质心误差对分布式InSAR基线确定的影响及消除

高精度星间基线确定是分布式InSAR干涉测量中的关键技术。针对卫星在轨运行期间的质心与地面标校结果不一致问题,仿真分析了星体系x、y、z不同方向1 cm质心误差对InSAR星间基线确定的影响。结果表明:x、y方向的质心误差对基线解算影响很小;z方向的质心误差对基线解算影响显著,使得InSAR基线产品中含有明显的系统误差。提出了两种消除卫星质心误差影响的方法:一是在星载GNSS定轨过程中增加轨道径向的经验加速度予以补偿;二是增加星体系z方向的质心偏差估计。实验结果表明,经两种方法处理后得到的InSAR基线3维误差由8.8 mm分别降至0.13 mm和0.09 mm,98%以上的卫星质心误差影响被消除。

夏克-哈特曼阵列光斑质心探测误差比较

在相同信噪比的情况下,通过数值仿真对夏克-哈特曼波前传感器阵列光斑的4种质心探测算法进行质心探测误差对比.仿真结果表明,强加权质心算法具有较好的适用性,该算法在信噪比小于5时,质心探测误差低于0.5像素.在对阵列光斑进行质心探测时,同时考虑质心探测误差和探测速率,有效提高了质心探测的准确性和快速性.

基于误差修正的卫星在轨质心高精度预估与验证

在星载精密定轨中,通常需要对观测数据进行接收天线质心偏移修正,将测量数据参考点修正到卫星质心,不同方向的质心偏移误差对定轨结果影响差异显著。由于大型平面可展开天线和太阳电池阵的重量和尺寸较大,同时由于地面测试设备、测试方法、环境因素等原因导致地面状态下难以直接测得在大型平面可展开天线和太阳电池阵均展开下的卫星质心,此外,星上其他展开部件等均能在不同程度上影响卫星的质心,这些因素都直接增大了准确预估卫星在轨质心的难度。针对卫星质心误差对分布式SAR卫星基线测量精度的影响,本文从提高卫星质心预估精度的角度,在现有质心测量技术的基础上,提出了一种卫星质心在轨预估技术。利用足够多的实际可测的零部件质量和质心信息,将质心计算与实测数据相结合,基于误差修正理论,实现了以二阶精度计算卫星质心的方法,在工程上有较广的适用范围。采用该方法对某卫星在轨质心误差进行了分析,并经在轨试验标校后,取得了预期的效果,证明了该方法合理可行。

星图质心提取量化误差与光敏缺陷误差分析

星点质心的精确提取是提高星光制导精度的关键。本文针对单星点成像过程中影响质心提取精度的误差因素进行分析,详细推导与分析了由于离散化与敏感区域缺失等原因引起的亚像素级别成像误差并给出相应的误差曲线,对于进一步提高星点质心坐标的精度具有重要作用。

飞行器质心偏差极限值计算方法研究

针对飞行器的质心偏差极限值问题,首先经推导给出了质心偏差的理论计算公式,通过对理论公式的分析指出了其不足,随后分析了质心偏差极限值分析的穷举法、蒙特卡洛方法和最优化方法,最后针对一种典型飞行器,对各种方法进行了实例分析。通过对计算结果的讨论,说明蒙特卡洛方法对偏差的分布较为有效,而穷举法和最优化方法对偏差极限值分析效果最好。

基于电子倍增电荷耦合器件的哈特曼-夏克波前传感器质心探测误差分析

哈特曼-夏克(Hartmann-Shack,H-S)波前传感器的探测误差是自适应光学系统中的一个主要误差源.本文分析了电子倍增电荷耦合器件(electron multiplying charge-coupled devices,EMCCD)的各种噪声源对H-S波前传感器质心探测误差的影响,推导了基于EMCCD的H-S波前传感器的质心探测误差的数学表达式,并进行了数值仿真和实验研究.结果表明,基于EMCCD的H-S波前传感器的质心探测误差与增益直接相关,在增益小于Pmax/(Q·Nmean)时质心探测误差随着增益的增大而减小,在增益大于Pmax/(Q·Nmean)时质心探测误差随着增益的增大而增大,其中Pmax是EMCCD的峰值电荷,Q是量子效率,Nmean是平均入射光强.

常用卫星角反射器阵列的结构设计

卫星角反射器阵列作为激光测距系统中的合作目标,用于提高大观测范围内反射光束的能量。角反射器阵列的结构形式直接决定其两项重要的性能指标:回波光电子数和质心改正误差。为了优化设计出常用角反射器阵列的结构参数,必须保证观测范围内"接收信号的回波光电子数最大化"和"质心改正误差最小化"。根据带合作目标的激光测距机工作原理,推导了接收信号的回波光电子数及其质心改正误差的数学表达式。以阵列结构参数优化为目的,给出了常用角反射器阵列结构的设计方法。以日本ADEOS-Ⅱ卫星角反射器阵列为例,仿真计算了角反射器阵列的结构参数:设计得到角反射器为9个、结构倾角和方位角分别为50°和45°,其半球半径约为85.7mm,这些结果与ADEOS-Ⅱ实际参数结果完全相符,从而验证了设计理论的正确性。

光斑区域内存在单个盲元条件下点源目标质心探测误差分析

在哈特曼波前传感器点源目标探测质心算法中,除信号光子噪声、读出噪声和背景光噪声等误差源之外,图像传感器上存在的盲元也会对质心的探测精度造成一定的影响。系统地推导了哈特曼传感器子孔径光斑区域内存在单个盲元条件下各种误差源对点源目标质心探测误差影响的数学表达式,进一步分析了盲元和光斑质心间相对距离、光斑等效高斯宽度等因素对盲元存在所引入的质心偏移误差的影响,指出当相对距离约等于光斑高斯宽度时质心偏移误差达到最大值。实验结果与仿真和理论推导结果相符。

提高夏克-哈特曼波前传感器光斑质心的定位精度

提出了一种提高夏克-哈特曼波前传感器光斑质心的定位精度算法,分析了光斑质心的探测误差,采用与光斑尺寸匹配的探测窗口及插值法提高了图像的分辨率,并使用二阶矩算法计算了质心位置。采用该算法对含有噪声的光斑图进行图像处理与计算,并给出了待测件的波前重构示意图。结果表明,相对于传统算法,该算法将质心的探测精度提高了约0.8倍。