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基于星载平台的近地目标定位算法研究

基于星载平台的近地目标定位算法研究

作者：苏煜琴西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文从基于单星载观测平台定位算法的相关研究出发,扩展到基于多星载观测平台的定位研究,并针对定位方程解算、噪声及测量误差的滤除、定位精度的提高、定位成本的降低及探究不同测量参数对定位精度的影响等方面入手展开研究,对其中存... 详细信息

本文从基于单星载观测平台定位算法的相关研究出发,扩展到基于多星载观测平台的定位研究,并针对定位方程解算、噪声及测量误差的滤除、定位精度的提高、定位成本的降低及探究不同测量参数对定位精度的影响等方面入手展开研究,对其中存在的问题相应地提出了新的算法并设计仿真实验来进行验证,为基于星载观测平台定位系统的实际应用提供了理论指导。具体研究内容如下:基于单星载观测平台的测角度定位法（Angle of Arrival,AOA）采用地球正球面模型忽略了地球表面的不均匀性对近地辐射源目标定位精度的影响,为此本文引入WGS-84规范下的地球模型,通过坐标系间的转换与定位算法相结合得到了近地辐射源目标在三维空间的准确描述,并计算了误差评价指标CRLB、GDOP。设计仿真实验验证不同角度测量误差对定位精度的影响,且当角度测量精度为0.1时,AOA定位法的定位精度可达500m。考虑到AOA定位过程中存在测量误差及噪声干扰,引入EKF算法与UKF算法,并给出两种算法在二维空间对近地目标定位的数学模型。此外,针对协方差矩阵计算复杂的局限性及系统中的非平稳项,建立ARIMA模型并与定位系统状态空间相转化,提出ARIMA-UKF算法。相同仿真条件下,对基于单星载平台的近地目标定位算法而言,最终收敛趋于稳定时基于ARIMA-UKF算法的相对误差最小,定位效果最好,UKF算法次之,EKF算法最差。观测系统由单星载观测平台拓展至多星载观测平台,对时差定位算法（Time Difference of Arrival,TDOA）以及Chan算法、Taylor算法这两种TDOA定位方程解算算法展开研究。针对Taylor级数展开法过分依赖初值选取合适程度的问题,将星载观测平台位置的先验性作为约束条件,进而提出一种基于Lagrange约束因子修正迭代初值的Taylor优化算法。相同仿真条件下,仿真实验结果表明本文提出的优化算法的均方误差小于传统的Chan算法、Taylor算法,具有更好的解算效果。为探究不同参数对定位精度的影响情况,设计了仿真实验,实验结果表明当近地辐射源目标距主观测平台120km附近时,定位效果最好,精度可达193.8m。此外设计仿真实验分析了位置、基线距离、采样频率、轨道高度等多种参数对双星载观测平台定位精度的影响,为定位系统中星载平台组网方式提供了一定的理论指导。

关键词：星载平台无源定位测角度定位时差定位联合定位滤波

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星载平台地面目标测向定位仿真研究

雷达科学与技术 2012年第3期10卷 262-266,271页

作者：田明辉方青钮俊清中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥230088

星载平台地面目标定位是卫星侦察中的一项重要任务。针对星载平台的特点,给出了一套基于对地面辐射源目标测向定位的仿真计算方法。通过测量地面辐射源信号的俯仰角和方位角,结合卫星的位置和轨道信息,利用球面几何定位方法求解地面目... 详细信息

星载平台地面目标定位是卫星侦察中的一项重要任务。针对星载平台的特点,给出了一套基于对地面辐射源目标测向定位的仿真计算方法。通过测量地面辐射源信号的俯仰角和方位角,结合卫星的位置和轨道信息,利用球面几何定位方法求解地面目标的地理经纬度。还分析了测向误差和俯仰角对定位精度的影响,并通过将多次定位数据融合来提高定位精度。仿真实验中采用STK卫星轨道仿真软件生成卫星位置数据和目标相对于卫星的俯仰角及方位角数据,比较了不同测向精度下的目标定位效果,分析了多次定位融合的收敛情况及融合定位精度与俯仰角和目标位置之间的关系。最后给出了一些工程实践性的建议,具有一定的工程参考意义。

关键词：目标定位测向星载平台仿真模型

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一种星载平台SAR的波束展宽方法

舰船电子对抗 2019年第5期42卷 26-28页

作者：王欢熊武徐海洋空军工程大学陕西西安710051 解放军94907部队江西南昌330013 解放军31511部队北京100085

星载合成孔径雷达(SAR)在高分辨宽带测绘方面应用得越来越广泛,但是均匀加权的发射波束宽度不足以实现测绘场景幅宽和合成孔径长,针对这一问题,通过阵列天线对空间合成场相位进行优化调整使合成方向图与目标方向图无限逼近,提出了采用... 详细信息

星载合成孔径雷达(SAR)在高分辨宽带测绘方面应用得越来越广泛,但是均匀加权的发射波束宽度不足以实现测绘场景幅宽和合成孔径长,针对这一问题,通过阵列天线对空间合成场相位进行优化调整使合成方向图与目标方向图无限逼近,提出了采用两步最小二乘处理进行波束展宽的方法,即对目标方向图的空间相位与发射阵列的相位加权值进行联合优化,最后通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：波束形成合成孔径雷达星载平台波束展宽

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基于星载平台的CAN总线应用协议的设计

通信对抗 2016年第4期35卷 42-45页

作者：王庆龙王磊刘海峰中国电子科技集团公司第三十六研究所浙江嘉兴314033

基于SJA1000独立CAN总线控制器,分析了星载平台总线应用基本需求,以及可靠性、安全性设计要求,提出了一种适用于星载平台的总线应用协议,能够满足星载总线的通信要求。

关键词：星载平台应用协议 CAN总线

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星源照射双/多基地SAR成像

雷达学报（中英文） 2023年第1期12卷 13-35页

作者：武俊杰孙稚超吕争杨建宇李财品孙华瑞陈天夫赵良波任航电子科技大学成都611731 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 中国空间技术研究院西安分院西安710100 中国资源卫星数据与应用中心北京100094

星源照射双/多基地合成孔径雷达(SAR),采用卫星发射,卫星、临近空间、飞机、地面等平台接收,实现对地海面场景和目标的高分辨成像。该技术具有可成像范围广、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,且可以通过波束调控实现扫描、聚束、滑动聚束... 详细信息

星源照射双/多基地合成孔径雷达(SAR),采用卫星发射,卫星、临近空间、飞机、地面等平台接收,实现对地海面场景和目标的高分辨成像。该技术具有可成像范围广、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,且可以通过波束调控实现扫描、聚束、滑动聚束等多种组合成像模式,从而获取更加丰富的成像信息,具有十分广阔的民用和军事应用前景。目前,国内外针对星源照射双/多基地SAR成像技术开展了多年的研究,积累了诸多研究成果。该文分别从系统组成、构型方法、回波模型、成像方法、收发同步与试验验证等方面对该技术进行阐述与分析,同时对相关的研究工作进行较系统的回顾,并展望了星源照射双/多基地SAR成像技术未来的发展方向。

关键词：合成孔径雷达双基SAR 星载平台成像算法试验验证

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基于国产商用器件的星载智能目标检测技术

航空学报 2023年第S2期44卷 6-15页

作者：陈立群邹旭张磊朱颖盼王港陈金勇华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074 中国人民解放军63921部队北京100094 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室石家庄050080

针对星载计算平台体积、功耗受限难题,提出了“FPGA+AI处理器”的硬件架构,并设计了以国产商用器件复旦微JFM7K325T FPGA和华为Ascend310 AI处理器为核心的星载图像处理智能计算平台;针对深度网络算法计算、存储开销大的难题,提出了轻... 详细信息

针对星载计算平台体积、功耗受限难题,提出了“FPGA+AI处理器”的硬件架构,并设计了以国产商用器件复旦微JFM7K325T FPGA和华为Ascend310 AI处理器为核心的星载图像处理智能计算平台;针对深度网络算法计算、存储开销大的难题,提出了轻量化遥感图像舰船目标检测算法,在保证检测精度的同时有效减小了计算量和参数量;针对神经网络算法实时部署计算慢的难题,开展量化感知训练、算子融合的计算图优化,以及多线程并行的软件设计,有效提升了实时计算性能。实验结果表明:该系统功耗平台深度学习算法实时部署,为实现自主可控的智能化星载前端系统进行了探索研究。

关键词：星载平台遥感图像深度学习国产器件模型部署优化舰船目标检测

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星载GNSS-R海冰边界探测方法

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第5期44卷 668-674页

作者：张国栋郭健杨东凯王峰高洪兴北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083 中国电子信息产业集团有限公司北京100846

针对星载接收平台提出了一种利用全球导航卫星系统反射信号(Global Navigation Satellite System reflectometry, GNSS-R)进行海冰边界探测的方法。该方法利用导航卫星信号经海冰和海水表面散射后反射信号时延相关功率映射(delay map, ... 详细信息

针对星载接收平台提出了一种利用全球导航卫星系统反射信号(Global Navigation Satellite System reflectometry, GNSS-R)进行海冰边界探测的方法。该方法利用导航卫星信号经海冰和海水表面散射后反射信号时延相关功率映射(delay map, DM)的差异,结合镜面反射点位置来探测海冰边界。利用自适应阈值调整算法处理TDS-1卫星数据,获取有效的DM数据,进而得到DM衍生量随镜面反射点位置的变化趋势,并设置DM衍生量的阈值来识别海冰。与全球海冰分布图对比发现,DM衍生量阈值对应的镜面反射点位置与海冰分布图的海冰边界位置基本吻合,证明了DM的有效区时延距离、相关功率的峰值和归一化标准差均可用于海冰边界探测,星载GNSS-R技术在海冰边界探测领域具有较大潜力。

关键词： GNSS-R 星载平台 DM衍生量海冰边界遥感探测

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星载光电仪器捕获跟踪视频处理系统设计

微计算机信息 2007年第22期23卷 139-141页

作者：王国富陈良益何俊华中国科学院西安光学精密机械研究所

介绍了基于卫星平台的捕获跟踪视频处理系统的原理及硬件设计,提出了一种基于自适应阀值的跟踪算法——波门跟踪法,实现了对复杂背景下变化运动目标的自动跟踪,达到了预期的要求。

关键词：星载平台捕获跟踪视频处理系统波门跟踪法

卫星平台虚拟化——满足多种卫星移动通信需求的必然选择

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中兴通讯技术 2015年第2期21卷 39-43页

作者：王京赵明高镇清华大学北京100084 天津大学天津300072

认为虽然中国卫星移动通信市场巨大但卫星资源紧缺,因此充分利用有限的卫星平台,最大限度满足不同军民通信应用需求并支持多种传输体制,是中国发展卫星移动通信系统必须要解决的重要问题,而卫星平台虚拟化是解决这个矛盾的有效途径。基... 详细信息

认为虽然中国卫星移动通信市场巨大但卫星资源紧缺,因此充分利用有限的卫星平台,最大限度满足不同军民通信应用需求并支持多种传输体制,是中国发展卫星移动通信系统必须要解决的重要问题,而卫星平台虚拟化是解决这个矛盾的有效途径。基于此,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的虚拟化设计方案,为推动卫星平台虚拟化研究提供参考。

关键词：虚拟化星载平台卫星移动通信