一种基于再生伪码测距的遥测信号测距方法

为了简化深空探测器无线测量系统设计,解决下行系统受功率、带宽等因素限制遥测信号和测距信号权衡设计问题,在再生伪码测距技术的基础上,提出了一种基于遥测信号测距的新方法,以遥测数据符号代替测距伪码的功能,利用地面跟踪环路对遥测信号的跟踪测量实现下行测距,减少了独立的下行测距信号。分析和仿真结果表明：新方法简化了下行信号形式,降低了系统实现复杂度,在遥测码速率为100 kbit/s左右时,随机测距误差优于传统再生伪码测距模式,且随着遥测码速率的增加测距精度进一步改善。     

利用AGC电压预测及先验跟踪信息的遥测设备副瓣判决

针对无引导天线遥测设备副瓣判决难的问题,提出了一种结合自动增益控制（AGC）电压预测、跟踪稳定性判决及跟踪角度判定的副瓣自动判决方法。采用拟合方法建立了AGC电压预测公式并通过实测数据验证了其准确性。在分析遥测设备副瓣跟踪特点基础上,提出了遥测设备跟踪稳定性及角度差判定准则,最后设计判决软件实现自动副瓣判决。实验验证结果表明在判定准确度相同的条件下,采用该方法的耗时比人工判定缩短了48%。     

变速率部分更新盲均衡算法

对于长抽头系数自适应算法,基于最大化自适应滤波器系数误差向量原则的变速率部分更新算法,能够在大幅度降低算法实现复杂度的同时,解决部分更新算法收敛速度慢的问题。但是,该变速率算法仅适用于LMS结构,对于具有非线性代价函数的部分更新自适应盲均衡算法并不适用。基于同样的最优化思想,通过替换步长计算表达式中的部分统计量,提出了能够适合于部分更新多模盲均衡算法(MMA)的确定性变步长控制算法,并通过递归的方式计算步长值,简化了实现过程。对固定信道和时变信道的数值仿真结果表明,新算法相比传统基于收敛误差的经验性变步长算法具有更快的收敛速度和更好的跟踪性能,有效解决了部分更新自适应盲均衡算法的确定性变速率控制问题,提升了算法的收敛速度和跟踪性能。     

基于区域卷积神经网络和光流法的目标跟踪

为解决基于深度学习的在线目标跟踪算法速度慢的问题,设计并实现了一种基于区域卷积网络和光流法相结合的目标跟踪算法。该算法在T-1帧跟踪结果的基础上使用光流法计算跟踪目标的运动矢量计算出跟踪目标在T帧上的初选框,再将初选框区域作为区域卷积网络的输入,计算目标的精确跟踪结果。通过实验分析对比,算法对目标运动速度和形变具有很好的鲁棒性,并且跟踪速度可以达到50 frame/s。相较于在线跟踪算法,所提方法在满足较高的跟踪准确率的基础上大大提升了目标跟踪算法的速度。     

一种基于自适应阵列天线的波束赋形算法

自适应阵列天线中的数字波束赋形(DBF)技术是智能天线数字信号处理部分的核心.提出了一种可用于自适应阵列波束赋形的SMI-LMS算法--由SMI(采样协方差矩阵求逆)算法决定LMS(最小均方)算法的初始权向量.该算法充分结合了SMI算法收敛速度快和LMS算法稳态误差小的优点,能在较强干扰环境下,确保权向量的快速收敛和跟踪速度.与传统的LMS算法相比,SMI-LMS算法具有良好的收敛性能、较快的跟踪速度和较小的输出误差,并可以有效改善自适应方向图的副瓣性能.仿真结果验证了该结论.     

一种高码速率微波锁相调频遥测发射机

适应2Mbit/s PCM信号的微波锁相调频遥测发射机是21世纪再入遥测系统中的重要设备。文中介绍了该调频遥测发射机研制中使用的关键技术：准两点注入式调频技术，以及相关电路设计和实验结果。理论分析和实践表明，准两点注入式微波锁相调频遥测发射机具有平坦的宽带调制特性，能满足高码速率再入遥测发射设备的实际要求。     

新变步长自适应算法及其时延估计性能

针对已有的变步长自适应算法收敛速度和稳态误差矛盾的问题,提出了一种新的变步长最小均方自适应滤波算法。新的算法在类S函数的基础上,引入调节因子P对步长函数的形状进行实时调整,并以误差的自相关时间均值估计调节步长,使得算法在初始时具有较快的收敛速度,稳态时有更平滑的步长变化。在新算法中引用最大似然加权算法进一步抑制自适应滤波器权系数伪峰。将新算法和最大似然加权应用在自适应时延估计的实验中,结果表明：在已有参数固定的条件下,新提出的算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差。同时,时延估计实验中能有效地实现信噪比-3 dB以上的准确时延估计。     

改进的变步长维纳系统盲源分离方法

基于非线性盲源分离的维纳系统算法中,采用固定步长导致算法的收敛速度和稳态误差之间存在矛盾,直接影响分离算法的性能。为了解决该问题,提出了基于非线性函数的变步长维纳系统盲源分离方法。该方法将更新的步长以非线性函数的形式引入到分离算法中,使得稳态时参数更新的步长尽可能小,以避免发生振荡。变步长算法在分离过程中的每次更新都会使步长自动进行合理的调整,使得收敛速度提高了53%,误差减小了45%。实验仿真表明,相对原算法,提出的维纳系统盲源分离方法可以更好地分离出信源信号,而且具有较小的误差和较快的收敛速度。     

卫星通信实验站跟踪和数据处理系统的特性

作为实现国内卫星通信用地面站的第一步而建设的卫星通信实验站,就天线传动,自动跟踪,遥测指令和数据处理各系统进行综合试验。明确了系统的综合特性,基本上得到满意的结果,从而证实设计的正确性。天线传动和自动跟踪系统中,根据使用模拟卫星取得的过渡特性,引导跟踪收敛轨迹特性,跟踪误差的伺服系统的基本特性和用现有卫星的跟踪试验而明确了卫星的跟踪技术。根据与模拟卫星组合进行的地面站试验证实遥测指令和数据处理系统的综合特性是正确的。此外,利用现有卫星的轨道予报和确定轨道程序的特性试验,根据实用的轨道予报和观测值就可决定初期轨道。     

原发式动态目标综合检测系统设计

传统动态目标模拟器采用存储转发模式工作,具有接口复杂、造价偏高、稳定性差等问题。基于原发式设计思想,利用现行综合基带全数字化、大容量优势,在设计测控系统时,将飞行目标信号的动态特性模拟、遥测遥控及话音信息通过系统的传输特性模拟考虑进去,设计了一种原发模式的动、静态综合目标检测系统,既可以作为测控系统联调时验证系统性能指标的平台,也为设备日常操作训练提供了手段,还可以作为卫星地检设备使用。原发式动态目标综合检测系统可以模拟多个假定目标,静态距离模拟精度优于1.0 m,静态速度模拟精度优于1.0 mm/s,是检测测控系统性能的有效技术手段。     

海上测控任务数据中心一体化管理平台设计

根据海上测控任务数据和信息分布的特点,设计了海上测控任务数据中心的一体化管理平台。首先,平台设计采用基于无共享存储的高性能集群模式数据库架构,具备统一的计算与存储系统能力以及良好的动态可扩展性;其次,平台采用层次化设计,包括数据采集与处理、数据存储、数据管理和数据应用4层,实现统一的数据中心管理和应用。根据应用需求,重点设计了航天器遥测故障预警与诊断、测控设备远程监控与故障诊断、外测数据精度分析与数据挖掘等典型数据应用模块,实现数据核心价值。     

深空微波高精度测距测速技术

后续深空探测任务要求微波测量精度提高至少一个数量级。在此背景下，首先分析了目前我国深空测控系统无线电测距、测速现状，给出了主要误差源分解以及精度提升具体措施。针对行星间等离子体附加的测量误差，提出了多频链路消除行星间等离子体的具体方案。理论推导表明多频链路的设计使得无线电观测量基本上不受角距的影响。针对目前米级的设备校零残差提出了设备零值在线校正技术，以满足分米测距精度要求。     

标校卫星地面应用系统方案设计

卫星标校技术采用低轨卫星搭载标校载荷为地面测控设备标定系统误差,由于国内标校卫星发展较晚,相关研究主要集中于地面具体型号测控设备的卫星标校方法,缺少标校卫星地面系统研究以及真实卫星数据和试验验证手段。针对国内首个标校卫星型号“天平”一号卫星地面应用系统,设计了系统工作模式,提出了标校卫星任务规划方法,并对精密定轨调度和标校数据处理业务流程进行了分析设计。标校卫星地面应用系统面向标校用户提供测控设备标校服务,并为后续研究提供真实卫星数据和试验验证平台。     

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。     

空基测控中继设备的相控阵天线设计

空基测控中继是为解决地面测控设备作用距离受视距限制的问题而提出的,而相控阵天线是空基测控中继设备的技术难点。根据实际需求,提出了相控阵天线的设计方案,对阵列形式、天线的流形、阵元间距、阵列规模以及阵元形式等进行了详细设计,并对天线的接收发射性能进行了仿真,对跟踪控制技术途径进行了阐述。所设计的相控阵天线增益可以满足约130 km、2 Mbit/s遥测数据中继,解决远距离低空飞行目标的靶场测控问题。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器（FQFD）算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

一种高精度动态测控信号模拟器

根据测控系统对动态模拟器的要求,即模拟动态范围宽、模拟精度高、逼真度高,设计了采用两级数字存储器对信号进行粗细时延组合控制的转发式模拟器。根据运动方程高逼真度地模拟飞行目标的动态特性,该模拟器可以实现距离模拟范围千万公里时,精度优于1 cm;速度模拟范围每秒几十公里时,精度优于1 mm/s的高精度动态模拟。     

大口径天线多模馈源跟踪系统校相参数的计算

基于测控系统常用的大口径天线多模馈源跟踪系统校相需求,介绍了当前常用的校相方法,针对太阳校相单次校相结果误差大、需取均值使用导致校相周期长等缺点,通过分析多模馈源跟踪系统工作原理,提出了一种基于固定波程差的校相参数计算方法。该方法利用不同频点的精确校相值标定跟踪系统和、差通道之间波程差,进而计算出整个频段中各频点校相值。最后结合靶场遥测设备进行计算验证,应用表明该方法计算快捷,计算结果稳定可用,符合实际数据的变化趋势,能够满足各项实际工程应用需求。     

外弹道测量多测速元数据融合同步修正方法

采用数据融合算法完成高精度外弹道测量对各测元时间同步有着严格的技术要求。在分析时间不同步对融合弹道测速精度的影响基础上,分析了引起无线电测速时间不同步的因素,并构建了有效的数学修正模型。针对融合弹道速度异常超差现象,依据对测速误差理论模型公式和无线电测速原理分析结果,提出基于各测量设备测速数据解算模型的积分点移位和传播延迟修正模型算法,并应用于潜射弹的数据融合同步修正。工程应用结果表明,融合弹道偏差优于0.04 m/s,较修正前精度提高了4倍以上。由于陆基无线电测量系统的测距、测角具有类似的时间不同步特征,因此该模型也可作为多测元融合弹道解算过程中的一般方法推广使用。