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。     

空间飞行器主动段的轨道估计与误差分析

为了对无源探测卫星系统的定轨方式和精度进行定量分析,通过坐标转换、受力分析、拟合、最小二乘法、微分方程数值解法与误差分析等方法,建立了基于卫星无源探测的空间飞行器在主动段的交汇定位优化模型和运动方程模型。基于模拟数据和模型,给出了卫星和空间飞行器的轨道曲线以及卫星的系统误差。经过系统误差修正,空间飞行器的估计轨道误差仅为7.582 1 m。     

北斗无源定位技术

研究无源北斗定位技术的目的,在于解决目前北斗定位体制下,存在用户数量受限、用户机需发射信号、定位数据更新率慢等缺点。利用现有的2颗北斗地球同步卫星、1颗备份卫星的星历信息以及测量获得的时差信息,可以推导出实现无源定位的数学模型。该方法通过试验数据获得了50 m范围的定位结果,从而验证了该项技术的正确性。     

基于扩展卡尔曼滤波的雷达无源定位方法

提出了基于扩展卡尔曼滤波的雷达无源定位技术。利用多无人机平台对雷达网进行航迹欺骗,需要对网内的雷达进行定位以达到精确欺骗干扰的目的。但飞行器在飞行过程量测噪声较高,传统的时差定位方法无法满足定位精度的要求。对于时差定位的非线性时变模型,提出了利用时变扩展卡尔曼滤波对雷达位置进行跟踪定位的方法。仿真结果显示,利用扩展卡尔滤波进行无源定位可以在高噪声背景下有较好的定位精度。     

基于接收机钟差约束的地基伪卫星导航改进方法

采用地基伪卫星对飞行器进行导航时,由于布站场地有限不可避免地会出现定位构型差的情况,当仅用伪距和伪距变率进行定位定速时,若采用典型的单历元卫星定位定速算法,那么对飞行器的定位定速精度就会比较差。通过分析发现,地基伪卫星导航系统用户接收机钟差和钟差变率的求取不准确很大程度上影响了定位定速精度。针对这种情况,提出了通过提高地基伪卫星接收机钟差和钟差变率的求解精度来提高定位定速精度的方法。首先根据接收机钟差和钟差变率的模型得到它们的观测方程,然后将其加入到单历元定位定速方程组中参与定位定速解算,仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于EA-FPHT的无源协同定位检测前跟踪方法

针对无源协同定位系统低可观测目标的跟踪耗时及虚假航迹问题,提出一种基于能量积累的快速极坐标霍夫变换无源协同定位检测前跟踪方法。建立了多目标无源协同定位系统的数学模型。提出了快速极坐标多目标无源协同定位跟踪方法。利用目标运动速度先验信息和雷达回波帧序号信息,组合相邻两帧满足目标运动特性的雷达数据,并在第二门限中加入目标能量积累信息构成双门限。仿真分析算法性能,并得出结论:所提方法能够有效解决无源协同定位系统低可观测目标的跟踪耗时及虚假航迹问题。     

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。     

一种改进固定单站无源定位模型性能分析

针对固定单站无源定位中的DPFRC算法无法对目标辐射源速度进行直接解算的问题,将多普勒频率引入观测量之中,提出一种改进的固定单站无源定位模型,并通过卡尔曼滤波对定位结果进行平滑处理。将改进模型与原有模型及另外一种可对速度进行直接解算的DDFRC模型进行了仿真比较,对不同距离、不同采样间隔和不同观测精度下3种模型的性能进行了仿真分析。仿真结果表明,相比于另外两种定位模型,改进模型具有更为广泛的应用环境和更好的鲁棒性。     

引入测频信息进行无源被动定位的方法研究

无源被动定位技术中一个重要问题，是如何使定位的约束条件尽可能地少，即尽可能地提高方法的可操作性。只利用测角信息（ＤＯＡ）的定位方法，由于可观测性的要求，在单观测平台对运动目标定位时，常常需要观测平台作特殊的机动运动，这种约束给实际操作带来很大不便。本文提出了一种引入测频信息对运动目标进行定位的定位方法，并给出了可观测性分析。运用该定位法定位，观测平台的运动形式可以任意，特别有意义的是，在满足某些条件情况下观测平台还可以完全静止不动。     

大型飞行器制导与姿态控制联合仿真建模研究

针对固体火箭发动机、机动发射的大型飞行器的特点 ,提出了建立大姿态情况下全量、全干扰、非线性、时变的制导与姿态控制联合仿真数学模型的一般方法。以某型号固体发动机、机动发射的飞行器为背景 ,在综合考虑了控制系统动态特性和飞行器质心运动、绕质心运动、变质量特性、弹性振动特性、风干扰等因素的情况下 ,建立了飞行器的联合仿真数学模型。进而在面向对象仿真环境下 ,建立了直观、形象、易理想、易扩充的面向对象的飞行器联合仿真模型。仿真结果表明所建联合仿真模型是正确和有效的     

“十二五”国防科技工业创新成绩斐然

正抓重大科技创新工程,涌现出一批重大创新成果,有力提升了国家竞争力,极大振奋了民族精神。"嫦娥三号"首次实现地外天体软着陆和月面自动巡视勘察。神舟十号飞船与天宫一号目标飞行器成功交会对接。世界首颗地球同步轨道高分辨率对地观测遥感卫星高分四号发射入轨并交付使用。大型运输机实现自主发展"零"的突破。北斗卫星导航系统正式向亚太地区提供无源定位、导航、授时等服务。国产大型客机C919正式下     

基于频率和波达角无源定位及其滤波算法研究

为了解决机动模型的无源定位问题,在二维平面机动模型的基础上提出了利用频率和波达角进行无源定位的方法,进行了可观测分析,给出了可观测分析结果。同时将EKF(extended Kalman filter),UKF(unscented Kalman filter),PF(particle filter)等非线性滤波方法应用到无源定位系统模型中。仿真结果表明,EKF滤波方法用时最短,PF滤波方法精度最高。     

基于GA-ML-PMHT的多基站无源协同定位方法

针对无源协同定位系统中低可观测目标的航迹初始及维持问题,提出一种基于遗传算法的极大似然概率多假设的多基站无源协同定位方法。首先,建立多基站无源协同定位系统数学模型。其次,提出基于极大似然概率多假设的无源协同定位航迹初始算法,并首次利用遗传算法解决极大似然概率多假设中的优化求解问题,以提高目标检测跟踪性能。最后,通过滑窗法实现航迹维持。仿真结果表明,所提方法能够有效解决多基站无源协同定位系统中低可观测目标的航迹初始及维持问题。     

无人飞行器异源图像匹配辅助惯性导航定位技术综述

无全球定位系统下高精度定位与导航是飞行器实现自主侦查、巡航与打击的关键。视觉导航具有被动、低成本、能避免累积误差等优点。视觉导航与惯性导航融合更能够发挥出各自的优势,达到高精度定位的目的。总结了异源图像匹配辅助惯性导航的飞行器定位技术的发展历程; 从相机-惯导标定技术、异源图像匹配、姿态解算、数据融合和后端优化五个方面详细阐述了异源图像匹配辅助惯性导航的飞行器定位的关键技术; 指出了基于深度学习的异源图像匹配与惯性导航两种无源定位组合导航系统融合技术等四个未来可能的发展方向,可为实现异源图像匹配辅助惯性导航飞行器定位技术提供参考。     

联合侦察图像对岸上目标定位方法

随着卫星和无人机技术日趋成熟,使用卫星和无人机搭载成像设备执行战场侦察任务,及时获取敌方阵地图像信息,已成为各军事强国的重要侦察手段。以大口径舰炮远程对岸目标精确打击为背景,对无人机侦察图像的几何校正、卫星图片的地理坐标提取等技术进行分析,推导了相关的数学模型。通过相关的图像处理技术,结合联合侦察图像对岸上目标定位的主要误差源分析,提供了一种有效的联合侦察图像目标定位方法,并通过仿真数据显示了图像预处理技术在目标定位过程中对提高定位精度的作用。     

多全球导航卫星系统联合的探月飞行器轨道定位分析

针对探月飞行器月球公转轨道上的卫星导航定位问题,以高轨道飞行器卫星导航定位的研究为基础,采用多全球导航卫星系统联合定位的方法进行仿真。分析了载波功率与噪声功率密度比为15d BHz的弱信号捕获门限下,各系统联合定位时波束主瓣和旁瓣的可用性,同时对各系统联合情况下的精度因子值进行分析。仿真结果表明:当接收到的卫星天线辐射的主瓣和旁瓣信号均高于载噪比门限时,全球导航卫星系统的三系统或四系统的联合能满足实时定位条件;而旁瓣损耗不加以补偿时,接收信号载噪比低于门限并导致任意联合方式均无法完成定位。各系统联合的精度因子分析表明:单系统或双系统联合的几何精度因子变化剧烈,四系统联合相比三系统联合的几何精度因子下降16.93%;三系统联合定位方案中,美国全球定位系统、中国的北斗卫星导航定位系统与欧洲的伽利略卫星导航定位系统联合方案的几何精度因子值变化最平稳,为最佳选择。理论分析和仿真结果为探月飞行器定位技术研究和星载多系统接收机设计提供参考。     

基于相位差变化率方法的单站无源定位技术

无源定位技术有着广阔的应用前景 ,文中在现有单站无源定位方法的基础上 ,介绍了相位差变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位差获取目标的方向信息 ,利用对应的相位差变化率获取目标的径向距离信息 ,从而实现对目标的实时高精度交叉定位。还给出了观测平台水平直线匀速飞行且无飞行姿态变化条件下的定位表达式。仿真结果表明 ,该方法是一种极具发展前途的单站无源定位方法     

适用于北斗混合星座的相对定位随机模型建模策略

为提高模糊度解算成功率和基线解精度,提出适用于北斗的相对定位随机模型建模策略,即混合随机建模策略。采用最小二乘方差分量估计方法对北斗单差观测量方差进行估计。对处于不同高度的三轨道卫星观测量方差分别建模:对地球静止轨道卫星观测量方差采用载噪比模型建模,对倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星观测量方差均采用仰角模型建模。根据不同模型实时组建观测量的随机模型。试验结果表明:相比于采用传统简化模型和单一的仰角或载噪比模型,混合随机模型能更加真实地反映不同卫星观测量的随机噪声特性,模糊度解算成功率和相对定位精度均有提高,总体性能最优,因而能更好地适用于北斗系统。     

星载干涉仪无源定位新方法及其误差分析

针对传统单星二维干涉仪测向定位存在的设备量大、易受通道间幅度/相位不一致性影响等缺点,提出了在单颗自旋卫星上只安装两个接收通道构成一维干涉仪,测量相位差变化率的无源定位新方法,采用了基于粒子群优化(PSO)的定位算法,分析了干涉仪转速以及旋转平面对定位性能的影响.结果表明,增大干涉仪转速有利于提高定位精度,为了使星下点周围各个方向上都有较好的定位精度,干涉仪旋转平面应与初始观测时刻卫星位置矢量垂直,PS0算法的定位精度能够接近定位误差的克拉美罗下限(CRLB).     

测量TOA和DOA的单站无源定位跟踪可观测条件

单站无源定位跟踪技术中,可观测性分析是一个关键问题,但是由于TOA测量方程的非线性程度太高,直接通过计算Jacobin矩阵得到的可观测矩阵形式非常复杂,很难得出明确的分析结果。采用新的思路推导了一种TOA测量方程的线性化方程,分析了测量TOA和DOA单站无源定位的可观测条件。最后给出了计算机仿真结果。