编队卫星InSAR空间基线修正的建模与精度分析

星载GPS接收机相对定位获得的编队星间基线,与用于星载InSAR测高的基线并不相同.给出了从GPS测量基线到InSAR测高基线的关联建模,包括天线相位中心与几何中心的偏差修正、GPS接收机到SAR天线的安装部位修正以及基线矢量的坐标系转换等环节.推导了基线的修正和转换公式,并进行了相应的精度分析.对于极限基线之内的宽编队,相位中心变化造成的基线差别在亚毫米量级,一些时刻达到与测高基线精度指标相当的厘米量级,必须加以修正;在编队中由于三轴稳定卫星之间的相对姿态数值通常较小,坐标系转换误差引起的基线修正误差在亚毫米量级.     

编队干涉SAR系统空间构形倾角确定准则研究

基于直角坐标系三维相对位置表示系统空间基线,提出了编队干涉SAR系统的构形倾角选择原则.以编队系统相对运动特性为出发点,从InSAR成像几何角度建立了编队干涉SAR系统高程测量模型并推导了系统高程测量误差影响模型.进而,给定空间基线各分量测量误差,在有效基线和投影基线固定情况下分别推导了系统构形倾角与高程测量误差的关系并进行了理论分析.数学仿真结果表明:当系统有效基线长度固定时,可以近似认为系统构形倾角不影响高程测量精度;当系统垂直于飞行轨迹向投影基线固定时,取系统构形倾角近似等于雷达波束中心视线角可以使基线测量误差对高程测量精度影响最小.     

主星带伴随微小卫星编队SAR系统的模糊性分析

针对主星带伴随微小卫星编队SAR系统的模糊性问题,利用主星带伴随微小卫星编队SAR系统的空间几何关系,提出了一种该系统模糊度的工程计算方法。首先建立了主星与微小卫星构成的双站合成孔径雷达系统模型,然后结合微小卫星天线孔径小的特点,建立了距离模糊度和方位模糊度的计算表达式。仿真结果发现,主星到伴随微小卫星的距离对距离模糊度的影响较大,而对方位模糊度的影响较小,方位模糊度受微小卫星天线孔径大小的影响较大。     

混合式微小卫星编队飞行控制仿真系统设计

提出了一种混合式的微小卫星编队飞行控制仿真系统。该系统由三个节点组成,即两个模拟卫星和一个控制中心,节点之间通过星间网络进行数据交换。模拟卫星由星上计算机和各种星上敏感器和模拟执行器构成。星上计算机接收星上敏感器的物理输出,并经过星地转换模型对传感器数据进行修正。在一定的控制策略下,卫星控制模型进行计算产生控制输出,控制输出在控制界面上进行显示,并同时作用于传感器修正模块,实现系统的闭环控制。控制中心主要提供强大的计算功能,也可以单独构成一颗数字卫星。在这个控制仿真系统中,能够进行多种控制策略的仿真,包括双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制以及单星失效模式等。     

多基线InSAR干涉图仿真方案设计与分析

多基线InSAR具有高可靠性与高精度的优势,是InSAR技术发展的方向之一。为了提供研究多基线InSAR技术的良好实验数据,针对正侧视SAR成像的几何特点,以F.Leberl构像模型建立像点与地面点之间的坐标关系,借鉴摄影测量中的正射纠正方法,分别设计了利用DEM进行多基线InSAR干涉图模拟的直接法仿真方案和间接法仿真方案。采用多套DEM进行了仿真实验,得到了满意的仿真效果,结合仿真结果分析了不同仿真方案的特点。     

卫星编队构型设计可视化系统

为实现更自然的卫星编队构型设计,采用OSG(Open Scene Graph)技术建立了卫星编队飞行轨道构型设计过程三维显示场景。虚拟现实技术使抽象的理论设计可视化,实现了虚拟环境下的人机对话。基于HLA(High Level Architecture)下的RTI(Run Time Infrastructure)通讯协议平台,确保了交互通讯的流畅性。采用语音识别、数据手套、图像识别等多种人机交互模式,解决了鼠标键盘操作的枯燥性,让使用者产生沉浸感,满足了不同使用者的操作要求,降低工作人员的疲倦感。     

基于编队卫星的SAR高方位向分辨率成像

针对编队卫星被动工作方式下提高SAR方位向分辨率的构型,在建立信号回波模型和详细分析提高方位向分辨率原理的基础上,提出了对基线的要求及频谱合成算法。该算法充分利用了编队卫星SAR系统中不同接收机的视角信息,有效地完成了多组不同多普勒位置的信号相干合成,实现了系统分辨率的提高。计算机仿真结果表明该算法具有良好的性能。     

分布式卫星SAR系统时变基线补偿方法

针对分布式卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统中星间基线时变导致高程干涉相位补偿困难和SAR图像对相干性下降的问题,从分布式卫星SAR系统的观测几何构型出发,提出了一种时变基线补偿方法。该方法采用总体最小二乘法拟合航迹方程,并依据方程参数重构虚拟的平行航迹,通过补偿原航迹和新航迹上的观测波程差获得等效的固定基线回波数据。仿真实验表明,采用该方法进行时变基线补偿后,能有效提高SAR图像对的相干性和地面动目标检测(ground moving target indication, GMTI)性能。     

星载SAR干涉测量中伴随卫星编队构形保持与姿态控制的协同

研究星载SAR干涉测量中伴随卫星编队构形保持与姿态控制的协同问题。首先,简介主SAR卫星与伴随卫星编队所构成干涉测量系统的工作原理,当主SAR卫星施加偏航导引补偿多普勒频移时,为实现波束指向同步,伴随编队需进行构形与姿态的协同控制。给出协同控制框架结构图,通过设置轨道协同规划器与姿态协同规划器明确了解决方案;进而从构形规划、姿态规划、构形与姿态协同控制三方面具体地阐述伴随编队的协同控制技术。最后对构形保持、姿态规划和姿态控制进行数值仿真,结果表明伴随编队的协同控制满足波束指向同步要求,所提出的协同控制方案具有可行性。     

基于星载双频GPS的长基线卫星编队高精度快速星间相对定位

国际全球导航卫星系统服务(international GNSS service,IGS)精密星历产品的产生时间较长和一阶差分电离层延迟影响是长基线卫星编队利用星载双频全球定位系统实现高精度快速星间差分相对定位存在的两大问题.针对上述问题,提出了一种基于IGS超快速星历的动力学单差消电离层组合相对定位方法,该方法利用IG...     

微小卫星星务计算机系统模拟部件可靠性设计

为确保星务计算机系统长期在轨工作的稳定性,针对系统中数模转换器等不同模拟部件的特点,给出相应的可靠性设计方案。在模拟输入通道中采用中位值滤波和递推平均滤波的组合算法,来获取尽可能可靠的输入数据,在模拟输出通道中则采用中值表决电路通用模块实现正确的模拟输出。该方案已在原理样机研制中得到验证和完善。仿真和验证结果表明,本方案在兼顾微小卫星对功耗、质量等苛刻要求的同时,能够很好地满足系统的可靠性要求。     

基于dSPACE的卫星控制实时仿真系统设计

为满足某在研大型挠性卫星计算机在回路中的仿真需要,利用dSPACE多处理器系统设计了卫星姿态和轨道控制实时仿真系统。介绍了该系统的软、硬件构成。以星载计算机与惯性基准单元串口通信为例,重点介绍了采用RTI模块、Simulink和Stateflow,实现该实时系统的串口通信建模方法。在星上自主模式下,对该实时系统进行了实时仿真。仿真结果证明了设计的卫星姿态和轨道控制实时仿真系统和串口通信接口模型的有效性。此方法对dSPACE实时仿真系统在航空航天领域的工程应用具有参考价值。     

基于时差校正的长基线宽带测向算法

研究长基线宽带测向问题,由于传统测向算法受到相位解模糊条件的限制,天线孔径长度设置较短,因此无法进一步提高测向精度。基于宽带信号时延估计具有高精度的特点,提出了基于时差校正的宽带测向及解模糊算法,并且对其性能和使用条件进行详细的分析。由于基线长度不受传统方法的限制,因此在长基线条件下,具有非常高的测向精度。仿真结果证实所提算法只需较少的天线阵元,却具有很高的测向精度。     

基于MRPs的卫星集群系统姿态对抗一致性控制

小型卫星集群协同控制是当前空间技术发展的热点之一,卫星集群控制可归结为多智能体控制问题.面向卫星集群系统的分组姿态控制,引入一致性以及对抗一致性问题,提出了卫星系统姿态对抗一致性控制方法.卫星组网系统姿态对抗一致性控制目标是使卫星分组达到姿态对称的状态.以无向图描述姿态对抗卫星集群的通讯拓扑结构,利用修正型罗德里格斯参...     

基于卫星可靠度和MTTR星座空间备份策略设计

基于卫星可靠度建立了星座系统可靠度模型,分析了星座构型、卫星的可靠度、备份卫星数目对星座系统可靠度的影响。通过分析备份卫星的可用性、卫星的固有可用度,提出了备份卫星轨道设计约束条件。基于平均修复时间建立了备份卫星重构控制模型,分析了备份卫星数目、备份卫星轨道、平均修复时间对备份卫星重构控制平均特征速度的影响。最后针对卫星星座对系统可靠度和平均修复时间的需求,提出了一套备份卫星子星座构型优化设计方法并给出了设计实例。     

基于北斗卫星校准的连接端站干涉测量与定轨

为提高连接端站干涉(connected-element interferometry,CEI)测量对地球静止卫星轨道(geostation-ary satellite orbit,GEO)空间角位置的测量精度,通常采用射电源标校消除大部分公共误差,但需要在测站配置大口径高增益天线以接收射电源的微弱信号.针对该问题,以北...     

Group decision-making method based on entropy and experts cluster analysis

According to the aggregation method of experts’ evaluation information in group decision-making,the existing methods of determining experts’ weights based on cluster analysis take into account the expert’s preferences and the consistency of expert’s collating vectors,but they lack of the measure of information similarity.So it may occur that although the collating vector is similar to the group consensus,information uncertainty is great of a certain expert.However,it is clustered to a larger group and given a high weight.For this,a new aggregation method based on entropy and cluster analysis in group decision-making process is provided,in which the collating vectors are classified with information similarity coefficient,and the experts’ weights are determined according to the result of classification,the entropy of collating vectors and the judgment matrix consistency.Finally,a numerical example shows that the method is feasible and effective.     

基于非径向超效率DEA聚类模型的 FEEEP系统协调发展

在传统DEA理论的基础上构建了非径向超效率DEA聚类模型,并将该模型和传统DEA模型对比分析了我国各地区FEEEP系统的协调发展水平.结果表明: 和传统DEA模型相比, 该模型弥补了传统DEA模型的缺陷,能有效地区分生产前沿面上FEEEP系统的协调发展水平,模型的排序结果能准确地反映各地区FEEEP系统的协调发展实际水平,为区域可持续发展政策的制定提供了科学的决策依据.