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。     

星箭分离前后的联合统计定轨方法

提出了利用星箭分离前后包括对火箭和卫星测量的多测段数据进行统计优化的定 轨方法。在定轨过程中,分别采用了基于单位矢量的状态转移矩阵构造方法和有限差分法来 计算状态转移矩阵,对两种方法的特点进行了分析,并对分段定轨和联合定轨在两种定轨方 法下的计算结果进行了比较。计算结果表明,在星箭分离速度增量与实际情况一致的情况下 ,联合定轨的结果优于分段定轨的结果。在相同测量数据条件下,有限差分法定轨的结果优 于单位矢量法。     

提高地月转移轨道入轨段初轨精度的技术途径

针对星箭分离前、后两段数据处于不同的飞行轨道,经典的轨道计算方法无法实现两段外测数据联合参与定轨,入轨段初轨精度难以进一步提高的问题,通过分析星箭分离时刻轨道半长轴确定精度与测量误差、轨道偏心率之间的关系,提出了提高站址坐标测量精度、采用分布式船姿船位测量体制以提高姿态测量精度、采用卫星测高数据计算任务海域垂线偏差并对船姿数据进行修正、船载雷达测速数据的东平台影响修正、合理的数据预处理以及采用基于速度增量修正的定轨新方法等多种技术途径,并重点介绍了基于速度增量修正、可实现星箭分离前后外测数据联合定轨的新方法。仿真计算和任务实测数据验算表明,新方法轨道半长轴确定精度较以往传统方法提高1个数量级以上,有利于后续测控计划制定和测控站的跟踪引导。     

一种同波束多目标测轨的角度修正方法

为解决船载测控设备对同波束内的非主跟踪扩频目标测轨时测角数据偏差大的问题,剖析了现有设备同波束多目标测轨方法的缺陷,提出了一种基于多目标角误差电压的角度修正方法,根据此方法分析了测控过程中获取的外测数据,对实测角度数据进行了修正和定轨反演验证,通过多目标测角信息传输方式的改进实现测角数据的实时修正,有效提高了同波束多目标飞行轨迹测量精度。     

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。     

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。     

船载雷达动态滞后误差修正定轨结果变差问题分析

针对测量船在某型号任务中雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果变差的问题,阐述了动态滞后误差产生的原因及误差特性,分析了全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据标定定向灵敏度、轴系参数等对定轨结果的影响,梳理了历次任务数据处理情况,通过对测量数据与GPS数据的系统误差、随机误差比对残差分析,逐项排查问题,定位了雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果一致性变差的原因,为后续任务动态滞后误差修正提供了依据。     

基于通信转发器的扩频测距技术

针对航天器测控中利用卫星通信转发器实现多站测距进行可行性分析,在扩频测距 帧测距原理的基础上,研究利用卫星转发器对上行测距信号变频转发来实现对星测距,同时 对卫星工程测控与应用系统之间上下行链路功率分配、标校方法、地面测量设备组成原理等 关键技术进行分析论述。该测距方案突破了传统多站测距时受卫星应答机配置数量的限制条 件,实现多站同时测距后,可以提高测距精度和定轨精度,降低对设备测角精度的要求,减 少测轨时间,有效缓解测控设备资源紧张的状况,同时该测距方式还可作为应答方式侧音测 距的有效技术备份手段。     

基于锚固站的UT1-UTC预报误差抑制技术

针对导航星座自主定轨中的UT1-UTC预报误差,分析了其对星座定轨的影响,并对预报精度进 行了仿真;给出了基于锚固站的定轨算法,并使用Walker12/3/1星座进行了仿真。结果表明： UT1-UTC预报误差对星座定轨精度影响较大,107 ms的预报误差将引入168 m的星座位置误差 ;引入锚固站后,这一影响被有效抑制,抑制效果随锚固站测量精度的提高而增强。     

外弹道测量体制的若干问题(下)

本文对距离交会、角度交会、干涉仪等测轨定位体制进行了综合论述，对它们的测量精度进行了分析，推导出了位置参量与定位误差的关系，并按照“最小误差体积准则”和“GDOP最小准则”进行了分析比较，比较结果说明，距离交会的测轨定位体制精度较高。     

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。     

采用天线组阵辅助的连线干涉测量载波相位解模糊

针对航天器初始轨道精度无法满足连线干涉测量（CEI）载波相位解模糊需求的问题，提出了一种采用短基线天线阵辅助的解模糊方法。从理论上分析了载波相位模糊产生的原因以及不同方向角、不同基线长度条件下解模糊对轨道预报精度的最低要求，对具有代表性的1 km短基线天线阵在主站测距加两基线方向角（Rlm）体制下的定位精度进行了仿真，结果表明，方向角越大，该方法的无模糊基线长度扩展能力越强。最后给出了达到最优测角精度的基线长度设置和解模糊流程。     

空间探测相控阵雷达信号处理系统的仿真

针对空间目标飞行速度快、轨道高度高、真假目标伴随运行等的特点,空间探测相控阵雷达(SSPA)应该具有作用距离远、测量精度高的特点,并具有相应的多目标识别能力.文中简要介绍了一种空间探测相控阵雷达仿真系统的结构和工作原理,并对其中的信号处理子系统进行了分析.为了使其具有多目标处理能力,信号处理子仿真系统的恒虚警和解模糊算法分别采用排序统计恒虚警和余差查表法.最后以一组数据为例给出了仿真结果.     

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。     

一种采用自适应测角噪声的交互多模型跟踪方法

针对转换瑞利滤波器(SRF)由于测角误差先验信息不准确而导致跟踪性能退化的问题,提出了一种基于交互式多模型转换瑞利滤波器（IMM-SRF）的目标跟踪方法。该方法采用多个不同测角噪声水平的SRF模型进行滤波,并且通过对滤波结果的自适应加权融合解决测角误差未知的问题。与SRF方法相比,该方法无需测角误差的先验信息,鲁棒性和实用性更好。仿真结果表明,IMM-SRF方法可实现对匀速运动和曲线运动目标的准确跟踪,并且收敛速度也较快,验证了所提方法的有效性。     

两颗中继卫星共用测站协同控制研究

中继卫星地面应用系统建设周期长、建设造价昂贵。处于相近轨位的两颗中继卫星使用同一个测站进行测控和数据中继应用,能够有效降低系统建设成本。通过梳理卫星各平台测控事件之间的时间约束关系及其对地面应用系统的设备的使用约束,分析了测定轨精度、位置保持、星蚀期能源管理、地敏探头干扰保护对共用测站的影响,提出了两颗中继卫星分时测定轨、位置保持分别进行地敏探头干扰保护的方法,以及平台应急条件下共用测站控制支持模式。最后,就共用测站执行数据中继任务提出了建简易备份站降速使用的建议,为中继卫星地面应用系统建设提供有益的参考。