浅析卫星导航系统在役考核指标与方案选择

在役考核是装备试验鉴定的重要环节之一,是对性能试验和作战试验不能解决的问题进行补充鉴定。针对卫星导航系统在役考核过程中考核大纲制定与方案选择的难点问题,通过分析卫星导航系统在联合作战中提供的精准定位、统一授时、辅助精确打击等典型应用场景,归纳出卫星导航系统在役考核需要重视对抗环境、考察关键性能、强调作战效能等特征需求,在此基础上建立了在役考核指标体系,并将灰色关联理论应用到考核方案的选择过程,为卫星导航系统的在役考核提供了一定的参考。     

使用等效偏移角稀疏测量的面阵相机序贯图像几何校正

天基光学相机实际在轨对地观测成像的畸变需通过几何校正抑制。目前主流面阵相机对地观测获得的小尺寸、高帧频序贯图像很难满足传统几何校正方法逐帧解算对单帧图像控制点数量与空域分布的要求且计算量巨大。针对这一问题,提出一种使用等效偏移角稀疏测量的面阵相机序贯观测图像几何校正方法,将逐帧校正参数解算问题转化为时域稀疏测量条件下等效偏移角信号恢复问题,利用等效偏移角信号时频信息可有效降低对单帧图像控制点数量和空域分布要求。通过高分四号卫星面阵相机在轨实测图像数据验证了所提方法的可行性且其能大大降低序贯图像几何校正处理的计算量。     

基于MDO方法的卫星集成设计系统分析与实现

为解决多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析、多学科优化过程与卫星总体设计流程集成的问题,采用变复杂度建模技术,并借鉴产品数据管理思想,设计并实现了面向总体设计的卫星集成设计软件系统。阐述了软件的设计思想、系统组成和功能特点,并给出了月球探测卫星概念设计问题的具体应用实例,结果表明软件在解决多学科设计优化方法应用于卫星集成设计问题时的可行性。     

卫星任务调度问题的约束规划模型

卫星任务规划与调度是空间资源管理的重要内容之一,其目的在于为卫星系统的任务计划编制提供科学合理的决策手段与依据。卫星任务调度问题的重要特点在于,调度任务存在可见时间窗口约束。只有在可见时间窗口内,调度任务才可能执行并完成。在进行合理假设的基础上,建立卫星任务调度问题的约束规划模型。对基本禁忌搜索算法进行改进,提出了模型求解的变邻域禁忌搜索算法。应用结果表明,约束规划模型的建立与求解是合理的。     

BDS在低轨卫星编队高精度相对轨道确定上的应用分析

分析基于北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation System, BDS)的低轨卫星编队相对轨道确定问题,但由于缺乏实测数据,通过仿真实验展开研究。结果表明,500 km空域平均可视BDS卫星数约为9.7,由于地球静止轨道(GeoStationary earth Orbit,GEO)卫星和倾斜地球同步轨道(Inclined GeoSynchronous earth Orbit,IGSO)卫星的存在,亚太地区的可视BDS卫星数明显偏多。仅考虑观测噪声的影响时,基于BDS的相对定轨精度可达0.74 mm,加入星历误差的影响,对近距离编队系统的相对定轨而言,GEO卫星数米的星历误差可以忽略,但当星间距离增大到约200 km时,GEO卫星单差后的星历误差可达厘米量级,GEO+IGSO+中圆地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)卫星和IGSO+MEO卫星求解的相对轨道精度分别为1.09 mm和0.96 mm,GEO卫星的加入使得精度下降了13.54%。在其余误差得到有效处理后,BDS的相对定轨精度可达亚毫米量级,且无明显区域差异,GEO卫星和IGSO卫星能提高近距离编队系统的全球相对定轨精度,未来BDS将广泛应用于低轨卫星编队相对轨道确定。     

基于Vague集的多人决策地面防空火力配系评估方法

针对已有评估方法存在的不足,提出一种基于Vague集的多人决策地面防空火力配系评估新方法。对地面防空火力配系评价指标进行了分析,给出了偏离理想决策最大的Vague集剔除方法,使多位决策者意见不一致的问题得到了有效解决,构建了地面防空火力配系评估数学模型,给出了防空火力配系评估方法。通过实例分析验证,该方法评估结果客观准确。     

预警卫星情报处理系统效能评估

预警卫星面临着海量情报数据处理的任务需求,正确地评估其情报处理系统效能对分析预警卫星的探测能力具有重要意义。通过分析情报处理系统工作模式,依据效能评估准则和指标体系构建原则,从情报处理能力、目标检测能力、资源运用能力、系统服务能力4个方面构建了预警卫星情报处理系统的效能指标体系,并针对相应的各项指标构建了数学模型,为下一步预警卫星的整体评估工作奠定基础。     

北斗卫星导航系统多进制LDPC编码性能评估

考虑到卫星导航系统传输距离远、落地信号功率低,导航接收机在复杂遮挡环境下可能受到干扰不能正常解调电文,导航电文设计中一般采用纠错编码获取编码增益来提升恶劣环境下的解调性能。随着技术水平的提高,各大系统在现代化升级过程中越来越多地采用性能更优的纠错编码,北斗全球系统现代化信号导航电文将采用多进制LDPC编码。在研究多进制LDPC编译码原理基础上,首次对北斗采用的64进制LDPC进行了软件仿真和硬件实现,对北斗卫星导航系统多进制LDPC编译码性能和实现复杂度进行了仿真分析和试验平台测试,结果表明,多进制LDPC编码方案具有较高的编码增益,相对二进制LDPC有0.4~0.8 dB的优势,对于恶劣环境下的解调性能具有较大改善,该研究可为北斗现代化信号接收终端研发提供参考。     

机载卫星导航终端定位精度试飞中杆臂效应的校正

飞机/直升机加装机载卫星导航终端后,需要对终端的定位精度进行试飞测试。由于试飞测试中产生基准数据的机载差分卫星导航系统(DGNSS)天线通常无法与待测终端(TUT)天线共用安装位置,因此,两者测量结果存在杆臂效应,从而导致试飞中TUT产生的定位数据相对基准数据存在变化的偏差。通过分析试飞测试中差分卫星导航系统产生的基准数据与被测终端输出测量值的关系,给出了统计意义上的待测终端精度计算方法,可有效校正杆臂效应对待测终端定位精度分析的影响。最后,仿真分析验证了方法的正确性,并在实际试飞测试中进行了应用。     

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。