基于恒星测量的船载雷达轴系误差修正参数动态标定

提出了一种动态条件下通过船载经纬仪和雷达标校电视联合测恒星,标定雷达轴系误差修正参数的数学方法,从理论上推导了相关的模型。在此基础上,通过实测数据进行了试算分析。分析结果表明:利用动态标定方法给出的船载无线电雷达轴系误差修正参数吸收了经纬仪光轴和雷达光轴之间的偏差,有效提高了雷达测角精度。

红外跟踪测量系统图像处理电路的设计

根据任务和功能要求,设计了一种应用于红外跟踪测量系统的图像处理电路。介绍了电路的实现功能、设计构架、硬件组成和对外接口等,进行了模块划分和模块描述。该电路以内含嵌入式处理器的高性能FPGA为核心,复杂计算由嵌入式处理器编程实现,满足任务功能要求,提高了系统集成度和可靠性。

测量船姿态误差影响分析

航天测量船在海上执行测控任务,其作业环境远比陆站复杂。安装在船上的测控设备的误差来源,也比陆站多,传播途径更为复杂,测量船姿态误差便是其中一项误差源。为了分析姿态误差对轨道的影响,进行了仿真试算,以任务中实测的姿态角作为真实值,对其添加一定的误差后进行仿真,比较分别利用实测数据和仿真数据进行处理后的定轨结果,考察姿态误差对轨道的影响。结果表明:姿态误差是测量船一项重要误差,对轨道的影响能基本在百米级,不可忽视,提高姿态测量的精度,能有效提高定轨的精度。

一种双星敏感器联合确定船体姿态方法

单星敏感器横滚测量精度偏低会影响航向测量精度,采用双星敏感器联合的方法可以有效提高船姿精度,其中关键是蒙气差修正和联合姿态确定方法。目前蒙气差修正一般采用基于恒星观测矢量的修正方法,联合姿态确定方式一般采用基于双视轴指向联合的方法。以上在蒙气差中需要引入初始船体姿态,而且修正迭代解算过程复杂,再者单星敏感器需要识别4颗以上恒星才能获得视轴指向,如果其中一个无法获得视轴指向,双星敏感器无法解算船体姿态。针对上述情况,提出了一种新的双星敏感器联合确定船体姿态的方法,包括基于恒星参考矢量的蒙气差修正方法和基于恒星观测矢量的联合姿态确定方法。基于该方法蒙气差修正不再需要初始船姿,而且在理论上只需双星敏感器各自至少有1颗可识别恒星,即可完成船体姿态角的解算。试验结果表明该方法降低了双星敏感器获取船体姿态角所需的可识别恒星数量限制,提高了双星敏感器获取船体姿态的能力。

测量船中心机箭载导航定位数据仿真软件

针对测量船中心机无法有效检验验证GPS/GNSS遥测软件的问题,设计一种测量船中心机箭载导航定位数据仿真软件。通过对软件的任务和功能需求分析,在总结测量船现有联调演练方式的基础上,提出了仿真软件的建设目标、部署方式、运行模式以及软件总体架构,并对3个关键技术进行分析。分析结果表明:该软件避免了过去只能在航天器运行时才能检验、验证相应软件是否有缺陷的状况,有利于验证系统软件设计,降低运行成本,也便于后续任务加装新型号接收机的系统联试和测试。

静电放电模拟器在设备抗静电干扰研究中的应用

本文使用静电放电模拟器,对某自研电子设备进行了抗静电干扰研究试验。针对试验中发现的设备抗干扰设计缺陷,重点分析了设备静电抗扰度较低的原因及整改方法,为电子产品设计解决静电放电抗干扰问题提供了良好的参考依据。

S/X/Ka三频段天线电轴不一致性对天线性能的影响

为满足测量船未来深空探测测控任务的需求,设计了三频段合用的波束波导天线。通过计算各频段在4种情况下的波束不一致及增益损失,分析了多频同时工作时电轴不一致对天线性能的影响,提出了天线尽量跟踪在高频段的使用建议,对实际应用具有极大意义。

校飞机载实时监控系统的设计与实现

基于现行方案的比较,按照合作目标特性设计了相应的采控模块,实现了各类型合作目标接口的标准化。各模块采用Modbus协议级联在RS485总线上,通过数传电台构成船-机回路,实现船载端的实时监控。系统测试表明,所设计的系统完全满足使用要求。

方位俯仰跟踪框架下的角偏差无奇点修正方法

分析回顾了雷达工程中,当前通用的方位俯仰极坐标框架下,无线电雷达跟踪测量系统角偏差正割补偿修正方法的由来及其局限性;提出了跟踪指向坐标系的定义。利用坐标转换原理给出了一种简便易行的偏差无奇点精确修正推导新方法,并证明了新方法与通用的基于立体几何推理方法的等价性,同时分析了新方法在雷达轴系偏差修正中的典型应用及其对系统跟踪测量精度的影响。对于89°仰角、方位俯仰角偏差均为3 mrad的情形,正割补偿修正法指向计算存在6 759.2″的方位角误差和63.5″的俯仰误差。新的推理方法有利于极坐标框架下的空间目标高精度跟踪与测量,尤其是高仰角过顶跟踪性能、指向精度和跟踪数据利用率的提高。

横向啁啾体布拉格光栅外腔二极管激光器光谱特性研究

采用光束传输法分析了横向啁啾体布拉格光栅的衍射特性,实验研究了横向啁啾体布拉格光栅外腔二极管激光器的功率特性、光谱特性和波长调谐特性,数值计算和实验结果表明:横向啁啾体布拉格光栅的峰值衍射效率随着入射光束在啁啾方向上尺寸的增大而降低,光谱选择宽度随着入射光束在啁啾方向上尺寸的增大而增大;当横向啁啾体布拉格光栅的啁啾方向与二极管激光器的快轴方向一致时,外腔二极管激光器的外腔效率为85%,在808.05 nm处的输出激光光谱宽度为0.27 nm;当横向啁啾体布拉格光栅的啁啾方向与二极管激光器的慢轴方向一致时,外腔二极管激光器的外腔效率为89%,在808.05 nm处的输出激光光谱宽度为0.3 nm,两种外腔激光器都较好地实现了约15 nm波长调谐范围,且在整个调谐范围内输出功率波动范围分别小于1%(快轴方向一致)与1.5%(慢轴方向一致)。

数字滤波弱约束四维变分同化在台风初始化中的应用(Ⅱ):数字滤波权重选择

数字滤波权重的选择是影响台风路径和强度预报的重要因素,某些个例中直接决定着台风数值模拟的成功与否,合适的数字滤波权重非常重要.本文利用2010年3个台风7个不同初始时刻个例,开展数字滤波弱约束四维变分同化(4D-Var)台风初始化试验,分析不同数字滤波权重对台风路径和强度预报的影响;基于上述台风路径和强度预报后验统计信息,以及台风中心区域800 km范围和整个模拟区域3 h平均地面气压倾向信息,提出一种bogus资料同化台风初始化中数字滤波权重优选方案,并进行理论解释说明;同时,指出bogus资料同化台风初始化中,常规数字滤波权重为1000更合理,明显有别于常规天气和暴雨天气权重设置.

数字滤波弱约束四维变分同化在台风初始化中的应用Ⅰ.个例试验

传统四维变分(4D-Var)同化台风初始化中,bogus资料的同化将不可避免引起初始时刻风场和质量场之间的非平衡,在预报时段产生高频振荡噪音,进而影响数值模拟效果.如何有效滤除bogus资料引入产生的高频噪音非常重要.本文为第Ⅰ部分,基于数字滤波弱约束4D-Var方法,开展台风初始化个例试验研究.2010年Chaba台风两个不同时刻数值试验结果表明:bogus资料4D-Var同化台风初始化中,呈现出与暴雨个例明显不同的3 h地面气压倾向特征,不同数字滤波权重试验在初始时刻差异小,在预报1—4 h差异明显;实施数字滤波弱约束使得初始时刻700 hPa垂直速度场和850 hPa散度场在台风区域减小,bogus资料为引起高频噪音的一个重要因素;数字滤波权重选择是影响台风同化和数值模拟效果的重要因素,合理的数字滤波权重选择试验可明显改善台风路径和强度预报,相对于台风强度预报,路径预报改善更加明显;同时,某些个例中,数字滤波权重的选择直接决定着台风数值模拟的成功与否.不同台风个例相对最佳数字滤波权重并不相同,如何选择数字滤波权重非常重要.第Ⅱ部分中将针对bogus资料同化台风初始化,提出一种数字滤波权重优选方案.