深空探测用数字开环多普勒技术初步研制及其在嫦娥一号探测任务中的应用

基于数字无线电技术, 开发了用于卫星视线方向速度测量的无线电开环多普勒测量方法和技术原理样机. 并在嫦娥一号卫星测轨任务中进行了观测试验, 利用卫星转发的S波段载波信号进行开环多普勒测量. 结果显示, 在1 s积分情况下, 嫦娥一号卫星的开环多普勒测量精度RMS达到3 mm/s（1σ）, 这已经与目前使用的USB （Unified S-Band, 统一S波段）测速数据的精度水平相当. 这个测量精度主要受制于上行站原子钟的短期稳定度. 进一步通过两站开环差分测量的办法, 可以有效地消除信号发射时的原子钟频率漂移和不稳定性, 使得测量精度RMS提高到1 mm/s （1σ）. 开环多普勒数据和差分数据已经开始尝试用于嫦娥一号卫星的定轨, 数据的精度评估和科学应用也将逐步展开. 这项技术的研制成功将对我国未来深空探测有重要的意义.     

灰色模糊理论的高精度地质超前预报评价方法

为提高软弱破碎围岩地质预报精度,采用几何光学传播理论、灰色系统理,提出了隧道施工中针对软弱破碎带围岩超前预测的综合评定方法.以岩土工程材料为研究对象,对传统"薄层的物理模型"进行改进,即认为电磁波在传播过程中电磁介质的非平面性,基于能量理论将地质雷达反射波褶积合成,形成修正后的雷达合成信号;同时运用灰色系统理论针对隧道监控量测中多项数据与地表沉降、拱顶沉降的相关性分析.最后以在建隧道工程为例进行验证分析,研究结果表明:该超前地质预报评定方法能准确预报前方不良地质条件的位置,且预报位置提前,最大误差仅为9.4%,表明该方法可以作为不良地质条件下超前预报的手段,可以供工程参照使用.     

基于同波束VLBI测量的月球交会对接轨道确定

我国探月工程三期"嫦娥五号"月球探测器(CE-5)将实现月球采样返回探测,月球交会对接是CE-5工程中的关键技术,CE-5任务中将采用地基无线电测距测速技术联合同波束VLBI测量技术实现对轨道器和上升器的联合测定轨,以支持月球交会对接过程特别是远程导引阶段的多探测器测控.本文分析了同波束VLBI测量数据在多探测器定轨中的应用,利用仿真数据分析了月球交会对接远程导引段的轨道器和上升器定轨精度,特别是两器间的相对定轨精度.选取的长弧和短弧定轨典型算例分析表明,利用10 ps精度的同波束VLBI数据,联合测距数据对轨道器和上升器定轨,可以达到1 m的相对定轨精度.     

基于灰色关联分析的多传感器数据融合方法

提出了一种基于灰色关联分析的多传感器数据融合方法，计算多传感器测量数据的灰色关联矩阵，进行灰色优势分析，然后进行数据融合。此方法考虑了各传感器测量数据的精确度，而且删除了测量比较差或测量不到的数据。仿真结果表明，应用该方法可进一步提高多传感器的测量精度和可靠性，适用于多传感器的数据融合。     

基于双向差分GM(1,1)模型当季国内生产总值预测

以灰色系统理论建模中的GM(1,1)模型为基础,结合双向差分原理,建立基于双向差分的GM(1,1)模型.该模型克服了大数据建模中对数据量的限制,为"贫数据"及"数据信息不确定"的这类数据提供一种建模思路.实证分析表明,基于双向差分的GM(1,1)模型预测精度优于灰色GM(1,1)模型及大样本建模中的ARMA模型.     

基于等权平均压缩技术的雷达/红外传感器融合算法

针对雷达/红外传感器融合时经常面临的数据采样率不相等问题,提出了一种基于等权平均量测压缩技术的雷达/红外融合算法。该算法通过将高采样率的红外角度量测数据进行等权平均压缩,更有效地利用了目标信息,进而提高了雷达/红外融合后的信息精度。仿真结果验证了算法的有效性;且相对于最小二乘压缩的雷达/红外融合算法具有更高的精度。     

基于TLE数据的空间目标EDR分类及观测需求计算

根据能量耗散率（EDR）的定义及空间目标的大气阻力摄动加速度公式,推导出一种由卫星两行根数（TLE）数据计算空间目标EDR的方法. 该方法无需计算空间目标弹道系数和大气模型,EDR计算误差可在1%以下,并且运算量极小. 此外,通过空间目标相对轨道的协方差矩阵描述空间目标的定轨精度,并结合扩展卡尔曼滤波方程,提出一种计算平面轨道下不同EDR空间目标的定轨精度-观测需求曲线的方法. 仿真验证了EDR计算方法的有效性,并给出了雷达对不同EDR分类的目标观测时对应的定轨精度-观测需求曲线. 结果表明当观测稀疏时,目标轨道预报误差正比于EDR,而观测较多时,会有观测饱和现象.      

BESⅢ中的高精度同步时间放大技术研究

提出一种改进的用时间放大技术来实现高精度时间测量的方法.即使用一个与对撞时刻严格同步的外时钟来标记输入信号的时刻,生成一个宽度介于一个到两个时钟周期的时间间隔;将标记后的时间间隔进行预设倍数的放大;再用一个具有多次击中能力的时间-数字转换(time-to-digital converter,TDC)芯片测量放大后的时间间隔,并结合物理的方法反推出输入信号到达的时刻.该方法由硬件实现,经验证明其能够获得好于25 ps的时间测量精度,可以满足北京谱仪三期(BESⅢ)改造工程的飞行时间(time of flight,TOF)测量电子学部分25ps的时间测量精度要求,也可应用到其他类似的高精度时间测量系统中.     

内陆水体反射波谱测量方法研究

利用野外光谱仪,通过垂直水面和倾斜测量两种测量方法得到太湖9个月份的水体波谱信息,分别对这两种不同的测量方法,利用和其对应的数据处理手段和数据分析方法进行了数据精度的分析,并和常规水质取样结果结合,进一步得到比较理想的水体叶绿素与高光谱遥感的相关关系模型,并对模型精度进行了分析.结果表明,两种测量方法所得数据的质量相差不大,基于二者所测数据进行的模型分析,均达到较高的精度.     

融合升降轨PS-InSAR东营市地面沉降监测

针对PS-InSAR技术存在单一轨道覆盖率低、升降轨道基准难以统一的问题,提出一种融合升降轨数据共同获取地面形变场的方法。利用覆盖东营市的84景Sentinel-1A雷达卫星数据,采用PS-InSAR技术分别获得升轨和降轨下的垂直向形变量,进行升降轨解算结果内部互检。通过抗差最小二乘曲面拟合法统一参考基准,实现升降轨观测序列的数据融合,最终得到地面形变场。实验结果表明:升降轨下同名相干点内部互检相关系数优于0.8;升降轨数据融合中抗差最小二乘拟合法较传统方法点位精度提升3.3 mm;东营市在2018年1月至2019年7月期间地面沉降分布呈现东部沿海大于西部城区的特点,且最大沉降量为-458 mm。     

一种机载气象雷达飞行试验数据处理方法

机载气象雷达是保障飞机飞行安全的重要电子设备。机载气象雷达探测的气象目标非人力可控,由于无法直接获得气象目标的测量数据,一直以来,飞行试验都难以有效评估机载气象雷达探测气象目标的准确性。给出了一种基于地面天气雷达单站雷达图的机载气象雷达飞行试验数据处理方法,实现了对机载气象雷达探测气象目标的强度、位置及形状准确性的有效评估,为机载气象雷达在飞行试验过程中的参数调整及性能考核提供了依据。     

基于灰色特征加权支持向量机的火炮质量评估

针对火炮质量评估中现场数据少,传统评估方法过多地依赖人的主观因素的问题,提出了一种基于灰色特征加权支持向量机（GFWSVM）的火炮质量评估方法．针对评估因素重要度的不同,引入特征加权的概念．采用灰色关联分析求取因素特征权重,避免了评估结果被一些弱相关因素所支配．通过对火炮质量评估实例仿真计算,表明该方法评价结果可靠,可操作性强,说明了该方法的有效性．     

雷达信号采集系统的设计与实现

基于Windows/PXI技术的传统数据采集系统不能保证采集的准确性和可靠性,有时出现"丢数据"的现象.针对这些问题,通过分析CPCI总线下数据采集卡的特性,设计实现了一种基于VxWorks/CPCI技术的雷达回波信号数据采集系统.该系统满足了数据采集的实时性、可靠性与准确性要求,并加入了网络FTP传输功能,实现了采集数据的实时传输,简化了一些繁琐的数据导出操作.同时使用VC++6.0编写分析软件,对采集到的雷达回波信号数据进行分析,取得了较满意的实验结果,进一步确认了该采集系统的可行性与可靠性.     

基于ADS-B数据的一次雷达系统误差配准方法

针对大误差一次雷达测量过程中雷达配准方法的精度提升问题,分析了一次雷达误差分布特性,以广播式自动相关监视系统的航迹数据为真值,提出了基于改进轨迹跟踪滤波的实时雷达配准方法。采用点云配准方法中随机抽样一致性的迭代最近点法,对基于期望增加模型的变结构交互式多模型算法中的偏置函数进行了改进,有效减少了随机误差在配准过程中的影响,并获得最优的偏置参数,以提升大误差一次雷达配准的精度。算例分析结果表明,该方法配准后可使所选一次雷达俯仰角平均绝对误差降低至0.04°,方位角平均绝对误差降低至0.07°,为雷达系统误差配准提供新方法支撑。     

基于IBP的天气雷达超分辨率重建算法

雷达基数据分辨率不够会导致灾害性天气系统预报、跟踪的准确率低.为了提高基数据的分辨率,将迭代反投影算法应用于雷达回波超分辨率重建中,并对算法进行了改进.该方法基于对天气雷达回波使用滑动窗的重建模型,并引入时间相关性约束,由低分辨率回波重建出高分辨率回波.基于天气雷达提供的实例反射率回波,给出其超分辨率重建后的结果,并对其重建效果进行估计和比较.实验表明该方法在定量估计和视觉评价上都具有良好的高分辨率重建效果.     

基于AHP灰色理论的道路交通流数据质量评价

交通流信息采集的过程中由于受到设备自身及外在环境等因素的影响,所采集的数据容易出现失真、缺失和冗余等质量问题,无法满足智能化交通管理的要求。本文以准确度、完整度和时效性等3个数据特性作为评价指标,提出了基于层次分析法与灰色聚类分析的道路交通流数据质量评价方法,采用层次分析法确定评价指标的权重,采用灰色系统理论白化权函数建立各指标关联度矩阵模型,结合北京市二环路实测数据进行了实例分析,证明了方法的可行性。     

基于灰色神经网络的道路权重确定方法

提出了一种基于灰色神经网络的道路权重确定方法.首先利用灰色预测模型少数据建模和人工神经网络模型非线性逼近的优点,将两种模型有机结合,实现对交通流的模拟预测;其次利用交通流量-行驶速度以及行驶速度-行驶时间的关系确定交通流量与行驶时间的关系模型;最后结合前两部分建立的模型构建基于灰色神经网络的路阻函数模型,从而确定路段的权重.实验结果表明,该方法具有较高的精度,且模型利用少量的数据就可以确定路段的路阻函数,为路段权值的确定提供了一种有效可行的方法,可用于智能交通的路径规划等应用中.     

基于树高和冠幅的广西桉树二元立木材积模型研建

激光雷达在获取树高和冠幅等森林资源信息方面具有无可比拟的优越性,构建基于树高和冠幅的二元立木材积模型,可为激光雷达技术在森林蓄积量估测应用中提供计量依据。通过测定广西桉树(Eucalyptus)典型分布区448株样木的树高、冠幅、胸径等因子,采用非线性回归估计方法建立树高冠幅二元材积模型、树高一元材积模型、胸径树高二元材积模型、胸径一元材积模型和冠幅一元材积模型,并对模型进行检验评价。建立的5个模型确定系数分别为0.969,0.875,0.994,0.945和0.588,总体误差分别为0.29%、-1.94%、-0.26%、1.88%和-2.82%,模型预估精度分别为97.75%、95.38%、99.14%、96.95%和91.72%;树高冠幅二元材积模型的模型总体检验、分树种检验、分段检验、分区检验和五折交叉检验,均符合林业数表编制的相关要求。树高冠幅二元材积模型各项指标显著优于树高一元材积模型和冠幅一元材积模型,与胸径树高二元材积模型接近,完全符合林业数表编制要求,可应用于基于机载激光雷达的森林资源调查和监测。     

融合多种差分干涉测量的矿区地表形变监测

为解决时序短基线集差分干涉测量技术(SmallBaseline Subset-InSAR,SBAS-InSAR)无法准确估计煤矿沉降中心形变值的问题,通过融合合成孔径雷达差分干涉测量(Differential InSAR,D-InSAR)和SBAS-InSAR技术研究了测量矿区地表形变的监测方法。利用25景Sentinel-1数据,根据基于相干性系数的D-InSAR方法和结合永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)的SBAS-InSAR方法分别生成研究区域的形变图,并借助Kriging插值法,将前者方法所得结果填补于后者方法所获形变结果,完善矿区形变中出现的空缺值,从而更为准确地估算矿区地表形变结果。此外,沿着开采面的横纵剖面详细分析典型矿区的形变结果,并绘制地表形变剖面曲线,以此剖析矿区沉降漏斗的演化过程。最后,为了定量说明该方法的可靠性,将矿区形变结果和水准测量数据进行误差对比,并将标准差和均方根差作为矿区形变结果精度的评定指标。结果表明：相干性系数图整体质量较优,研究区域中最大累积沉降量可达176.39mm,年均沉降速率最大可达-103.82 mm/y。通过本文方法得到的形变结果和水准处理数据基本一致,且误差均小于13 cm,监测精度满足煤矿开采相关测量技术要求。     

一种基于置信函数的分类器自优化雷达点迹识别算法

雷达组网协同探测中,受不同探测精度、观测维度及环境噪声影响,信息系统获取的传感数据包含一定不精确、不确定信息,导致无法对目标点迹准确分类识别。为此提出了一种基于置信函数的分类器自优化雷达点迹识别算法。首先,基于置信函数理论创建目标、杂波、不确定数据的证据识别框架,并设计可实时给定目标数据类别隶属度的深度神经网络模型分类器。然后,依托当前迭代轮次分类结果进行辅助决策证据构建,并根据点迹分布特性进行证据修正融合。最后,基于全局融合结果进行点迹类别标签更新,并重新驱动网络模型分类器进行在线学习与更新,如此迭代循环直至所有的雷达点迹数据类别标签不再发生改变。基于雷达实测数据集对算法性能进行验证分析,结果表明与传统算法相比新算法能够有效提升雷达点迹的分类正确率,而且随着样本数据的丰富算法收敛时间可急速减少,便于在后续工程中推广应用。