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地基观测红外目标二维经验模式分解检测方法及应用

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载人航天 2018年第2期24卷 191-195页

作者：陈略唐歌实王保丰路伟涛王欣北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术国家级重点实验室北京100094

针对复杂条件下的地基观测红外图像目标检测问题,引入二维经验模式分解(BEMD)方法对复杂条件下的目标红外实测图像进行了处理分析:首先对目标观测原始红外图像进行中值滤波,对原始红外图像进行噪声抑制预处理;然后利用BEMD算法对预处理... 详细信息

针对复杂条件下的地基观测红外图像目标检测问题,引入二维经验模式分解(BEMD)方法对复杂条件下的目标红外实测图像进行了处理分析:首先对目标观测原始红外图像进行中值滤波,对原始红外图像进行噪声抑制预处理;然后利用BEMD算法对预处理后红外图像进行自适应分解,获得按频段分布的二维基本模式分量与残余图像,并对分解后的红外图像进行有效重构,获取处理后的红外目标图像;最后利用点锐度方法定量评估目标红外图像处理效果,并与原始红外图像进行比对分析。基于实测红外图像处理结果表明,BEMD方法有效抑制了云层背景杂波噪声,且有效检测出清晰的红外目标,处理后的红外图像清晰度较原始红外图像显著提高。

关键词：二维经验模式分解航天器红外图像噪声抑制点锐度

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一种基于信号合成的无线电干涉测量方法

中国空间科学技术 2019年第4期39卷 54-61页

作者：路伟涛谢剑锋陈略任天鹏韩松涛王美北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术国家级重点实验室北京100094

针对后续深空探测任务更高测量精度需求,文章提出了一种基于信号合成的无线电干涉测量方案,并对方案性能进行了理论分析;结合目前主流信号合成算法,提出了一种基于相位补偿的Sumple算法,该算法不仅合成效率高,且合成信号与参考信号具有... 详细信息

针对后续深空探测任务更高测量精度需求,文章提出了一种基于信号合成的无线电干涉测量方案,并对方案性能进行了理论分析;结合目前主流信号合成算法,提出了一种基于相位补偿的Sumple算法,该算法不仅合成效率高,且合成信号与参考信号具有相同的相位特性,这是天线组阵技术应用于无线电干涉测量的前提;利用相控阵天线试验数据和DOR信号仿真数据对合成方案和合成算法进行了验证,结果表明信号合成处理可以提高无线电干涉测量时延估计精度,这在深空探测任务中具有重要意义。

关键词：无线电干涉测量信号合成 Sumple算法相位特性时延估计相位补偿深空探测

深空站区域对流层延迟模型构建及在嫦娥四号中的应用

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中国科学：技术科学 2019年第11期49卷 1286-1294页

作者：路伟涛谢剑锋韩松涛陈略任天鹏牛东文王美李黎北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094

深空干涉测量系统实时模式下主要依赖经典模型进行对流层延迟修正,但修正效果不佳,严重限制了实时测量精度.基于此,本文构建了一种区域高精度对流层延迟模型.首先,通过对流层延迟实测值与模型值的比对确定了Saastamoinen模型天顶延迟估... 详细信息

深空干涉测量系统实时模式下主要依赖经典模型进行对流层延迟修正,但修正效果不佳,严重限制了实时测量精度.基于此,本文构建了一种区域高精度对流层延迟模型.首先,通过对流层延迟实测值与模型值的比对确定了Saastamoinen模型天顶延迟估计的修正系数,修正后对流层天顶延迟偏差由1.24 ns降至约0.9 ps;其次,为突破Saastamoinen模型气象数据约束,提出了高程修正的UNB3m模型,建立了测站区域大气参数估计模型,大气压强、温度、水汽压的估计偏差分别约为3.9 mbar,6.7 K,0.63 mbar,由大气参数模型值与实测值得到的对流层天顶延迟偏差约为14 ps,显著增强了天顶延迟估计的实时性;最后,通过分析Niell映射函数规律,确定干映射参数a为响应的主要影响参数,进一步通过最小二乘处理得到了参数a的最佳值.结果表明在仰角10°时,对流层延迟偏差约0.3 ns,相对缩小近1个量级.利用本文所提模型,嫦娥四号探测器实时定轨残差与事后对流层延迟实测值条件下的结果基本一致,相对原始对流层模型下的定轨残差显著改善.本文所提对流层区域模型不依赖于大气参数实测数据,估计精度高,可显著改善深空干涉测量实时定轨支持能力.

关键词：中国深空网嫦娥四号对流层延迟 Saastamoinen模型 Niell映射函数

中国深空网VLBI定轨精度及分时采集模式分析

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深空探测学报（中英文） 2021年第5期8卷 495-502页

作者：牛东文段建锋王美陈略路伟涛任天鹏北京航天飞行控制中心北京100094

针对“嫦娥四号”(CE-4)探测器任务,应用中国深空网佳木斯深空站和喀什深空站的干涉测量观测数据,分析了实时测量数据和事后修正数据分别与统一S波段(Unified S-Band,USB)测量数据的联合定轨精度,同时分析了权重设置对轨道精度的影响;... 详细信息

针对“嫦娥四号”(CE-4)探测器任务,应用中国深空网佳木斯深空站和喀什深空站的干涉测量观测数据,分析了实时测量数据和事后修正数据分别与统一S波段(Unified S-Band,USB)测量数据的联合定轨精度,同时分析了权重设置对轨道精度的影响;针对后续深空任务中中国深空网的链路实际,提出了分时采集模式以降低干涉测量数据量,利用“嫦娥四号”探测器的干涉测量实测数据,分析了分时采集模式对轨道精度的影响。结果显示:在地月转移段与精密轨道均相差百m量级,在环月段与精密星历均相差10 m量级,说明中国深空网干涉测量实时测量数据精度已达到事后修正数据精度;同时对于每天2~3 h双站共视弧长,在分时采集模式下,采用步长1 min每日总计采集20 min数据的方法,可保证轨道精度不降低。研究可对中国后续深空探测任务提供支持。

关键词：深空网干涉测量分时采集精度分析

嫦娥卫星数传副瓣信号的干涉测量研究与精度验证

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载人航天 2019年第1期25卷 19-24页

作者：任天鹏谢剑锋路伟涛陈略韩松涛北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094

针对深空差分干涉测量(DOR)信号受数传副瓣信号干扰问题,首次研究了数传副瓣信号(泄露频谱)的干涉测量,建立了数传副瓣信号干涉测量优化模型,并利用嫦娥三号着陆器实测数据验证比对了数传干涉时延与DOR干涉时延。实验结果表明,干涉带宽... 详细信息

针对深空差分干涉测量(DOR)信号受数传副瓣信号干扰问题,首次研究了数传副瓣信号(泄露频谱)的干涉测量,建立了数传副瓣信号干涉测量优化模型,并利用嫦娥三号着陆器实测数据验证比对了数传干涉时延与DOR干涉时延。实验结果表明,干涉带宽相仿条件下,数传信号干涉时延随机误差约0. 02 ns(STD),优于DOR干涉时延0. 17 ns(STD)的随机误差;利用射电源差分观测后,DOR干涉时延与数传干涉时延基本吻合;以干涉相时延为基准,数传干涉时延的波动误差约为0. 14 ns(STD),稳定性优于波动误差约为0. 46 ns(STD)的DOR干涉时延。该结论对嫦娥五号、载人登月等任务中下行数传信号阶段提高干涉测量精度、火星探测任务中DOR信号与数传信号分时工作模式下增加干涉测量覆盖弧段具有直接的工程价值。

关键词：干涉测量数传干涉时延 DOR干涉时延随机误差系统性误差波动误差

高精度相位参考甚长基线干涉测量技术与试验验证

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中国空间科学技术 2018年第6期38卷 67-72页

作者：任天鹏路伟涛陈略韩松涛王美谢剑锋唐歌实北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术国家级重点实验室北京100094

由于探测距离远,火星探测任务对干涉测量具有很强的精度需求。首先描述了相位参考甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)原理,介绍了弧段内干涉相时延解模糊方法,阐述了弧段之间相互参考解算干涉相时延流程,给出了... 详细信息

由于探测距离远,火星探测任务对干涉测量具有很强的精度需求。首先描述了相位参考甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)原理,介绍了弧段内干涉相时延解模糊方法,阐述了弧段之间相互参考解算干涉相时延流程,给出了测量误差分析,并利用中国佳木斯深空站、喀什深空站针对射电源对1633+38和1641+399开展了相位参考VLBI试验验证。结果表明,消除模糊度后,相位参考时延精度优于0.1ns。这为提高中国未来深空探测器角位置精度提供一种可行的技术途径。

关键词：甚长基线干涉测量深空探测相位参考时延群时延辅助的相时延

嫦娥五号探测器精细开环测速及空间引力红移验证设计分析

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中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第3期53卷 118-128页

作者：陈略李文潇李海涛金洪波孔静王美路伟涛杨小锋谢剑锋北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术国家级重点实验室北京100094 中国科学院国家天文台北京100101 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

嫦娥五号(CE-5)任务具有天地联合的优势测控资源,为地基无线电测量新方法验证、工程应用与科学研究提供了优越条件.本文重点开展CE-5探测器开环测速精细提取及应用.首先,提出了基于信号重构互相关的开环测速多普勒频率提取算法,建立了... 详细信息

嫦娥五号(CE-5)任务具有天地联合的优势测控资源,为地基无线电测量新方法验证、工程应用与科学研究提供了优越条件.本文重点开展CE-5探测器开环测速精细提取及应用.首先,提出了基于信号重构互相关的开环测速多普勒频率提取算法,建立了从信号输入、信号处理到观测量输出的完整实现步骤;然后,基于中国深空网开展了CE-5轨道器开环测速试验,经信号处理分析结果表明:CE-5轨道器开环测速精度达到2–3 mHz水平,优于深空站基带测速精度3–4倍;其次,通过CE-5轨道器精密定轨,有效验证开环测速观测量应用效果,结果表明:开环测速的定轨残差为0.12 mm/s,基带测速的定轨残差为0.46 mm/s;最后,提出了基于深空探测器的多体问题引力红移验证方法,从理论上分析了高精度开环测速在引力红移验证方面潜在应用可行性,初步设计了引力红移验证设想方案,以现有CE-5轨道器开环测速结果为依据,建议开展引力红移验证专项试验,有望实现10-4–10-5水平的引力红移验证精度.

关键词：嫦娥五号开环测速引力红移精度

一种基于小波相关滤波的无线电干涉测量处理方法

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深空探测学报 2019年第1期6卷 82-87页

作者：路伟涛任天鹏陈略韩松涛王美北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术国家级重点实验室北京100094

针对深空探测中干涉测量微弱信号相关处理问题,提出了一种基于小波滤波的无线电干涉测量方法。首先,在小波相关滤波算法分析的基础上,提出了基于移位相关、逆序处理以及最高层小波系数阈值处理的改进算法;其次,分析并构建了深空探测宽... 详细信息

针对深空探测中干涉测量微弱信号相关处理问题,提出了一种基于小波滤波的无线电干涉测量方法。首先,在小波相关滤波算法分析的基础上,提出了基于移位相关、逆序处理以及最高层小波系数阈值处理的改进算法;其次,分析并构建了深空探测宽带信号模型,并给出了基于小波相关滤波的无线电测量方案;最后通过蒙特卡洛仿真和实测数据处理证明小波相关滤波可以改善无线电干涉测量精度,其中同步卫星群时延估计精度改善约10%。

关键词：深空探测无线电干涉测量小波相关滤波移位相关

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面向绕月交会对接的同波束VLBI研究

深空探测学报 2017年第4期4卷 367-372页

作者：任天鹏唐歌实许柏路伟涛陈略韩松涛王美北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094

针对"嫦娥5号"(CE-5)探测器间高精度相对测量需求,设计了我国深空干涉测量处理中心框架下的同波束VLBI处理算法,分析了X波段同波束VLBI相位解模糊条件和结果;通过引入群时延辅助的相位干涉技术,大幅抑制了干涉时延随机误差,为同波束VLB... 详细信息

针对"嫦娥5号"(CE-5)探测器间高精度相对测量需求,设计了我国深空干涉测量处理中心框架下的同波束VLBI处理算法,分析了X波段同波束VLBI相位解模糊条件和结果;通过引入群时延辅助的相位干涉技术,大幅抑制了干涉时延随机误差,为同波束VLBI中相位解模糊提供了先验条件;利用CE-5对接实测数据验证了本文工作的有效性,为CE-5任务同波束VLBI的实施奠定了基础。

关键词：同波束VLBI 交会对接嫦娥5号群时延辅助的相时延