船用无线电标校信标机程控频点切换的设计

船用无线电标校信标机是指能够为船载统一测控设备提供稳定跟踪信号的射频信号发生器。一般安装于探空气球内部或悬挂于无人机底部,经过飞行至一定高度和距离后,船载统一测控设备对该信标信号进行跟踪试验。当前船用无线电标校信标机在空中仅能工作在一个频点,若需要对多个工作频点进行标校则需要重复释放多个无线电信标机。为解决此问题,设计一种标校信标机外围变频控制电路,将该电路连接至标校信标机即可完成释放一个信标机开展多频点标校的难题。该变频电路以低功耗单片机STC89C52RC作为基本控制单元,结合DC⁃DC降压模块和电平转换模块,实现将多个预置工作频点信息按预定帧格式定时发送至信标机的功能。经过十余次海上航天测量试验的检验,结果表明程控变频控制电路运行稳定、控制精度高,节省了标校时间和经费预算。

基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法

在分析最小二乘算法原理的基础上,提出了一种基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法,建立了计算模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法具有较高的解算精度和计算效率,航向误差解算精度优于3.5″,水平误差解算精度优于0.15″。该方法解决了动态条件下惯导姿态误差实时标定的技术难题,对提高惯导姿态测量精度和测量船外测精度具有重要意义。

航天测量船角度系统误差偏大问题的分析与解决

在测量船某型号任务的数据处理过程中,通过比对两套外测设备的原始测量数据,发现方位角的系统误差偏大。针对设备严重超出精度指标的问题,通过进一步的试算,利用箭载GPS数据进行比对,仔细分析了引起方位角系统误差偏大的各种因素,逐步排查后找出了问题原因,并由船载设备进行修正。通过排查分析,验证了船载设备零值修正处理方法的正确性,为船载系统类似问题的解决积累了经验。

未来飞行器测控通信体系结构及关键技术

根据未来需求和技术发展趋势,提出了中期面向航天器、航天靶场、临近空间飞行器、无人机的测控通信体系结构,展望了远期天空地一体化飞行器测控通信系统的体系结构,讨论了未来测控通信系统需要研究的主要关键技术。

提高航天测量船定轨精度的途径

在"神舟"任务中,航天测量船的定轨精度直接影响着整个地面测控系统的完成质量。在分析研究测量船误差源对近地近圆轨道确定影响的基础上,提出了提高海上定轨精度急需解决的问题及研究方向,建立了测速数据的船姿船速修正模型,设计了自适应信息检测算法,实现了测量船复杂误差的精确仿真并基于次序统计量研究了初轨根数的选优问题。这些技术的应用使初轨计算半长轴外符合精度提高了3倍,为提高测量船定轨精度发挥了重要作用。

基于双星敏感器的船体姿态测量系统设计

提出了一种基于双星敏感器的船体姿态测量系统。本系统采用两台大视场高精度CCD星敏感器,一台指向船艉,一台指向左舷,组合定姿达到提高横摇角测量精度的目的。选用TH7888A作为CCD传感器,成像后经实时图像处理器提取星点目标位置、灰度信息传给数据处理计算机,通过星图识别、姿态确定获取地心惯性坐标系下视轴指向,经岁差、章动、极移、船位、蒙气差等修正,获得惯导地平系下姿态矩阵。依据标定的星敏感器与甲板坐标系安装矩阵,解算船体姿态角,将两台星敏感器解算的姿态角进行融合,达到获取三个高精度船体姿态角的目的。实验表明,该系统航向、纵摇及横摇测角精度分别达到8.46″、7.16″及5.11″,测量精度高、自主性强且能不随时间漂移。

测量船外测数据的四矢量误差分析方法

航天测量船外测数据处理精度对航天测控具有着重要的意义。针对测量船测量机理复杂的难题,在分析测量船主要误差源的基础上,提出了测量船四矢量误差的概念,并分析了其对航天测量船外测精度的影响。结果表明,设备本身的测量误差是主导因素,船摇测量误差次之,变形测量和船位测量的误差处于较小量级,最后通过实际应用验证了四矢量误差分析的准确性和实用性。

基于非规律变化信标球数据的精度检验新方法

针对测量船施放信标球时经纬仪观测数据存在时间不连续、有效数据段落短的问题,提出了基于不连续数据开展精度检验的新思路,利用自适应信息检择算法、拟合残差法解决了非等时距变化的不连续数据野值检择难题,实现了基于经纬仪数据的精度评估和处理流程设计,完成了船载雷达距离零值、标定参数的精度检验。

船摇对组阵天线信号合成效率的影响

为了将天线组阵技术应用于测量船动平台,必须分析船摇的影响。建立了测量船多测控天线指向同一目标时距离差值随船摇变化的数学模型,在此基础上得到距离差值变化率与天线方位角、俯仰角的关系曲线,对测量船各频段天线组阵信号合成效率与积分时间进行了分析,表明距离差值变化率直接影响信号合成时间,进而影响合成效率,频率越高合成效率越低。

基于组态王的标校远程监控系统软件设计

为满足测量船远程监控标校塔标校设备的需求,在原有基于C/S监控模式不能适应高密度任务的情况下,提出利用组态王KingView开发B/S网络模式的标校设备远程监控软件。首先给出了远程监控系统的组成和控制对象,进而应用KingView进行监控软件设计,通过画面布局设计、数据字典构建、动画连接实现了监控需求,采用中间件技术实现了组态王对其它不支持板卡的调用。测试和运行表明,该监控软件实现了测量船对标校设备的实时监控,实现的系统具有升级/维护便利、操控简单可靠等特点,对测量船的标校工作做出了重要贡献。

船载外测数据的实时检择方法

分析了航天测量船的任务特点和船载外测数据的野值特性,研究实时处理船载外测数据野值的检择方法。通过两套设备的外测数据信息横向比对消除船摇对数据检择的影响,建立了自适应权值和阈值的模型,给出了基于坐标转换和加权融合的分步式船载外测数据实时检择方法。实例数据验证结果表明所提方法可以实时有效地解决外测预处理阶段的野值检择问题。

新一代航天测量船导航系统信息融合技术

分析了我国航天测量船导航系统的优缺点,提出了一种基于分散化滤波理论的联邦卡尔曼滤波体系结构(FKF),并研究了其最优融合估计算法和实时性。仿真结果表明,它可以有效地提高组合导航系统的精度和容错性能。最终的设计方案已成功应用于一种航天测量船组合导航系统中。

重力异常对航天测量船惯导姿态测量的影响与补偿

分析了重力异常产生的原因,根据有害加速度对于惯导系统的影响,建立了基于重力异常的惯导比力误差方程及姿态误差测量模型。结合航行试验分析了影响与应用效果,试验结果表明,高精度的姿态测量系统中必须考虑重力异常的影响,利用该方法可以基本消除重力异常的影响,部分海域可使惯导姿态精度提高约20″,对提高航天测量船外测精度具有重要意义。

面向测控IP网的测量船测控信息交换模式研究

对基于消息中间件的测量船测控信息交换模式进行研究，首先对消息中间件技术进行探讨，然后基于测量船应用需求，从测控信息交换体系结构、测控软件系统软件部署、测控消息流管理3个方面展开基于消息中间件的测量船测控信息交换模式设计．最后对基于该模式的测控信息交换的可靠性、实时性以及易管理性等优势进行了分析。

S/Ka频段测控通信系统设计及应用

为了满足空间站等中低轨航天器对地高速数据传输、高精度测轨的要求,提出建立S/Ka频段测控通信系统,对系统体制、工作频段、空地链路能力等进行总体设计,阐述了窄波束天线的角捕获与跟踪、高速调制解调、Ka频段信道及功放等关键技术及其解决措施;分析了系统的运行模式,介绍系统在空间站、高分辨率对地观测等工程项目中的应用。

多项式拟合法在船载外测数据实时压缩算法中的应用

为了解决船载外测设备采样数量大的问题,船中心机必须对外测数据进行实时预处理,适当压缩后才能向外发送。将多项式拟合的方法应用到外测数据的实时压缩算法之中,通过建立一组正交多项式基,运用最小二乘法估计得到拟合点的平滑公式,在综合分析多项式截断误差和随机误差的基础上总结得出最佳压缩多项式次数和采样点数。理论分析和实例仿真结果均表明,该方法达到了良好的压缩和滤噪的效果,能够在比较高的精度范围内体现数据的真实曲线特征。

欧空局OPSNET通信网新进展

为了支持我国航天测控通信网的IP(互联网协议)化以及未来发展,对欧空局的航天任务操作通信网OPSNET(操作支持通信网)的新进展进行了研究。首先回顾了OPSNET网络发展历程中的里程碑事件(完成网络IP化,调整网络拓扑结构,通过载荷分担模式超越网络链路的带宽极限),之后介绍了该网络面临的高数据速率挑战及多个备选解决方案,详细介绍了最终选用的基于MPLS(多协议标签交换)技术的网络设计。OPSNET网络向MPLS迁移的方案经实验室环境验证后分步实施,经多个层面的验证及实际运行证明,采用MPLS技术后,以较低的成本实现了很好的网络性能。未来OPSNET将以此为基础部署更多的MPLS链路,并可能增加加密业务。OPSNET通信网的新进展值得我们关注和借鉴。

月球与深空任务测量船双捕策略研究

在航天任务的发射及早期轨道段,由于有应急指令发送以及定初轨的迫切需求,能否快速、稳定、可靠地完成测量船对目标探测器的双向捕获直接关系到任务的成败。本文介绍了常规地球卫星任务的测量船统一测控设备双捕流程,分析了该流程不适用于后续月球与深空探测任务的原因,并针对我国月球与深空探测器的测控需求和器上应答机特点(由S频段发展为X频段,由模拟应答机发展为数字应答机),分别设计了相应的测量船双向捕获策略,即对模拟应答机采用多普勒预置情况下的三角波扫描法,对数字应答机采用常数多普勒预置法或拐点平滑扫描法。文中提到的策略在我国嫦娥五号任务和首次火星探测任务的天地测控对接试验中得到了充分验证,将在任务中得到实际应用。

语义Web环境下多Agent系统开发方法

为提高测控方案设计的快速性和可靠性,从工程实践方法论的角度研究了语义Web技术与MAS构建方法的融合,提出了一种语义Web环境下多Agent系统开发方法MDCSW(MAS Development com-bined with semantic Web)。该方法利用语义Web标准的知识结构描述能力将领域知识建模和系统架构隔离,以支持迭代式和并行开发。此外,多个Agent的信念库集中采用语义Web本体和规则库表示,从而简化了复杂的内容编码传输和交互协议的开发,可以在不用修改代码的情况下修改知识库的结构。最后,应用MDCSW方法开发了一个航天测量船海上测控方案设计校验原型系统TTCMAS。

采用误差传递基函数匹配追踪的测量船误差溯源技术

针对航天测量船外弹道测控系统中影响测控精度的误差源众多、作用机理复杂、测量船现有方法难以从数据残差中自动辨识误差的难题,在给出外测数据轴系参数误差传递模型的基础上,提出了基于误差传递基函数开展匹配追踪的测量船误差溯源方法,通过误差的迭代辨识,匹配误差,定位误差,并准确估计误差值,实现测量船误差的自动识别,提高船载设备误差辨识的效率和精度。仿真分析结果证实了该方法的正确性和有效性。