基于MLE算法的海上角度交会测量方法及其精度分析

针对我国现有测量船单站REA测量体制精度相对较低的问题,提出了基于光电经纬仪 的海上角度交会测量方法。介绍了角度交会测量原理和设备布站原则,构建了AE-AE异面交 会测量系统,设计了基于MLE（Maximum Likelihood Estimation）算法的海上角度交会测量 算 法和船摇修正方法,仿真分析了船体姿态测量误差、设备测角误差以及站址定位误差等的影 响。仿真结果表明,站址测量误差是海上角度交会测量的最主要误差源,船体姿态测量误差 和设备测角误差对海上角度交会测量精度有一定的影响,当船体水平姿态测量误差优于20″ 、航向测量误差优于30″、设备测角误差优于20″、站址测量误差优于1 m时,海上角 度交会测量精度可达1 m。该法解决了动态条件下的飞行目标高精度测量技术难题,为 后续工程设计奠定了基础。     

船载外测设备测速数据的误差修正

针对“远望”号航天远洋测量船对航天飞行器动态测量的特点，分析了影响船载外测设备测速数据的各种因素，提出了对测速数据进行误差修正的设想和思路并给出了误差修正公式；同时用实战任务中的实测数据进行计算，考察了此方法误差修正的效果。计算结果表明，使用经各种误差修正后的测速数据参与初轨计算能有效提高定轨精度。     

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。     

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。     

测量船应用“北斗”二代导航系统的可行性分析

通过建模理论分析和数值计算分析了“北斗”二代导航系统的定位性能及其对测量船应用的 影响,论证了其应用的可行性。对其定位性能的仿真计算表明：“北斗”二代导航系统比GP S最大定位误差增大约12 m。推导了船位误差与定位精度的关系,计算分析了船位 误差对测量船引导数据精度和外测精度的影响,得出在该导航系统主要覆盖区域,其定位性 能能够满足使用测量船需求的结论。     

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。     

航天测量船无线电测量设备方位零位标校新方法

分析了传统航天测量船无线电测量设备方位零位标校方法的优缺点，提出了一种不需大地测量的新标校方法，推导了计算公式，并对标校精度进行了系统分析。标校结果显示，该方法与传统方法相比，标校误差在3″以内，完全满足标校精度要求，且周期短、协调量小，可节省大量的经费。本标校方法可以进一步扩展到其它项目的标定。     

船用星敏感器姿态测量误差建模与仿真分析

为提高船用星敏感器姿态测量精度,对星敏感器船体姿态测量误差模型进行了理论分析。首先针对船用星敏感器的使用环境构建了船用星敏感器观测模型,然后推导了基于角度测量的船用星敏感器误差模型,最后仿真分析了星敏感器地平滚动角测量误差、安装角度对船体姿态测量精度的影响。误差模型与仿真结果表明,星敏感器地平姿态测量误差、安装角度标定误差以及安装布局等是影响船体姿态测量精度的主要因素,其中当星敏感器地平滚动角测量误差为100″时,船体姿态测量误差最大可达112″;安装布局对船体姿态测量精度有一定的影响,其中船体姿态测量误差随安装方位角的变化而呈周期性振荡趋势,纵摇测量误差随安装仰角的增加而增大;当星敏感器沿艏艉线方向安装时,航向测量误差随安装仰角的增加而增大,当沿垂直于艏艉线方向布局时,横摇测量误差随安装仰角的增加而增大。     

船位误差对外弹道测量及定轨精度的影响

为了分析航天测量船船位误差对船载外测数据的影响,从理论上推导了船位误差对 外测数据影响的数学模型,在此基础上,通过数据试算定量分析了船位误差对外测定轨结 果的影响。结果表明：船位误差对仰角的影响可以忽略,对斜距的影响范围为定位系统的精 度,对方位的影响与观测距离和观测仰角有关;对定轨结果的影响随着观测距离的增加而 减弱,在距离较近的情况下是一项不可忽略的误差源。     

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。     

单星无源定位原理及精度分析

针对通信、测控信号窄带、信号持续时间长的特点,分析了通信信号、测控信号工程 可实现的测频精度,论证了在单星平台上利用频率定位方法实现通信、测控信号高精度定位 的可行性,并根据5 km定位精度指标要求计算了对信号持续时间、信号载频、频率测 量误差及卫星轨道高度的要求,研究结论对单星无源定位系统定位精度指标的论证与分解具 有借鉴意义。     

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。     

脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法

脉冲超宽带测控新体制可有效提高测控系统的安全性能，且具有潜在的高精度测距能力。为了实现其高精度测距功能，提出了一种基于延迟锁定环路的脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法。该方法在传统伪码跟踪环的基础上进行改进，利用基于非相干积分的非线性反馈环路对接收信号的脉冲相位进行精密跟踪。理论分析和仿真结果表明，该延迟锁定环路可以完成对脉冲超宽带测控信号的时延精密跟踪。与直扩测控信号相比，在相同条件下，脉冲超宽带测控信号的时延跟踪相对误差更大，但由于脉冲宽度很窄，在一定载噪比条件下，其测量精度仍可达厘米量级甚至更高。     

基于最小二乘法的海基双站测量数据综合处理

针对测量船执行海上任务单船数据处理及弹道参数计算受时间和弧段限制局限性的问题,提出了采用加权最小二乘法解算双站目标坐标的综合数据处理方法,并在综合后的数据库增加了跟踪时间及重要特征点弧段数据,提高了位置及其他弹道参数的估计精度。该方法的推广对改进测量船数据处理方法和技术、提高弹道状态估计精度均具有积极的意义。     

测控系统中振荡器短稳对测速精度的影响

本文采用时域分析方法得到了测速误差与测控系统中各振荡器短稳的关系式，分析与工程实践的结果说明，测速误差不仅与频标源的短稳有关，而且与系统中各相干本振的附加相位噪声有关，在工程研制中，必须合理地分配各振荡器的短稳指标并减小其短稳损失，才能获得高的测速精度。     

高动态临近空间飞行器海上组网测控方案设计

为解决高动态临近空间飞行器海上测控对测量船数量需求较多、现有船队规模无法满足的难题,在分析测控需求特点的基础上,提出了一种基于测量船与临近空间飞艇组网测控的新模式。结合近中程、远程飞行试验分别进行了测控总体方案设计,并讨论了海上组网测控需要研究的关键技术。相关研究对我国后续开展高动态临近空间飞行器海上测控系统建设具有一定的参考价值。     

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。     

基于测量船的实时定轨改进方法

为了适应多目标任务的测定轨需求,进一步提高测量船定轨的时效性,对时间序列 最优定轨方法进行了研究,分析了定轨工作中涉及的飞行动力学模型,对序贯定轨的过程进 行了贝叶斯统计描述。基于工程应用的可行性,采用扩展卡尔曼滤波方法和无迹滤波方法, 并对两者进行了改进,在计算上采用平方根扩展卡尔曼滤波方法和平方根无迹滤波方法,在 定轨模式上,采用一种新的混合定轨方法。改进后的方法在保持精度的基础上提高了滤波 器时间更新效率,模拟数值计算和实战数据验证的结果表明,两种滤波定轨方法均能够在较 短的时间内收敛,并达到预期的定轨精度。     

航天器的非相干高精度测速方法及实现

随着深空探测和天基测控系统的发展和应用，采用相干应答机将使星载系统变的复杂且测速精度很难提高。本文对非相干测速原理进行了讨论和公式推导，给出了系统设计方法。在精度分析的基础上，给出了设计参数图表。分析了非相干测速系统中测距音辅助捕获的实现方法，并分别讨论了ESA标准和CCSDS标准情况下非相干测速的实现方法。