基于CEI的飞船交会对接远程导引段的轨道确定方案

探讨了CEI技术在飞船交会对接远程导引段的高精度定轨与实时监控的能力。仿真结果表明:精密定轨中采用可视弧段较长的单站可使相对位置精度达百米以内,速度达厘米/秒级。采用单一绝对扩展卡尔曼滤波器的方案进行实时轨道计算,采用滤波稳定后固定模糊度的方法可以使相对轨道位置精度达十米级,速度精度达厘米/秒级,事后及实时的轨道精度均满足远程导引段的精度指标。     

GEO卫星东西机动监视与移动窗口轨迹拟合

快速获得可靠的实际机动点火时段,可以有效缩短GEO卫星在整个导航星座中的不可用时段。针对GEO卫星的星下点运动特性,提出了同步根数加东西漂移加速度的运动参数集,验证了7参数模型对10分钟窗口轨迹拟合的可行性。基于东西定点机动的工作原理,提出联合半长轴拟合序列和测站测距拟合-预报残差RMS序列的机动监视方法。利用C波段转发测距资料,对某GEO 卫星包含变轨弧段在内的1天数据进行了开窗运动学拟合分析,验证了机动检测方法的有效性和灵敏性。     

北斗高精度长弧历书模型设计

历书参数可同时用于辅助常规导航和自主导航的信号捕获。延长历书参数的有效期不但可以使地面接收机启动时充分利用历书数据,对于基于星间链路观测的自主导航,历书参数的有效期还决定了地面注入历书的频度和占用的星上存储资源。通过对北斗3类导航卫星主要摄动力及其对轨道根数的长期项和长周期项的影响分析,设计了以6个轨道根数和5个摄动参数为播发参数的历书拟合模型。以一个自主运行周期90 d为时间尺度,对北斗在轨卫星进行了长弧段历书拟合试验,并同时分析了卫星位置和速度的拟合精度。结果表明新的历书拟合模型提高了历书拟合的精度,尤其对于地球静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星,拟合精度提高显著。对于GEO和IGSO卫星,位置拟合误差大约从200 km降低至十几千米甚至几千米,速度拟合误差大约从15 m/s降低至0.6 m/s,新方法拟合精度提高了约20~30倍;对于中圆地球轨道卫星,无论采用哪种历书模型,位置拟合误差都在5 km左右,速度拟合误差都在0.6 m/s左右,新方法拟合精度提高约15%。针对星间链路卫星10 km位置误差上限的使用需求,对比了新老历书模型的拟合弧长,常规模型最大拟合弧长约为14 d,而新历书模型的最大拟合弧长可延长至45 d,新历书模型延长了历书使用期限,优化了北斗历书模型设计。     

高轨卫星轨道预报中神经网络模型优化设计

高轨卫星是我国卫星导航系统的重要组成部分。提升该类卫星的轨道预报精度有利于用户定位精度的提高。提出了一种改进高轨卫星轨道预报精度的新方法。该方法避开了精化动力学模型的困难,尝试从轨道预报误差的规律中寻找突破。利用神经网络作为建立预报模型的工具,将某历史时刻的轨道预报误差作为训练样本,利用训练好的神经网络模型补偿当前时刻的预报轨道以提高轨道预报精度。对影响神经网络模型补偿效果的各因素进行了详细分析,制定了适应于高轨卫星短期、中期和长期预报的神经网络最优模型。利用实测数据进行了试验分析,结果表明:预报8,15及30 d应选择的训练步长分别为10,20及25 min;轨道预报8~30 d时,训练噪声均选取0.01。神经网络模型有效地改进了高轨卫星的轨道预报精度,预报4~30 d,轨道精度提高幅度为34.67%~82.37%不等。     

强震人员损失回归预测方法

在回顾近年对地震人员损失预测的研究工作的基础上,根据USGS的PAGER系统中地震人员损失回归模型,利用发生在1970-2008年间的128条地震现场调查灾害记录建立了我国东、西部区域适用的地震人员损失预测模型;并利用发生在1980-2007年间的234条地震损失记录建立了地震人员重伤数与人员死亡数的回归关系;最后利用模型对2008年四川汶川地震的人员损失进行评估计算,得到了与实际震害损失相接近的评估结果。     

室内星空仿真软件的研制初探

基于电脑显示器来显示仿真的星空图,可以根据任意给定的观测时间、观测地点、观测天区来实时生成真实的星空背景,利用电子经纬仪即可对其进行观测。仿真结果表明,利用该仿真软件可使视场内星的选取速度加快且更加准确,星空仿真的实时性好,提高星点的位置精度,使运行方向正确,并实现了星点显示的等角距性。     

红壤侵蚀区芒萁覆盖对土壤团聚体稳定性的影响

土壤团聚体在维持土壤结构和保持水土等方面具有重要的作用。以未治理地(Y0)、恢复13年(Y13)和恢复31年(Y31)的马尾松林为研究对象,分析保留芒萁覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)之间表层土壤团聚体稳定性差异及其与根系生物量、土壤有机质等的关系。结果表明:芒萁覆盖显著提高了表层土壤有机质含量(74.8%、25.9%、54.0%)和根系生物量(92.3%、84.4%、89.2%)。在恢复13年和31年的马尾松林中,NRd处理的土壤大团聚体(0.25 mm)比例分别比CK处理的高18.0%和16.8%(P0.05),平均重量直径和几何平均直径亦显著高于CK。去除芒萁1年后,未治理地(Y0)土壤的有机质含量和粉粒与黏粒(0.053 mm)比例分别下降了46.3%和61.1%(P0.05);而在恢复的马尾松林中由于去除芒萁导致根系的大量死亡,Rd处理的有机质含量提高了9.2%和18.7%(P0.05),大团聚体比例、平均重量直径和几何平均直径则无显著差异。Pearson相关分析发现,根系和土壤有机质含量与平均重量直径和几何平均直径呈显著或极显著正相关关系,而与分形维数呈负相关关系。因此,在侵蚀地植被恢复过程中,林下植被芒萁覆盖增加了地下根系生物量,促进了土壤有机质的积累,从而显著提高了土壤团聚体的稳定性,对维持土壤结构和减少土壤侵蚀具有重要意义。     

基于补偿波形调整的导航卫星轨道预报方法

针对利用动力学模型得到的预报轨道随时间推移精度衰减较快的问题,尝试采用神经网络作为建模工具改进北斗导航卫星轨道预报精度。对影响神经网络模型补偿效果的因素进行了详细分析,基于神经网络补偿波形调整策略制定了适应导航卫星短期、中期和长期预报的神经网络优化模型。利用实测数据进行了试验分析,结果表明,该方法可以显著改进利用动力学模型得到的预报轨道精度。短期预报中,当采用的训练样本距离当前时刻大于10 d时,应移动补偿波形;中长期预报中均应移动补偿波形。相比补偿波形不调整的神经网络模型,采用基于补偿波形调整的神经网络优化模型后,预报弧长为8、15、30 d时,改进率分别提高了2.3%、6.7%、10%。     

不同姿态控制模式下的北斗卫星定轨策略研究

北斗卫星的姿态控制分为动态偏置、零偏置和连续动偏3种，不同类型卫星、不同姿态控制模式、不同时段下定轨精度不一致，影响了北斗系统的连续性。详细研究了北斗不同类型卫星在不同姿态控制模式下的最优定轨策略，并基于实测数据进行试验，结果表明，BeiDou-2 IGSO（inclined geosynchronous orbit）/MEO（medium earth orbit）卫星采用基于星地钟差约束下多星定轨方法和ECOM（extended CODE model）5参数模型相结合的方法定轨精度最优，零偏期间，用户等效距离误差值为2.08 m，全球激光评估轨道视向精度约为1 m；BeiDou-3 IGSO/MEO卫星采用常规多星定轨和ECOM 5参数模型相结合的方法定轨精度最优；连续动偏期间，用户等效距离误差值为1.22 m，全球激光评估轨道视向精度为0.23 m，与动偏期间精度一致；GEO（geostationary earth orbit）卫星在春秋分附近时段采用基于星地钟差约束下多星定轨方法和ECOM 9参数模型相结合的方法定轨精度最优，用户等效距离误差值为0.72 m。     

多站联合星地时间同步及预报性能分析

无线电双向法通过上行与下行观测量比对实现星载钟与地面站时间同步,比对过程中消除或削弱了绝大多数的公共误差项,因此时间比对精度高。卫星不可视时该方法不能实施,此时卫星钟预报精度只能依赖卫星钟自身的物理性能,不可视弧长越长卫星钟预报精度衰减越快。为了削弱因卫星不可视带来的精度损失,多站联合星地时间同步是一种有效的解决方案。给出了多站联合星地时间同步的基本原理、推导了时间比对模型,并利用COMPASS实测数据分析了多站联合时间同步及预报性能,实验结果表明,多站联合观测有效延长了卫星的可视弧长,为提升卫星钟预报精度提供了数据基础。由于观测设备之间的系统性偏差,各站得到的星地钟差结果可能存在跳变,影响卫星钟预报精度。因此系统性偏差成为制约多站联合星地时间同步性能的关键性因素,系统性偏差的精确标定能确保多站联合星地时间同步及预报精度的大幅提升。