基于双星定位系统的近地卫星定轨精度仿真

通过对测距误差特性的统计分析,建立了用于近地卫星精密定轨的距离和观测数据仿真方法,在此基础上构建了基于卫星动力学方程的精密定轨模型,设计了一种基于数值融合法的精密定轨改进算法和测距系统误差参数估计算法,并进行了六类仿真实验。仿真计算结果表明,基于一天的距离和观测数据仿真计算得到的近地卫星定轨精度可以达到15.98米,与利用其他精密定轨软件系统在相同仿真条件下得到的近地卫星定轨精度基本相当,但该算法避免求解状态转移矩阵,具有计算速度快,稳健性好等特点。     

基于空间几何模型的星载SAR图像几何定位方法

星载SAR几何定位可以通过求解由三个约束条件组成的方程组来实现,但需要迭代运算.针对这一问题,将多普勒信息约束条件转化为卫星与目标之间的斜视几何关系,结合斜距方程和地球方程两个约束条件,建立了星载SAR空间几何模型.通过该模型实现了星载SAR图像像素的几何定位,并通过仿真数据对该方法进行了验证,同时对定位精度进行了仿真分析.     

基于伪距信息的GNSS双接收机抗转发式干扰检测算法

在协同应用的背景下,提出基于伪距信息的全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)双接收机抗欺骗干扰检测算法。首先,建立真实信号与欺骗干扰信号的信号模型,进而得到伪距双差模型。然后,利用卫星钟差计算公式得到卫星钟差双差计算模型。根据载噪比选择卫星信号,对测量伪距进行修正并利用最小二乘法进行导航定位解算,得到载体在ECEF坐标系中的位置。由测量伪距结合导航电文计算得到卫星的位置,进而得到卫星与载体之间的距离。最后由伪距双差、卫星与载体的距离双差以及卫星钟差双差计算得到误差值,基于误差值的明显差异性实现对信号的检测与判别。利用双接收机进行实际试验并结合Matlab进行仿真实验,仿真结果验证了算法的有效性和可行性,对试验中的欺骗干扰信号均能有效识别。     

一种基于视线矢量的双星系统自主导航方法研究

研究了近地绕飞双星系统的自主定轨问题,设计了一种基于相对视线矢量测量的自主导航方法.本方法利用导航相机观测双星之间的相对视线矢量,并转化为相机坐标系下的像元像线,从而得到导航系统的量测模型;然后结合卫星的轨道动力学方程,通过扩展卡尔曼滤波算法精确估计双星在地心惯性系下的位置和速度共12个分量.最后,通过数学仿真验证了此导航方法的可行性.     

极坐标系中带多普勒量测的雷达目标跟踪

将仅仅考虑位置量测的二维去偏一致转换量测卡尔曼滤波算法进行推广,以解决包含多普勒量测且斜距误差和多普勒误差相关的雷达目标跟踪问题。首先用斜距和多普勒量测的乘积构造伪量测,以减小多普勒量测和目标运动状态之间的强非线性程度;然后用嵌套条件方法得到了转换量测误差前两阶矩的一致性估计;最后根据伪量测是目标运动状态二次函数的特性,用二阶EKF最优地实现了非线性跟踪滤波,其中为了进一步减小二阶EKF的近似误差,利用Cholesky分解实现了位置量测和伪量测的序贯处理。Monte-Carlo仿真结果表明采用新算法可以明显改善跟踪滤波器的性能。     

基于无奇异变换的双行轨道根数生成算法

在双行轨道根数（two line elements, TLE）和简化普适摄动轨道预报模型的基础上,针对空间目标TLE采样拟合过程中可能出现奇点的问题,提出基于无奇异变换的空间目标TLE生成算法。引入无奇异轨道根数代替开普勒根数形成改进的TLE参数,推导了目标位置矢量对改进TLE参数的偏导数矩阵,并采用选主列Givens QR分解算法进行观测方程迭代求解,以提高数值计算稳定性。仿真结果表明,该生成算法拟合精度和位置预报残差满足要求,可应用于低轨目标的空间监视。     

基于相对信息观测量的INS/USBL非线性组合导航方法

针对传统惯性导航系统/超短基线定位系统(inertial navigation system/ ultra short base line, INS/USBL)组合导航利用绝对位置做观测信息存在导航精度较低,且噪声异常引起抗干扰能力弱的问题,提出基于相对信息观测量的INS/USBL非线性组合导航方法。以INS解算的应答器相对于INS在基阵坐标系下的入射角、斜距信息与超短基线输出的入射角、斜距信息之差作为观测量建立量测方程。在改进Sage Husa算法基础上采用容积规则,设计一种适用于非线性系统的自适应容积卡尔曼滤波估计器。仿真结果表明,该方法定位精度较传统方法提升2.4倍,在噪声异常情况下,滤波收敛,组合导航性能稳定。     

无源北斗/惯导组合导航算法研究

针对北斗卫导/惯导组合导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,并对组合导航算法的可观性进行了分析,提出了引入伪距率和前后滤波伪距之差作为观测量改善组合导航系统的可观测性。基于高稳定度的用户时钟,通过仿真验证了伪距率和前后滤波伪距之差观测量都能提供伪距不能提供的额外观测信息,都可以将钟差由不可估计变为可估计,改善组合系统的稳定性,并且提高丢星时的滤波定位精度。因此,在北斗/惯导组合导航系统中引入伪距率或前后滤波伪距之差做观测量是必要而可行的。     

CE5T星载GPS数据的定轨分析

嫦娥五号飞行试验器搭载星载多模接收机,验证星载接收机接收导航星旁瓣信号的能力,首次实现了利用旁瓣信号对大椭圆轨道航天器的导航定位。理论分析了导航星旁瓣信号接收的可行性,基于嫦娥五号飞行试验器轨道特性研究了接收机接收信号功率及可视导航星数目与地心距变化的关系,并给出了理论几何定位因子。分析表明,接收机灵敏度达到-160 dBm条件下,可具备6×10⁴ km以下高度的定位能力。对获取的导航解数据及伪距进行了处理分析,利用导航解进行定轨计算,导航解的噪声水平优于10 m。利用差分伪距数据进行定轨计算,残差噪声约为8.5 m,使用1 h数据可以实现定轨预报1 h优于百米的精度,达到地基数据长弧条件下定轨预报精度水平。     

基于平方根UKF的双星编队相对状态自主确定

基于AFF技术,提出了一种利用类GPS敏感器进行星间测量的双星编队相对状态自主确定算法。该算法以双星编队相对轨道和相对姿态运动方程为状态方程;为消除系统误差和钟差的影响,用同一卫星不同接收天线之间的伪距观测值的单差来构造测量方程;为保证协方差阵的正定性,提高计算精度和速度,应用平方根UKF滤波方法进行双星编队相对状态的自主确定。仿真结果验证了所给出方法的可行性和有效性。     

常微分方程与代数方程求根

讨论了常微分方程与代数方程求根之间的联系。建立了常微分方程的解与代数方程根的一种联系关系，通过这种联系借助于常微分方程的求解，给出以大范围的初值求出代数方程全部实根的一种方法。还讨论了这种方法的几种具体数值求根算法，并对其中的一些有意义的现象进行了分析。     

软件可靠性J-M增长模型的特性分析

本文对软件可靠性Ｊ－Ｍ增长模型的参数解特性进行了分析。通过分析得知Ｊ－Ｍ模型的参数估计方程存在多个解，且只有在一定条件下才有合理解。本文最后还给出了参数解估计的有效数值算法。     

Robust stability analysis of uncertain discrete-time systems with state delay

The sufficient conditions of stability for uncertain discrete-time systems with state delay have been proposed by some researchers in the past few years, yet these results may be conservative in application. The stability analysis of these systems is discussed, and the necessary and sufficient condition of stability is derived by method other than constructing Lyapunov function and solving Riccati inequality. The root locations of system characteristic polynomial, which is obtained by augmentation approach and Laplace expansion, determine the stability of uncertain discrete-time systems with state delay, the system is stable if and only if all roots lie within the unit circle. In order to analyze robust stability of system characteristic polynomial effectively, Kharitonov theorem and edge theorem are applied. Example shows the practicability of these methods.     

A characteristic set method for solving boolean equations and applications in cryptanalysis of stream ciphers*

This paper presents a characteristic more efficient and has better properties than the set method for solving Boolean equations, which is general characteristic set method. In particular, the authors give a disjoint and monic zero decomposition algorithm for the zero set of a Boolean equation system and an explicit formula for the number of solutions of a Boolean equation system. The authors also prove that a characteristic set can be computed with a polynomial number of multiplications of Boolean polynomials in terms of the number of variables. As experiments, the proposed method is used to solve equations from cryptanalysis of a class of stream ciphers based on nonlinear filter generators. Extensive experiments show that the method is quite effective.     

面向CPU、GPU多目标机的混合求解器设计与实现

传统常微分方程的并行求解方法主要包括面向任务的并行和面向方法的并行,但是这两种求解算法,只能利用CPU,或者只能面向同质形式的ODE(ordinary differential equations)簇,存在严重不足。以RIDC(revisionist integral deferred correction)算法为基础,设计了一种面向CPU、GPU多目标机的混合求解器,基于流水线形式求解微分方程组,实现了单个方程组的内部和不同方程组之间的并行计算,进而能够充分发挥GPU的多核优势,有利于计算节点内部的负载均衡。仿真实验验证了框架的效率、准确率和精准度。     

线性方程组符号求解Bareiss算法的改进与实现

使用改进后的Bareiss消去法,在求解具有符号系数的线性方程组时可以避免普通Gauss消去法在计算过程中出现所谓中间系数爆炸的问题,还可以求解系数矩阵不是方阵以及系数矩阵奇异的线性方程组的情况.并且以这一改进算法与syzygy算法为基础,给出了求解多项式系数线性方程组的多项式解的算法.已经在自行开发的自动推理平台软件MMP上实现了这个算法.     

天线罩远场方向图的一种数值仿真方法

在分析天线罩综合电性能数值仿真方法基础上,结合平面波谱-表面积分法和样条函数理论,探讨了天线罩远场方向图的数值仿真方法.并根据加工后的天线罩实测数据,对其进行了实例计算,获得了较好效果.同时还重点讨论了由天线方程和天线罩曲面方程所确定的天线罩表面积分的积分区域的计算方法.     

Linear Quadratic Regulation for Discrete-Time Systems with Input Delay: Spectral Factorization Approach

The infinite-horizon linear quadratic regulation （LQR） problem is settled for discretetime systems with input delay. With the help of an autoregressive moving average （ARMA） innovation model, solutions to the underlying problem are obtained. The design of the optimal control law involves in resolving one polynomial equation and one spectral factorization. The latter is the major obstacle of the present problem, and the reorganized innovation approach is used to clear it up. The calculation of spectral factorization finally comes down to solving two Riccati equations with the same dimension as the original systems.     

适用于成组数据的Jelinski-Moranda模型研究

针对软件可靠性测试的成组测试数据,建立了适用于成组测试数据的软件可靠性Ｊｅｌｉｎｓｋｉ－Ｍｏｒａｎｄａ增长模型,并对其参数解特性进行了分析。通过分析得知,适用于成组测试数据的Ｊｅｌｉｎｓｋｉ－Ｍｏｒａｎｄａ模型的参数估计方程存在多个解,且只有在一定条件下才有合理解。最后给出了其参数解估计的有效数值算法。