基于卫星无源探测的飞行器主动段轨道估计

运用卫星探测空间飞行器对国防科技的发展有其深远意义,而无源定位则是实现目标探测的一项关键技术。针对空间飞行器的运行轨道来说,其主动段起关键作用,因此,卫星对空间飞行器主动段轨道的无源探测估计与误差分析至关重要。在对大量数据分析的基础上,利用自适应定点的四阶龙格库塔算法求解卫星二阶微分运动方程,确定了其轨道,建立了数值解模型、坐标转换模型、空间飞行器轨道估计模型等多种数学模型,运用Matlab、Mathematica等软件对数据进行了分析和处理,利用图表直观地显示了其结果。     

基于测向角的飞行器无源定位模型及模拟计算

飞行器无源定位技术的关键是建立定位模型及其快速优化算法。研究了基于地球同步卫星与飞行器测向阵列之间方向角的无源定位技术。利用空间向量分析方法和最小二乘法,在多颗观测卫星的情况下提出了飞行器的静态定位数学模型;在观测卫星较少,且飞行器处于运动状态的情况下,提出了飞行器的动态定位数学模型。借助对相关参数的假设和搜索算法,分别对2个模型进行了模拟计算,较好地实现了2种情况下飞行器的无源定位。     

2013—2015年BDS空间信号测距误差的精度评估

基于武汉大学发布的精密星历，计算2013年1月至2015年9月北斗广播星历的轨道、钟差和空间信号测距误差，并对其进行统计分析评估。结果表明：北斗卫星的径向精度总体上优于0.7 m、法向精度总体上优于1.4 m，且无明显的长期变化趋势；在切向精度上，倾斜地球同步轨道和中轨道优于2.1 m，高轨道的切向精度已从14 m左右提升至8 m左右；北斗高轨道、倾斜地球同步轨道、中轨道的钟差精度分别为6.3 ns, 4.7 ns, 4.3 ns；所有卫星的钟差精度总体上优于6 ns；所有卫星的空间信号误差精度总体上优于2 m，从长期来看，中轨道卫星的空间信号误差精度较为稳定；倾斜地球同步轨道和高轨道卫星的空间信号误差精度存在一定的波动。     

基于GDOP的多星单站无源雷达辐射源选取方法研究

由于导航卫星数量多、选择余地大,卫星外辐射源的选取成为制约无源雷达定位精度的关键因素。构建了基于导航卫星外辐射源的无源雷达多星单站定位模型,计算了可视导航卫星数目及位置,推导了系统定位误差方程,分析了定位误差影响因素,提出了一种基于定位精度的几何稀释（geometrical dilution of precision,GDOP）的多星单站无源雷达时差定位外辐射源优选方法。仿真结果表明,该优选方法能可靠地筛选出多星单站时差定位的最佳外辐射源,有效提高系统定位精度。     

美军临近空间平台的开发利用及对我军的启示

临近空间,通常是指20 km～100 km的高空,处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间.介绍了当前发达国家在临近空间军事应用领域的发展状况,尤其是美国在自由漂浮平台和临近空间机动飞行器的发展规划和正在进行的项目,分析了美军在临近空间平台发展通信、预警探测和侦察领域的具体情况.最后对我军临近空间开发利用提出一些思考.     

基于贝叶斯混合源分离方法的声纳探测误差模型

声纳的探测误差模型是声纳仿真的核心技术。针对现有的声纳误差白噪声模型仿真逼真度低的问题,提出了基于贝叶斯混合源分离方法,建立了声纳的探测误差模型,提高了声纳误差模型的性能。与传统的白噪声仿真方法相比,基于贝叶斯混合源分离方法的声纳误差仿真模型具有较好的逼真度,可以有效地对声纳探测误差进行建模和预测。     

基于正则化的多平台多传感器导航定位和探测偏差估计

针对影响舰载雷达探测误差主要为平台导航定位误差和传感器自身探测误差,对这两类误差的影响因素进行了分析,首次综合考虑这两种系统误差,提出了一种基于正则化的多平台导航定位及探测偏差估计方法,利用不同舰艇上传感器对公共目标探测的迭合条件,建立系统误差观测方程,利用LS对两种系统误差同时进行了估计,并在偏差估计中采用正则化估计方法,提高估计结果的稳定性,最后进行了仿真验证,仿真效果验证了算法的有效性,具有较高的工程应用价值。     

无动力滑翔高超声速飞行器轨迹预测方法

针对无动力滑翔高超声速飞行器轨迹预测问题及其应用需求,提出了基于动力学模型简化的轨迹预测方法。阐述了无动力滑翔高超声速飞行器预警探测面临的难点及轨迹预测在预警探测中的作用,说明了轨迹预测的必要性。分析了无动力滑翔高超声速飞行器的受力情况,通过合理的化简,得到简化的动力学模型,获得了运动轨迹的解析形式。设计了轨迹预测算法流程和轨迹预测精度的评价指标,通过仿真实验验证轨迹预测算法的有效性,并分析了引起轨迹预测误差的主要原因。     

基于正则化的多平台导航定位及探测偏差估计方法

影响舰载雷达探测误差主要为平台导航定位误差和传感器自身探测误差,针对对这两类误差的影响因素进行了分析,首次综合考虑这两种系统误差,提出了一种基于正则化的多平台导航定位及探测偏差估计方法,利用不同舰艇上传感器对公共目标探测的迭合条件,建立系统误差观测方程,利用LS对两种系统误差同时进行了估计,并在偏差估计中采用正则化估计方法,提高估计结果的稳定性,最后进行了仿真验证,仿真效果验证了算法的有效性,具有较高的工程应用价值.     

有源雷达与无源雷达协同抗干扰部署优化模型研究

有源雷达与无源雷达组网探测可大大提高防空预警体系的信息对抗能力,优化部署是充分挖掘其预警潜能的重要手段.在分析协同抗干扰部署机理的基础上,建立了有源无源雷达协同定位精度模型、多站系统探测空间模型和基于圆径图的协同预警系统覆盖面积计算模型;分别针对全向任务区域和有向任务区域,建立了有源无源雷达协同抗干扰部署优化模型;最后给出仿真实例.仿真结果验证了算法及模型的有效性.     

利用预报误差分布拟合实现卫星历史轨道机动检测的方法

轨道机动会引起在轨卫星的轨道异常,是空间态势感知的重点关注对象之一。为此,提出一种从卫星的两行轨道要素编目数据中检测历史机动的方法。通过分析预报误差检测轨道参数的异常编目值,进而获得相应的历史机动信息。对卫星的两行轨道要素编目数据两两预报求差得到预报误差的样本数据后,利用期望最大化算法可以拟合得到以高斯混合模型表达的预报误差的概率分布模型;以此为基础,可以确定利用预报误差检测轨道参数异常编目值的门限;利用轨道机动与异常编目值之间的对应关系,最终实现机动检测。对典型活动卫星的机动检测结果表明,所提方法能够在准确检出历史机动事件的同时保持较低的误检率。     

基于预报误差分布拟合的卫星历史机动检测方法

轨道机动会引起在轨卫星的轨道异常，是空间态势感知的重点关注对象之一。为此，提出一种从卫星的两行轨道要素编目数据中检测历史机动的方法。通过分析预报误差检测轨道参数的异常编目值，进而获得相应的历史机动信息。对卫星的两行轨道要素编目数据两两预报求差得到预报误差的样本数据后，利用期望最大化算法可以拟合得到以高斯混合模型表达的预报误差的概率分布模型；以此为基础，可以确定利用预报误差检测轨道参数异常编目值的门限；利用轨道机动与异常编目值之间的对应关系，最终实现机动检测。对典型活动卫星的机动检测结果表明，所提方法能够在准确检出历史机动事件的同时保持较低的误检率。     

对卫星上可探测到的近地面核爆炸光信号辐照度值的估计

给出了卫星上可探测的近地面核爆光信号在无云地球大气层中的垂理透过率参考值。强调指出了地球大气层对所探测的光信号几乎是完全透明的,且是弱色散或几乎无色散的。导出了一些典型核爆光信号从近地面源处传输 些典型卫星轨道处的几何衰减因子。并据以估算出了两种极植当量（１Ｋt和１０＾３Ｋt）近地面核爆在一些典型卫星轨道处所产生光信号辐照度值。     

基于Powell法的GNSS卫星轨道拟合算法

针对GNSS导航信号模拟源中卫星轨道计算的高精度实时性要求,提出了一种基于Powell最优化理论的卫星轨道拟合算法。该算法将有限点卫星位置拟合问题转化为无约束极小值问题,使用最优化理论求解卫星轨道模型参数,从而可以方便计算任意时刻的卫星速度、加速度等高阶量。算例结果表明计算卫星星历时,位置误差小于1×10-4m,速度误差小于1×10-6m/s,计算量为广播星历直接计算的1/3;计算精密星历时,位置精度在2cm左右,拟合精度较拉格朗日插值算法提高了大约1倍。通过实际应用,充分验证了算法的有效性。     

针对高空探测火箭的实时高精度定位算法

随着高空探测火箭探测高度的提升,GPS导航系统无法满足其在3 000 km以上的定位需求,且通常应用于卫星精密定轨的传统统计定轨理论也难以实现。从高空探测火箭快速实时定位解算需求出发,针对地基导航、箭上自主解算实时定位方式,结合导航系统误差模型和轨道动力学特性,提出了一种实时高精度定位解算的方法。采用试验数据和误差辨识,完善地基导航系统误差模型,建立动力学卡尔曼滤波算法方程对定位数据进行滤波,实现快速实时高精度定轨。该方法省去了轨道积分过程,提高定位精度和解算效率。     

光学侦察卫星的目标探测概率分析

结合光学侦察卫星的特点建立了光学成像卫星目标探测概率与卫星轨道倾角、探测幅宽、访问间隔、目标特性等因素的关系模型。该模型明确了卫星技术性能指标和作战性能指标的相互关系,可作为对光学侦察卫星进行需求分析、顶层设计以及效能评估的依据。以大型舰船为探测目标,用仿真结果说明了模型的适用性。     

基于随机过程的测量仪器校准时间间隔的确定

研究了测量仪器校准过程的随机过程模型,分析了对测量仪器在测量过程中的误差来源,确定了系统误差是影响测量仪器校准的决定性因素,给出了系统误差随时间变化的规律.利用随机过程的方法来分析系统误差的变化过程,建立了系统误差的随机过程模型--误差累加模型和维纳过程模型.最后利用电压源的测量数据对所建立的维纳过程模型进行了验证,实验证明,利用随机过程的方法分析确定测量仪器的校准时间间隔具有一定的应用价值.     

数字电视直播卫星信号用于无源雷达性能分析

以我国上空的数字电视直播卫星信号作为研究对象,从信号产生方式,频谱特性,模糊函数时延维和多普勒维特性、系统链路预算出发,详细分析其用于无源雷达的性能。理论分析和实测结果表明基于数字电视直播卫星信号的无源雷达具有良好的目标探测能力。     

基于模型转换的异步空间配准算法

在分布式融合系统中,融合中心在对传感器发送过来的航迹数据进行融合处理前,需要采用空间配准算法来消除航迹数据中可能存在的系统误差.已有的空间配准算法未考虑滤波处理中的状态方程对配准过程的影响.对不同传感器具有不同状态方程条件下的异步空间配准实现进行了研究,采用将模型误差和系统误差合并处理的思路,提出了基于模型转换的异步空间配准(AMCBA)算法.仿真结果表明AMCBA算法能够实现对模型误差和系统误差的准确估计.     

纯引力轨道验证质量辐射计效应与气体阻尼耦合模型的数值分析

辐射计效应和气体阻尼是纯引力轨道验证质量的重要干扰力,是影响纯引力轨道构造水平的重要因素.在纯引力轨道飞行器中,这两种力分别描述了由腔体中温度梯度和验证质量相对运动引起的气体分子作用,两者从不同角度描述了气体分子作用力,均是气体分子作用力的一部分,而两者的耦合模型则可以反映验证质量受到的气体分子作用力总和.针对耦合模型形式复杂的特点,本文以内编队系统为例,利用数值方法分析了耦合模型中的影响因素,这些因素包括内卫星相对运动速度、内卫星半径、外卫星腔体半径、腔体平均温度、腔体温差和腔体平均压力等.对大量计算结果进行了数据拟合,给出了内卫星气体分子作用力与各物理参数关系的拟合公式,和原始计算结果相比,拟合误差在20％以内.