基于长基线干涉仪相位差的多站无源定位方法

针对常用多站无源定位技术存在时差(TDOA)/频差(FDOA)定位对超低旁瓣辐射源适应性差、测向(DOA)定位的造价成本和系统复杂度高等缺点,该文提出了一种基于相位差(PDOA)的多站无源定位新体制,利用每个观测站上至少两个接收天线和通道构成的长基线干涉仪(LBI),通过测量辐射源信号到达长基线干涉仪天线的相位差实现定位。针对相位差的2π模糊引入的非线性和非连续性,提出了一种基于多假设迭代优化的定位方法,首先利用一组相位差确定多个可能的辐射源位置初始值,然后采用高斯-牛顿(GN)方法对每个位置初始值进行迭代优化并计算代价函数,最后选择具有最小代价函数的估计值作为最终的定位结果。该方法可获取稳健的迭代初始值,算法运算量适中。仿真结果表明该定位方法的均方根误差(RMSE)在高斯观测噪声条件下可达到克拉美罗下限(CRLB)。

旋转长基线干涉仪测向方法及性能分析

针对传统多通道干涉仪和阵列测向系统复杂、易受通道间幅相不一致性影响,分析了旋转长基线干涉仪(RLBI)测向的两类相位差观测模型,进而推导了无模糊测向条件,提出了一种基于多假设伪线性迭代最小二乘(MHPILS)的测向方法,并分析了测向误差克拉美-罗下限(CRLB)和均方误差(MSE).仿真结果表明该方法运算量适中,测向精度可接近CRLB.

仅用长基线干涉仪相位差的运动单站定位法

针对传统单站无源定位测角系统中多通道干涉仪的复杂性，提出了一种仅用长基线干涉仪（LBI）模糊相位差的运动单站无源定位方法。针对定位问题的高度非线性，文章提出了一种多假设Taylor级数（MHTS）定位计算方法，并分析了定位误差的克拉美一罗下限（CRLB）。仿真结果表明通过观测器机动，可实现快速无模糊定位；基于模糊相位差的多假设Taylor级数定位算法性能可接近CRLB；干涉仪平行于机身安装，航迹两侧区域具有较高定位精度。

旋转长基线干涉仪“维特比-卡尔曼”滤波定位算法

针对旋转长基线干涉仪利用模糊相位差直接定位的问题,提出了一种"维特比-卡尔曼"滤波定位算法。以不同时刻目标位置所在的相位差条带为状态,用隐马尔可夫模型(HMM)对由基线不断旋转引起的状态转移过程和相位差观测过程进行建模。将"卡尔曼"滤波步骤嵌入到"维特比"算法递推过程中,同步计算目标估计位置和最优路径概率,解码最优状态序列,实现了利用模糊相位差直接滤波定位。仿真实验表明了该方法的有效性。

基于霍夫变换的旋转长基线干涉仪雷达信号分选算法

信号分选是雷达信号处理的基础与前提,传统方法在雷达数量增加、模式多变的情况下,分选性能显著下降。通过分析旋转长基线干涉仪(RLBI)体制中辐射源脉冲相位参数时变的特性,提出了一种基于霍夫变换的信号分选方法。该方法首先利用频率参数聚类进行初次分选,再利用霍夫变换提取不同来波方向上脉冲的相位时变特性直线,最后利用相位周期延拓进行脉冲序列提取。仿真实验表明了算法的有效性。相比传统方法,该方法能够利用相位参数直接分选不同来波方向上的脉冲,能在一定程度上解决旋转干涉仪信号分选中因缺乏方位信息而造成的分选效果下降问题。

基于长短基线干涉仪的无源定位系统研究

针对单站无源定位系统及时定位的需求,提出了一种基于长短基线干涉仪的无源定位系统的设计方案。该系统首先通过短基线测角,去除长基线接收机相位模糊,进而获得更高精度的波达角度;然后通过无模糊的相位差测量值和波达角度估计值确定信号源与观测站之间的距离。通过性能指标分析和定位仿真试验,系统的有效性和可行性得到了验证。

长基线对干涉仪无源测距技术研究

针对固定单站定位问题,提出一种改进的长基线干涉仪测距方法。在分析长基线干涉仪测距方法基本原理的基础上,指出传统方法存在的基线较长、难以实现相参、传输损耗大等问题,提出通过两组较短的平行基线构成等效基线进行测距的方法,两组基线之间无需相位同步,降低了系统实现的难度,扩大了单站测距定位技术的应用范围。其次,推导了测距误差关于参数测量误差的公式,理论和仿真分析表明,相对基本的长基线干涉仪测距方法,在等效基线长度相等的前提下,改进的长基线干涉仪具有更高的测距精度,且具有相似的误差分布和模糊数分布特性。

长基线恒星光干涉技术中延迟线系统的设计与实验

用于对几何光程差进行补偿的光学延迟线系统是长基线恒星光干涉仪的关键子系统之一.本文介绍了南京天文光学技术研究所研发的二级补偿延迟线系统.经过测试,直线电机驱动的延迟线小车的补偿精度小于5mm,经过PZT系统的补偿,该二级补偿系统在短时间内的补偿精度满足了要求.研究表明,为了满足长时间观测的需要,延迟线系统应该采用硬实时的控制方法.

LBI测向定位系统的多标校源校正算法

采用长基线干涉仪测向定位的系统,对干涉仪基线矢量的测量精度要求非常高,而通常的测姿设备在增加载荷系统复杂度的同时并不能直接提供干涉仪指向信息。针对这一问题,提出共用定位系统测量方向余弦角的相位差测量通道,利用同时测量的两个(以上)已知校正源的相位差,实时解算、提供干涉仪的空间指向,并给出了校正干涉仪指向的性能估计方法。仿真表明,该算法能够有效获得干涉仪的空间指向。

USB-VLBI综合确定SMART-1环月探测器轨道

我国绕月探测工程中"嫦娥一号"(CE-1)卫星将综合使用统一S波段系统(USB)和甚长基线干涉仪(VLBI)完成测定轨任务。为了检验USB-VLBI综合测定轨精度,测控系统于2006年5月利用欧空局(ESA)的SMART-1环月探测器进行了USB-VLBI综合测定轨试验。本文对这次试验的测轨数据进行了分析,研究了不同观测弧长和不同类型观测数据组合情况下的定轨和预报精度,得出了一些结论。

USB-VLBI综合快速确定环月飞行器短弧轨道

2006-05-29-2006-06-02,有关单位利用欧空局（ESA）的SMART-1环月飞行器进行了USB-VLBI综合测定轨试验,其中一个重要目标就是考察环月飞行器的短弧快速轨道确定能力。这里对综合测轨数据的精度进行了评估,分析了不同类型测轨数据组合和定轨弧长对短弧定轨和预报的影响。利用5 d测量数据进行统计：VLBI时延的RMS约为1 m,时延率的RMS约为0.25 cm/s,USB测速的RMS约为3-6 cm/s,测距的RMS约为1-3 m。30 min定轨及预报一个环月轨道周期（5 h）位置的RMS约为250 m,速度的RMS约为15 cm/s。

USB与VLBI联合确定“探测一号”卫星轨道

我国绕月探测工程“嫦娥一号”卫星将以统一S波段（USB）为主，辅以甚长基线干涉仪（VLBI）测轨分系统来完成测控任务。由于“探测一号”卫星轨道与“嫦娥一号”调相轨道段相似，有关单位于2005年3月17日-20日进行了USB和VLBI联合跟踪“探测一号”试验。通过对联合测轨数据的处理，研究了USB—VLBI联合定轨方法，分析了联合定轨和预报精度，得出了一些结论。

LBI瞬时测距系统中的相位差解模糊方法

运用几何学原理,推导了一种新的利用长基线干涉仪(long baseline interferometer,LBI)无模糊相位差测量量对目标辐射源的被动瞬时测距、测角的定位方法。针对其中关键的相位差解模糊问题,提出了相位差测量量的解模糊原理、正确解模糊条件以及解模糊算法,并通过MATLAB仿真验证了正确解模糊条件和解模糊算法正确性。该研究为基于球面波前模型的无源定位提供了一种解决相位差测量量模糊问题的方法,对该类无源定位方法的工程实现做出了探索。

VLBI在航天测控领域的应用

该文简要概述了VLBI系统在航天测控领域的应用,提出了VLBI系统的应用模式并对各模式的应用进行了比较,还介绍了各模式设备的基本配置。最后提出了我国发展VLBI系统的必要性和目前需进行的基础研究课题。

用IBM PC386控制上海天文台MK-3 VLBI数据采集系统

本文介绍了我们运行在IBMPC386上的PCFS软件，该软件用于控制MK－3VLBI数据采集系统。

月球探测技术——探测初期测控通信系统

介绍了国外月球探测测控通信系统的发展和现状。在分析我国现有统一S波段(USB)测控通信网和天文甚长基线干涉仪(VLBI)对探测器测控通信支持能力的基础上,提出了利用现有条件实现测控通信的解决方案。比较和分析表明,采用有源天馈网络的实现简单且技术成熟可靠,是一个较优的方案。

AOA/LBI快速定位方法研究

对到达角/长基线干涉仪快速定位方法进行了研究和分析,提出了一种基于最小方差准则的LBI相位差变化率提取方法。该方法可以消除相位模糊,实现对目标进行快速测距和定位。最后结合实际的试验数据验证了算法的有效性。

佘山站MK3磁带记录加密改进

在1994年完成了余山站MK3记录终端磁带记录密度的加密工作，从而将记录密度提高了12倍。该装置已运至乌鲁木齐天文站并投入了正常的VLBI观测。本文介绍了磁带加密装置的工作原理和设计考虑。

LBI瞬时测距无源定位方法及其精度分析

研究了长基线干涉仪(LBI)体制下基于球面波前模型的瞬时测距无源定位问题,运用几何学原理,推导了一种利用无模糊相位差测量量对目标辐射源的单脉冲被动测距、测角的新定位方法,并通过MATLAB仿真验证了该方法的正确性。分析了定位精度与基线长度测量精度和相位差测量精度之间的关系,指出基线长度测量误差对定位精度的影响是不能忽略的。通过MATLAB仿真给出了不同测量精度下的GDOP等值线图。最后对进一步研究的方向进行了探索。

上海天文台VLBI本地站程度

介绍了用于上海天文台VLBI系统的本地站程度，它主要控制余山VLBI25m站的一些专用设备，这些设备与进口的通用设备组成一个完整的VLBI系统，从而能进行规范的VLBI观测。