發(fā)布時(shí)間：2018-04-23 18:49

  本文選題：X射線(xiàn)脈沖星導(dǎo)航 + 雙譜消噪　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：X射線(xiàn)脈沖星導(dǎo)航由于具有全信息、全空域、長(zhǎng)時(shí)間、高精度及自主性等優(yōu)勢(shì),成為天文導(dǎo)航的一個(gè)研究熱點(diǎn)。它不僅可以作為GPS、北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的輔助,而且還可以實(shí)現(xiàn)深空航天器的絕對(duì)自主導(dǎo)航,是未來(lái)航空航天發(fā)展的一個(gè)重要的方向,對(duì)復(fù)雜環(huán)境的導(dǎo)航戰(zhàn)以及深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的意義。論文圍繞國(guó)家“863”課題“X射線(xiàn)脈沖星空間導(dǎo)航定位技術(shù)研究”以及國(guó)家自然科學(xué)基金“X射線(xiàn)脈沖星輔助增強(qiáng)北斗導(dǎo)航定位技術(shù)研究”等項(xiàng)目的研究任務(wù),對(duì)X射線(xiàn)脈沖星測(cè)相和導(dǎo)航增強(qiáng)方法展開(kāi)了研究。全文內(nèi)容主要針對(duì)X射線(xiàn)脈沖星自主導(dǎo)航中的信號(hào)消噪、相位測(cè)量、導(dǎo)航濾波算法以及導(dǎo)航增強(qiáng)方法等四個(gè)方面展開(kāi)研究工作,可以概括為:第一部分研究脈沖星信號(hào)的消噪方法。脈沖星信號(hào)在傳播過(guò)程中受星際空間物質(zhì)的干擾以及接收設(shè)備等因素的影響,含有較強(qiáng)的噪聲�；陔p譜對(duì)高斯噪聲不敏感的特性,本文提出了一種基于雙譜的信號(hào)消噪方法。該方法利用?刪減相位濾波器對(duì)信號(hào)的雙譜相位進(jìn)行平滑濾波,同時(shí)設(shè)計(jì)了?刪減中值平均濾波器對(duì)雙譜幅值進(jìn)行濾波處理;然后對(duì)濾波后的雙譜值進(jìn)行脈沖星信號(hào)的功率譜和相位重構(gòu)。重構(gòu)后的信號(hào)不僅可以消除高斯噪聲,而且還對(duì)非高斯噪聲進(jìn)行了有效地平滑處理�？紤]到脈沖星信號(hào)噪聲具有顯著脈沖的特性,并不完全符合高斯分布。因此,本文將噪聲分布推廣到?穩(wěn)定分布,研究了?穩(wěn)定分布下的信號(hào)消噪方法,提出了量子協(xié)方差整形估計(jì)方法和變步長(zhǎng)歸一化最小平均P范數(shù)算法兩種消噪方法,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),獲得了良好的消噪效果。第二部分研究了脈沖星TOA測(cè)量方法。為了提高X射線(xiàn)脈沖星TOA的測(cè)量精度,把脈沖星信號(hào)的相位估計(jì)看作是多項(xiàng)式分布下的一個(gè)通用循環(huán)移位參數(shù)估計(jì)問(wèn)題,提出了一種并行最大似然估計(jì)方法用于估計(jì)X射線(xiàn)脈沖星信號(hào)的相位。該方法給出了X射線(xiàn)脈沖星信號(hào)的泊松模型,利用多元高斯擬合方法確定X射線(xiàn)脈沖星輪廓,采用并行估計(jì)方法提高數(shù)值搜索性能。仿真實(shí)驗(yàn)中利用CRLB分析最大似然估計(jì)性能,并與常規(guī)最大似然估計(jì)方法和非線(xiàn)性最小二乘法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,并行最大似然估計(jì)法的運(yùn)算復(fù)雜度顯著的降低。第三部分研究了脈沖星導(dǎo)航濾波方法。為了降低誤差,提高導(dǎo)航精度,本文利用中心差分Kalman算法(CDKF)和魯棒Kalman算法對(duì)X射線(xiàn)脈沖星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行濾波處理,并將CDKF算法與擴(kuò)展Kalman濾波(EKF)算法、魯棒中心差分Kalman濾波算法(RCDKF)與魯棒擴(kuò)展Kalman濾波(REKF)算法進(jìn)行了仿真比較。仿真結(jié)果表明,CDKF算法的濾波精度優(yōu)于EKF算法,RCDKF算法的濾波精度高于REKF算法;同時(shí)還表明,濾波算法的精度與脈沖星的個(gè)數(shù)有密切關(guān)系,脈沖星數(shù)目越多,濾波精度也越高。而且,脈沖星觀(guān)測(cè)時(shí)間越長(zhǎng),濾波精度也相對(duì)越高。第四部分研究了脈沖星導(dǎo)航增強(qiáng)方法。為了提高XPNAV的導(dǎo)航精度,文中提出了一種新的基于矢量觀(guān)測(cè)的導(dǎo)航增強(qiáng)算法。建立了準(zhǔn)直器模型,選擇矢量搜索策略,利用準(zhǔn)直器模型將矢量搜索過(guò)程轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直器與脈沖矢量夾角與準(zhǔn)直器有效面積的最優(yōu)化問(wèn)題,提出基于改進(jìn)的Powell算法的矢量搜索策略,并利用搜索策略獲得的輻射方向矢量及傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)觀(guān)測(cè)來(lái)構(gòu)建觀(guān)測(cè)方程,提出了融合卡爾曼濾波和聯(lián)邦卡爾曼濾波兩種濾波算法用于得到航天器的位置和速度估計(jì)。仿真結(jié)果不僅驗(yàn)證了提出的搜索策略的有效性,而且表明了基于矢量觀(guān)測(cè)和計(jì)時(shí)觀(guān)測(cè)的卡爾曼濾波算法的性能優(yōu)于單純利用矢量觀(guān)測(cè)或計(jì)時(shí)觀(guān)測(cè)算法的性能,證明了增強(qiáng)算法的可行性和有效性。同時(shí),仿真結(jié)果還說(shuō)明基于矢量觀(guān)測(cè)和計(jì)時(shí)觀(guān)測(cè)的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法優(yōu)于同條件下的融合卡爾曼濾波算法。
[Abstract]:In order to improve the measurement accuracy of X - ray pulse star TOA , this paper presents a method of noise elimination based on dual spectrum . A vector search strategy based on improved Powell algorithm is proposed by selecting a vector search strategy , and a vector search strategy based on the improved Powell algorithm is proposed . The performance of the Kalman filter algorithm based on the improved Powell algorithm and the traditional timing observation are used to construct the observation equation . The results of the simulation not only verify the effectiveness of the proposed search strategy , but also show that the Kalman filter algorithm based on vector observation and timing observation is superior to the fusion Kalman filter algorithm under the same condition .

【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN966

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 費(fèi)保俊;姚國(guó)政;杜健;孫維瑾;;X射線(xiàn)脈沖星自主導(dǎo)航的脈沖輪廓和聯(lián)合觀(guān)測(cè)方程[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2010年05期

2 吳鑫基,康連生,金聲震,李素琴,王娜,加爾肯,張洪波,王維俠,郭立智;四顆脈沖星在327 MHz頻率上的觀(guān)測(cè)[J];天體物理學(xué)報(bào);1997年01期

3 段茂成;蔡宏兵;趙成仕;尹東山;;脈沖星參數(shù)誤差對(duì)計(jì)時(shí)殘差的影響[J];時(shí)間頻率學(xué)報(bào);2013年03期

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本文編號(hào)：1793166