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卫星导航终端抗干扰性能关联参数研究

舰船电子工程 2024年第2期44卷 55-61页

作者：武智佳于合理代桃高耿泽淇焦海松贾赞杰中国人民解放军63883部队洛阳471000

针对当前缺乏从信号处理角度分析与卫星导航终端抗干扰性能的相关因素,论文围绕干扰信号对射频前端、捕获和跟踪、定位解算过程的影响,结合实际和仿真进行具体分析,提出了干扰信号与有用信号区分能力、方位稳定度、恢复时间的射频前端... 详细信息

针对当前缺乏从信号处理角度分析与卫星导航终端抗干扰性能的相关因素,论文围绕干扰信号对射频前端、捕获和跟踪、定位解算过程的影响,结合实际和仿真进行具体分析,提出了干扰信号与有用信号区分能力、方位稳定度、恢复时间的射频前端关联参数,捕获灵敏度、重捕获灵敏度、跟踪灵敏度、跟踪门限的捕获和跟踪过程关联参数,定位精度保持能力、数据处理策略的定位解算过程关联参数。最后,针对各关联参数设计了相应的实验进行分析,说明了提出的关联参数对卫星导航终端抗干扰性能的具体影响。

关键词：抗干扰性能关联参数射频前端捕获跟踪定位解算

基于伺服控制的水下光动态通信捕获跟踪系统设计

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中国激光 2023年

作者：刘旭钟昉如马薪柠张鹏长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心

依据空间光通信捕获、对准、跟踪技术的基本理念，本文设计了一套基于伺服控制的水下无线光动态通信捕获跟踪系统，提出了基于跟踪微分器的电机加减速控制技术，设计了转台粗、精跟踪策略。在此基础上，开展仿真验证、室内模拟测试及水... 详细信息

依据空间光通信捕获、对准、跟踪技术的基本理念，本文设计了一套基于伺服控制的水下无线光动态通信捕获跟踪系统，提出了基于跟踪微分器的电机加减速控制技术，设计了转台粗、精跟踪策略。在此基础上，开展仿真验证、室内模拟测试及水下激光光斑捕获跟踪实验。仿真验证表明该系统与算法策略原理上的可行性；室内模拟测试方位、俯仰跟踪精度分别为0.08mrad、0.27mrad，表明可将本系统运用于水下无线光动态通信；水下激光光斑捕获跟踪实验结果表明系统捕获概率优于99%，捕获时间小于9s，水箱施加扰动前后跟踪精度达到0.6mrad、2mrad。为后续开展水下无线光动态通信技术的研究提供了一种技术方法和研究思路。

关键词：海洋光学捕获跟踪跟踪微分器伺服控制跟踪精度

GPU加速的改进型神经元网络无线光通信捕获、跟踪技术研究

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GPU加速的改进型神经元网络无线光通信捕获、跟踪技术研究

作者：黄荣辉长春理工大学

学位级别：硕士

在轻小型无人机平台上搭建机载无线光通信系统可以实现高速稳定的数据传输,因此成为了国内外人员研究的重点和热点。在无线光通信链路搭建中,最具有挑战性的技术难点是如何实现快速精准地捕获、对准及跟踪。为了实现对目标信号光斑的快... 详细信息

在轻小型无人机平台上搭建机载无线光通信系统可以实现高速稳定的数据传输,因此成为了国内外人员研究的重点和热点。在无线光通信链路搭建中,最具有挑战性的技术难点是如何实现快速精准地捕获、对准及跟踪。为了实现对目标信号光斑的快速捕获和跟踪定位,本文基于GPU加速的神经元网络算法对无线光通信链路的搭建,进行了如下研究:首先,本文介绍了无线光通信链路建立过程中常用的初始捕获流程:如初始指向、捕获模式和扫描方式。基于信标光斑定位算法上,阐述传统的光斑定位算法和基于图像识别的卷积神经网络算法的计算原理。通过分析比较了两种计算方式的结果得出,在复杂化的背景中卷积神经网络对信标光斑的识别精度更高且不易受干扰。因此为了提高通信链路建立的成功率,本文将深度学习领域的目标检测算法应用于无线光通信系统的信标光斑的捕获跟踪进行深一步的研究。为了使卷积神经网络在载荷、功耗有限的嵌入式设备上运行,并且提高运行速度和精度,必须对现有结构进行优化改进。在神经网络结构改进上,主网络结构使用了轻量化的神经网络Shuffle Net、Mobile One进行设计组合,增强了对浅层特征信息的特征重用。在池化层部分使用了新的空间池化金字塔结构SPPFCSPC结构,可以解决图像特征重用的提取问题和图像缩放裁剪导致的失真问题并增加目标识别精度。在检测头部分使用了最新公开研究成果的解耦头Decouple Head,提高神经网络训练时候的拟合速度和推理时候的目标检测速度。为了获取更高的检测精度,通过锚点框重聚类实验中对Kmeans和Kmeans++算法比较分析,在信标光斑数据集中选取了9个具有代表性的锚点框。针对模型性能评估,在精度评估上使用了权威性的MSCOCO数据集做为评价标准,在速度评估上使用Jetson Xavier NX作为运行平台检验运行速度。结果表明,改进后的神经网络在指标m AP@0.5上提高了18.2%,在m AP@0.5:0.95上提高了27.4%,在运行速度FPS上提高了64.7%。此外,为了能够进一步提高运行速度,本文对训练后的网络模型进行了GPU工程加速,结果表明在运行速度方面达到了117.6 FPS,较于CPU运行情况下提高了112 FPS。最后,基于GPU加速的改进型神经元网络算法设计了一级主动式光电跟踪系统,并且对该系统控制模型进行仿真研究,验证其用于轻小型无人机平台无线光通信系统捕获、跟踪的应用可行性。在室内开展相关实验分析验证无线光捕获跟踪系统的跟踪性能和跟踪误差,其中静态跟踪误差为37.92urad,动态跟踪误差为46.3urad,最大跟踪角速度为5°/s,最大跟踪角加速度为224°/s,方位动态测角精度为σ=0°0'30.24'',俯仰动态测角精度为σ=0°0'40.68''。

关键词：无人机无线光通信卷积神经网络捕获跟踪

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光电跟踪系统捕获跟踪切换的平滑调节方法

红外与激光工程 2010年第6期39卷 1129-1133页

作者：马东玺范大鹏朱华征国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

光电跟踪系统中,通常需要应用多个控制器完成搜索、捕获和跟踪。在多控制器之间直接切换可能会产生大的瞬态误差,导致目标脱离视场。提出了基于单个实参数控制的系统频响特性对称调节方法,实现了捕获和跟踪控制的平滑转换;给出了对称调... 详细信息

光电跟踪系统中,通常需要应用多个控制器完成搜索、捕获和跟踪。在多控制器之间直接切换可能会产生大的瞬态误差,导致目标脱离视场。提出了基于单个实参数控制的系统频响特性对称调节方法,实现了捕获和跟踪控制的平滑转换;给出了对称调节器的标准形式,可通过频域上的转换得到实际的调节控制器。实验结果表明:采用单参数对称调节的捕获跟踪控制模式转换平滑、快速、瞬态响应快、超调量小。

关键词：光电跟踪模式切换对称调节捕获跟踪

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一种低信噪比下的宽带扩频信号捕获跟踪方法

中国新技术新产品 2022年第22期 42-44页

作者：梁中英张少侃广州海格通信集团股份有限公司广东广州510663

为了解决低信噪比下宽带扩频信号的捕获算法复杂、实现成本高和受多普勒频率影响性能下降的问题,该文提出了一种易于实现的并行捕获及跟踪方法。采用分段并行频域捕获方法进行初始捕获,并复用相同的算法模块对信号进行定时跟踪,同时估... 详细信息

为了解决低信噪比下宽带扩频信号的捕获算法复杂、实现成本高和受多普勒频率影响性能下降的问题,该文提出了一种易于实现的并行捕获及跟踪方法。采用分段并行频域捕获方法进行初始捕获,并复用相同的算法模块对信号进行定时跟踪,同时估算出多普勒频偏补偿捕获的信号,达到在极低信噪比和存在一定的多普勒频偏条件下对连续扩频信号稳定捕获跟踪的效果,且该方法实现简单、硬件资源占用较少,已应用于工程建设中。

关键词：低信噪比扩频信号捕获跟踪

一种高精度中继卫星捕获跟踪外场无线试验方法

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航天器工程 2018年第6期27卷 112-117页

作者：苗常青杨显强范伟侯芬王珊珊中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100094 北京控制工程研究所北京100190 中国空间技术研究院西安分院西安710100

为了验证中继卫星捕获跟踪系统设计,充分考虑地面环境和在轨应用的差异,提出基于近似远场条件下的中继卫星捕获跟踪技术验证方案。利用中继卫星设备、用户航天器模拟设备、高精度二维轨道模拟设备、光学指向设备、天线重力卸载设备以及... 详细信息

为了验证中继卫星捕获跟踪系统设计,充分考虑地面环境和在轨应用的差异,提出基于近似远场条件下的中继卫星捕获跟踪技术验证方案。利用中继卫星设备、用户航天器模拟设备、高精度二维轨道模拟设备、光学指向设备、天线重力卸载设备以及地面测试设备等组成的验证系统进行捕获跟踪试验,给出了静目标和动目标捕获跟踪试验结果,并与仿真跟踪过程进行了比对。试验结果和仿真结果一致,验证了文章提出的中继卫星捕获跟踪技术验证方法的有效性,进而验证了捕获跟踪技术方案、单脉冲角跟踪体制、跟踪策略等,为中继卫星在轨可靠工作提供技术支撑。

关键词：中继卫星用户航天器捕获跟踪扫描搜索程序跟踪自动跟踪试验方法

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多用户多任务的中继卫星捕获跟踪技术研究

航天器工程 2017年第5期26卷 17-22页

作者：苗常青杨显强刘江经姚翔侯芬中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100094 北京控制工程研究所北京100190

针对中继卫星用户数量及跟踪任务不断增多,跟踪模式复杂,任务响应速度要求快的特点,文章给出了对单个用户星捕获跟踪的典型过程,进而提出多用户多任务捕获跟踪策略,其可根据用户星类型、用户星优先级、任务中继服务时刻、可服务时间窗... 详细信息

针对中继卫星用户数量及跟踪任务不断增多,跟踪模式复杂,任务响应速度要求快的特点,文章给出了对单个用户星捕获跟踪的典型过程,进而提出多用户多任务捕获跟踪策略,其可根据用户星类型、用户星优先级、任务中继服务时刻、可服务时间窗口等条件,经过合理的任务规划,可以同时实现为多个用户服务、优化星地资源配置、简化操控技术。文中应用两副天线跟踪6个目标,验证了中继卫星完成多用户多任务捕获跟踪任务的可行性。

关键词：中继卫星任务规划捕获跟踪多用户多任务

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窄带抗干扰算法对捕获跟踪的影响

微电子学与计算机 2016年第9期33卷 101-105页

作者：肖进杰李金海欧松林中国科学院微电子研究所北京100029

为了验证窄带抗干扰算法对卫星导航接收机性能的影响,首先分析了基于卫星导航接收机中窄带干扰抑制原理和基于重叠加窗的干扰抑制方法.在分析该算法对多种不同干扰抑制能力的基础上,研究了该算法对捕获跟踪性能的影响.实际数据仿真结果... 详细信息

为了验证窄带抗干扰算法对卫星导航接收机性能的影响,首先分析了基于卫星导航接收机中窄带干扰抑制原理和基于重叠加窗的干扰抑制方法.在分析该算法对多种不同干扰抑制能力的基础上,研究了该算法对捕获跟踪性能的影响.实际数据仿真结果表明,该算法能够有效抑制单音、多音及扫频三种不同类型的窄带干扰,且布莱克曼窗较海明窗具有更高的抗干扰性能.当干信比为60dB时,采用该算法后捕获过程的信噪比损失约为1dB,跟踪过程的信噪比损失约为0.8dB.总体来说,该算法在抑制窄带干扰的同时对捕获和跟踪影响较小.

关键词：卫星导航频域抗干扰重叠组合加窗捕获跟踪

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光电系统捕获跟踪控制方法研究与仿真

计算机仿真 2012年第12期29卷 266-269,353页

作者：刘鑫乔彦峰林兆华中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

研究光电系统电视捕获的准确跟踪问题。光电系统在跟踪阶段,一旦物体的运动速度较快,方向突变性较强,会造成光电系统中的控制出现超调和振荡,系统性能差。传统算法在对快速运动目标进行捕获时,由于系统的超调和振荡,导致目标在捕获阶段... 详细信息

研究光电系统电视捕获的准确跟踪问题。光电系统在跟踪阶段,一旦物体的运动速度较快,方向突变性较强,会造成光电系统中的控制出现超调和振荡,系统性能差。传统算法在对快速运动目标进行捕获时,由于系统的超调和振荡,导致目标在捕获阶段逸出跟踪视场,造成跟踪不准确。针对上述问题,提出了一种采用α-β-γ滤波器的捕获跟踪控制算法。根据目标的运动特性和运动状态建立捕获跟踪模型,通过α-β-γ滤波器预测目标下一时刻位置和速度,采用复合控制进行随动跟踪,降低系统的超调量和缩短过渡时间,从而实现对快速运动目标的捕获跟踪。实验结果表明,运用该控制算法可以有效地解决目标在电视捕获阶段逸出视场的问题,提高系统对快速运动目标的捕获跟踪能力和跟踪精度。

关键词：光电系统滤波算法捕获跟踪