素素材预先生成+实时合成的图像生成方法,第一种方法适用于开环仿真试验,第二种方法适用于闭环仿真试验。两种图像生成方法中的要素素材生成、传感器效应仿真均采用基于实测数据的方法,其能够保证运动特性、辐射特性、传感器效应仿真精度,第二种方法会对闭环仿真试验的实时性提供支持。分别针对图像生成的三大过程(要素素材的生成、图像合成、传感器效应仿真)阐述了仿真思路。生成的图像可以充分的考核捕获跟踪设备的性能。

一种高精度中继卫星捕获跟踪外场无线试验方法

为了验证中继卫星捕获跟踪系统设计,充分考虑地面环境和在轨应用的差异,提出基于近似远场条件下的中继卫星捕获跟踪技术验证方案。利用中继卫星设备、用户航天器模拟设备、高精度二维轨道模拟设备、光学指向设备、天线重力卸载设备以及地面测试设备等组成的验证系统进行捕获跟踪试验,给出了静目标和动目标捕获跟踪试验结果,并与仿真跟踪过程进行了比对。试验结果和仿真结果一致,验证了文章提出的中继卫星捕获跟踪技术验证方法的有效性,进而验证了捕获跟踪技术方案、单脉冲角跟踪体制、跟踪策略等,为中继卫星在轨可靠工作提供技术支撑。

多用户多任务的中继卫星捕获跟踪技术研究

针对中继卫星用户数量及跟踪任务不断增多,跟踪模式复杂,任务响应速度要求快的特点,文章给出了对单个用户星捕获跟踪的典型过程,进而提出多用户多任务捕获跟踪策略,其可根据用户星类型、用户星优先级、任务中继服务时刻、可服务时间窗口等条件,经过合理的任务规划,可以同时实现为多个用户服务、优化星地资源配置、简化操控技术。文中应用两副天线跟踪6个目标,验证了中继卫星完成多用户多任务捕获跟踪任务的可行性。

光电系统捕获跟踪控制方法研究与仿真

研究光电系统电视捕获的准确跟踪问题。光电系统在跟踪阶段,一旦物体的运动速度较快,方向突变性较强,会造成光电系统中的控制出现超调和振荡,系统性能差。传统算法在对快速运动目标进行捕获时,由于系统的超调和振荡,导致目标在捕获阶段逸出跟踪视场,造成跟踪不准确。针对上述问题,提出了一种采用α-β-γ滤波器的捕获跟踪控制算法。根据目标的运动特性和运动状态建立捕获跟踪模型,通过α-β-γ滤波器预测目标下一时刻位置和速度,采用复合控制进行随动跟踪,降低系统的超调量和缩短过渡时间,从而实现对快速运动目标的捕获跟踪。实验结果表明,运用该控制算法可以有效地解决目标在电视捕获阶段逸出视场的问题,提高系统对快速运动目标的捕获跟踪能力和跟踪精度。

注入式红外捕获跟踪仿真关键技术研究

阐述了注入式红外捕获跟踪仿真系统的组成及工作流程;分析了制约仿真体系构建的关键技术,针对目标在图像中位置的仿真精度要求,提出了直接采集红外捕获跟踪设备编码盘角度信息来进行目标位置仿真计算的方法;针对红外图像生成实时性要求,提出了预先生成目标、背景图像数据,在仿真进程中将之实时合成的方法,并通过实验验证了所提方法的有效性;最后提出了仿真体系构建的建议。

卫星信号捕获跟踪仿真与卫星授时的实现

卫星授时,就是指通过卫星发射或转发高精度标准时间信号的时间同步技术。文中首先分析了卫星定位和授时的原理。因为授时需要对卫星信号捕获跟踪,但由于实际的卫星不受我们控制,所以用Matlab程序通过合适的算法和参数产生仿真卫星信号,并对仿真卫星信号进行捕获跟踪处理。最后,实验中采用TD3020T模块等软硬件搭建基于北斗二代卫星的授时系统,授时系统捕获跟踪到了实际卫星报文信息,并用编写好的Matlab程序对报文信息分析处理得到纳秒级精度的标准时间信号,实现了基于北斗二代卫星的纳秒级精度授时系统。

中末交班及红外误差对捕获跟踪概率的影响分析

以复合制导的XX反舰导弹典型作战过程为背景,着重分析了复合制导红外末制导交班误差和红外本身误差对红外探测器捕获跟踪目标概率的影响,为目前流行的中末交接班制导导弹设计提供一个误差分析标准,文中针对误差影响因素作了仿真分析,并从分析中得到了一个交接捕获跟踪的较佳状态,以此状态作为参考能使中末制导导弹制导更加具有实际意义。

中继卫星在轨动态捕获跟踪试验方法研究

针对中继卫星在轨捕获跟踪高速运动目标的动态性能测试难题,提出了一种基于静止目标(中继卫星地面站),利用中继卫星姿态连续偏置运动模拟中继卫星与用户航天器之间的相对运动,开展中继卫星在轨动态捕获跟踪测试方法的研究。仿真分析和在轨试验结果验证了该方法的有效性,从而为我国首次天基数据中继试验任务的顺利完成奠定了基础。

数字图像注入式红外目标捕获跟踪训练仿真

介绍一种利用数字图像注入构建目标环境来完成目标捕获跟踪仿真训练任务的新方法,该方法通过模拟目标的理论航迹,实时接收并解算编码器输出值,同时与目标的运动方程做综合处理,计算出目标的位置信息,最后在背景中合成目标后按照红外图像的格式将数字图像注入到数字图像处理系统中。该方法可以在不开启红外相机的情况下,方便地完成手动及自动跟踪的训练任务,节约了训练成本,并已成功运用到某光电跟瞄设备的仿真训练系统中。

星载光电仪器捕获跟踪视频处理系统设计

介绍了基于卫星平台的捕获跟踪视频处理系统的原理及硬件设计,提出了一种基于自适应阀值的跟踪算法——波门跟踪法,实现了对复杂背景下变化运动目标的自动跟踪,达到了预期的要求。

一种基于捕获跟踪策略的光束发散角分析方法

根据捕获跟踪策略和激光检测理论 ,给出了直接探测情况下最佳光束发散角的表示式。利用这一表示式 ,分析了背景光功率和探测器暗电流等效光功率对系统性能的影响 。

基于HLA体系结构的目标捕获跟踪仿真系统设计与实现

HLA是先进分布交互仿真的通用技术框架,近年来在仿真领域受到普遍的关注,具有广阔的发展前景.本文给出了一个基于HLA体系结构的目标捕获跟踪仿真系统的设计与实现,结合应用介绍了基于HLA的分布交互仿真系统的开发过程,为先进分布交互仿真在测控领域的应用打下了良好的技术基础.

GPS信号捕获跟踪环路的研究及实现

捕获跟踪环路的设计是GPS接收机设计中的关键技术之一。本文首先阐述了扩频通信系统中捕获与跟踪的基本原理;重点阐述了GPS信号捕获跟踪通路的整体设计方案,详细论述了捕获跟踪模块中初始态、捕获态、同步态及保护态的设计及实现;最后给出了仿真结果和基于FPGA验证的测试数据。运行结果表明设计的捕获跟踪环路功能正常,性能可靠,可完成GPS信号的捕获和跟踪。

窄带抗干扰算法对捕获跟踪的影响

为了验证窄带抗干扰算法对卫星导航接收机性能的影响,首先分析了基于卫星导航接收机中窄带干扰抑制原理和基于重叠加窗的干扰抑制方法.在分析该算法对多种不同干扰抑制能力的基础上,研究了该算法对捕获跟踪性能的影响.实际数据仿真结果表明,该算法能够有效抑制单音、多音及扫频三种不同类型的窄带干扰,且布莱克曼窗较海明窗具有更高的抗干扰性能.当干信比为60dB时,采用该算法后捕获过程的信噪比损失约为1dB,跟踪过程的信噪比损失约为0.8dB.总体来说,该算法在抑制窄带干扰的同时对捕获和跟踪影响较小.

一种在紧缩场进行捕获跟踪试验的方法

为满足不断增长的天基中继业务需求,航天器星间链路常使用大口径高增益天线,且配置自动捕获和跟踪设备,以完成对目标航天器的自动跟踪。随着天线口径的增大,对场地空间要求不断增大,地面验证试验变得愈加困难。针对越来越难以实现的捕获跟踪外场试验,提出一种在紧缩场进行捕获跟踪试验的方案,方案详细分析了在紧缩场进行试验的可行性。通过设置跟踪通道校相因子,很好地分离了角误差信号,获得良好的S曲线以及非常小的交叉耦合,从而验证了在紧缩场进行捕获跟踪试验是可行的。相对于传统的远场测试方法,该方法具有不受气候影响、费用低等优点。

一种机载卫星通信终端频率捕获跟踪算法

作为一种特殊的卫星通信设备,机载卫星通信终端在工作环境上和普通通信终端有很大的区别。在终端通信过程中,多普勒频移变化给频率捕获和跟踪带来了很大的困难。针对机载终端通信过程中多普勒频移变化快的问题,提出一种多波束载波频偏估计算法。详细描述了频率捕获和同步跟踪的过程,通过利用相邻波束的频率校正信道,在每一个TDMA帧中搜索频率校正信息,可以在较短时间内锁定频率和定时信息。通过MATLAB对算法进行了仿真,结果表明该算法能有效地解决载波快速捕获与精确跟踪的问题。