基于开关扩展卡尔曼滤波的姿态估计

针对低成本动中通系统中的姿态估计问题,提出一种开关扩展卡尔曼滤波算法。以 无航向角的姿态更新算法为基础,根据微机械陀螺和加速度计分别建立系统状态方程和测量 方程。针对机动加速度的影响,设计了三维开关扩展卡尔曼滤波方程,对载体姿态角和陀螺 零偏进行实时估计。实验结果表明,该算法能够准确估计载体姿态和陀螺零偏,姿态角估计 误差小于0.5°,俯仰角和横滚角估计误差的方差分别为0.130 1°和0.140 5°, 两轴陀螺零偏误差均值均小于(2×10-4) °/s,能够满足动中通的应用要求。     

“北斗”信号重构的导向矢量实时校正

针对导航应用中阵列天线导向矢量误差导致波束合成器性能恶化甚至失效的问题，提出了一种“北斗”信号重构的导向矢量实时校正算法。该算法利用重构的本地“北斗”参考信号与阵列天线接收信号进行相关解扩处理，然后利用信号子空间与信号正交补空间正交的特性，构造代价函数对各卫星方向的阵列导向矢量进行校正。仿真结果表明，经过校正的导向矢量相位误差从-100°~100°降低到-10°~10°范围内，幅度误差从-10~10 dB降低到-4~2 dB范围内；另外，导向矢量校正后，卫星信号波达方向估计误差在0.2°以内，估计精度大大提高。     

宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题，设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽，设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度，利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配，并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明，天线单元的3 dB波束宽度在4.3~5.6 GHz的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内，主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°，其3 dB波束覆盖范围达到185°，在主波束的扫描范围内轴比小于6 dB，具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性，在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。     

一种单层双频宽带GNSS测量型天线设计

基于单介质层结构,设计了一款双频宽带全球卫星导航系统（GNSS）测量型天线,天线采用单层高性能轻质复合材料作为双频微带天线共用的辐射介质基板。双频辐射贴片单元采用共面齿轮结构设计,并在天线单元外围设置一系列短路销钉来有效改善天线轴比带宽、低仰角辐射增益等参数,四馈点馈电技术和宽带耦合相移馈电网络的应用保证了天线相位中心稳定度更加可靠。设计结果表明,该双频天线单元大于等于5 dBi的辐射增益带宽均大于245 MHz,高低频3 dB轴比带宽分别为-76°~76°和-116°~116°,低仰角90°增益滑落均小于11.5 dB,经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。实测频谱显示,该天线工作频段覆盖目前在运行的四大导航系统全部工作频点,较好满足GNSS精确测量与定位系统终端设备应用需求。     

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。     

同步轨道卫星四站时差统计定轨精度分析

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统 应用具有重要意义。介绍了四站时 差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机 仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度。仿真结果表明：当无系统误差时,24 h观测数据统计定轨位置误差约为11 m,预报1周位置误差约100 m;当存在系统 误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4 m,位置误差约 为120 m,预报1周的位置误差约为200 m。     

带引向器的非对称平衡对拓Vivaldi天线设计

设计了一副改进的非对称平衡对拓Vivaldi天线。辐射贴片外边缘用3阶多项式曲线修正，以实现很宽的阻抗带宽。在天线口径处嵌入一个金属贴片作引向器以改善天线的辐射特性。对辐射贴片引入非对称性，使得E面波束偏离得到进一步补偿。实测结果表明，该天线具有极宽的工作带宽，在2~40 GHz内的增益大于0 dBi，且在15~30 GHz内的增益大于14 dBi；E面的波束偏离在6~40 GHz频率范围内小于3°。该天线具有结构简单、尺寸紧凑（44 mm×98 mm）以及方向图稳定等优点。该天线能够较好地应用于相控阵、超宽带系统等。     

用于船舶自动识别系统的机载阵列天线设计

为了满足船舶自动识别系统抗干扰性能的要求，设计了一种机载阵列天线。天线阵列由5个单极子天线单元组成，整体尺寸为Φ720 mm×306 mm，天线单元沿圆周均匀排列。通过泰勒分布和牛顿优化算法，优化阵列的辐射幅度及相位，得到实测的方位面增益-15 dB抑制范围达到128°，-20 dB抑制范围达到77°；装机后-15 dB抑制范围在114°以上，-20 dB抑制范围在51°以上。该阵列天线结构简单，成本低，满足机载环境的使用要求。     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化，通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器，展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元，采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵，其辐射方向图具有良好的旋转对称性，由该子阵扩展形成的相控阵天线，有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例，仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明，天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描，扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB，同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0，λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点，非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。     

星载单通道单脉冲自跟踪系统设计

对中继卫星的捕获跟踪是建立星间数据链路首要前提,星载自跟踪系统有着广泛的应用前景。针对Ka频段波束窄、星载设备小型化要求高等特点,提出了星载自跟踪系统设计方案。方案采用单通道单脉冲方式,利用TE21模馈源技术从天线获取自跟踪信号,通过微波前端模块将信号调制、合并为单通道,然后在捕获跟踪接收机中提取误差角度,实现天线角度的精确跟踪。经过链路分析,证明系统设计有效可行。根据方案研制出原理样机并进行了试验验证,跟踪精度在X、Y方向优于±0.05°,满足星间链路跟踪精度要求。