基于北斗二代系统的船用导航仪硬件设计及关键算法研究

摘要：随着北斗新一代全球卫星导航系统的实施,船舶导航关键设备将实现从GPS到北斗的更新与应用。本文首先介绍了基于北斗二代卫星导航系统的ARM嵌入式船用导航仪的设计原理及硬件平台,该导航仪采用ARM9系列的S3C2410A处理器作为导航仪的基础硬件平台,采用专用的北斗基带芯片接收北斗卫星信号并进行处理,加上必要的外围电路;此基础上对适合船用的北斗基带芯片核心算法进行了研究,即北斗卫星信号的捕获、跟踪算法研究,并给出导航定位实验结果。     

基于FFT的P码捕获技术及FPGA实现

根据GPS P码的特性,提出了基于FFT的P码快速捕获方法。基于FPGA技术,介绍了P码快速捕获算法的硬件实现。根据算法原理以及系统特性,分析了捕获时间。测试结果表明,此系统能正确捕获GPS P码,且耗时较短,具有较好的灵活性和可扩展性。     

基于强化学习的空间机器人柔性捕获控制研究

针对空间机器人双臂捕获卫星过程中的关节易受冲击力矩而破坏的问题,提出一种基于强化学习的柔性控制方法．首先,针对捕获前双臂空间机器人及卫星系统,分别利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法推导得其动力学模型;然后结合冲量定理、位置约束关系及牛顿第三定律,建立捕获后空间机器人与卫星形成混合体系统的动力学模型．针对失稳的混合体系统,提出一种缓冲柔顺强化学习控制方案,该方案通过系统与环境的动态交互来实时优化控制策略以实现镇定过程的最优控制．仿真结果表明：所提控制方案最大可减少54.2%的冲击力矩,并在镇定阶段确保关节冲击力矩限制在安全范围内,从而保护关节免受冲击力矩的破坏．     

A design of space robot multi-target capture algorithm based on DSP

To correctly capture spatial targets from cluttered and motive celestial background, a new Multi-Target Capture algorithm was proposed, which is a comparative difference algorithm based on the combination of centroid extraction and despun registration of efficient points. Moreover, this algorithm was applied in an image processing system based on the DSP featuring high speed and high performance. The procedures of image processing are as follows: first, label efficient points in the frame and extract their centroids; second, make appropriate despun registration, according to the reference rotation angles provided by Space Robot position system; third, translate and register centroid coordinates of efficient points in reference frames and get the registration points according to the principle that there are the most same centroid coordinates of efficient points when completely registered; finally, eliminate the same background points by using comparative difference method. The result shows that this image processing system can meet the needs of the whole system.     

飞矛对空间运载火箭残骸的锚固捕获特性研究

随着在轨废弃航天器的不断增多，飞矛捕获成为一种清除大型空间碎片的新式方法。首先通过分析典型废弃航天器的特征属性，选定了运载火箭末子级作为飞矛捕获的在轨演示目标。接着提出了一种一体式多层级倒刺结构的飞矛，通过飞矛撞击末子级靶板的有限元动力学仿真，研究了不同初速下飞矛的锚固效果。最后为模拟空间捕获场景，赋予了捕获目标不同的自旋速度，研究了飞矛对运动末子集靶板的锚固特性。结果表明飞矛的撞击固定末子级靶板的最佳锚固初速为70m/s，并且在此速度下运动状态下的末子级靶板仍可被飞矛锚固捕获。可见飞矛在空间中捕获运载火箭残骸的方案是可行的，并且揭示出飞矛捕获方式对目标运动状态的不敏感性。     

NOMA中的SS-CPM卫星信号捕获算法

调制指数大于1的扩频连续相位调制(spread spectrum continuous phase modulation, SS-CPM)信号是一种极具潜力的卫星信号调制方案, 然而其多峰特性容易导致非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)条件下的错误捕获。针对这一问题, 本文建立基于NOMA的SS-CPM信号模型, 提出一种基于状态转换的碰撞跳跃检测算法, 分析所提算法在不同发射功率、用户数、相对时延以及调制指数下的捕获性能。仿真结果表明, 所提算法适用于NOMA条件下的SS-CPM信号捕获, 且用户数较少、发射功率相近, 相对时延较大或调制指数较小时, 具有更优的捕获性能。     

基于软件无线电的双向时间同步系统设计与实现

针对全球导航卫星系统建设成本高，信号易被干扰和欺骗等问题，本文基于Zedboard+AD9361软件定义无线电平台设计出一套小型化、高精度的无线时间同步系统．整个系统分为双向时间同步模块和无线通信模块：双向时间同步模块处理主从机时间戳的标定、偏差的计算；无线通信模块将数据进行伪码扩频、数字上变频、部分匹配滤波-快速傅里叶变换捕获，实现主从机之间的无线通信．通过主从机输出到示波器上的1PPS信号比对测试，主从机之间的时间同步误差均方根值（RMS）为18.6ns.