USB技术用于深空探测器定位原理及方法
深空探测器的导航与位置定位
深空探测器的导航与位置定位在现代科技的快速发展下，人类不断探索更远、更广阔的空间。
深空探测器作为人类进一步探索的重要工具，其导航与位置定位技术成为实现任务目标的关键。
本文将从导航原理、位置定位方法和应用前景等方面探讨深空探测器的导航与位置定位。
深空探测器面临的首要挑战是在无太阳系参照物的情况下，准确地导航和定位。
因此，为了克服这一困难，研究人员利用星空的几何关系和信号传输延迟等原理进行导航定位。
首先，深空探测器利用恒星导航，即通过观测恒星位置的变化来确定自身位置。
根据已知的恒星位置和星历数据，探测器可以通过测量恒星的方位角和高度角，计算自身的方位和高度。
然而，恒星导航在面对星系外的探测任务时存在一定的局限性，因为恒星的位置和运动存在微小的不确定性。
其次，深空探测器还可以利用射电信号的传输延迟进行导航定位。
这是通过测量控制站发出的射电信号从发射到接收的时间来计算探测器离地球的距离，从而确定其位置。
这种方法的优势是可以实时更新位置信息，同时也可以较好地适应星际环境的不确定性。
除了上述方法之外，深空探测器还可利用交会对接技术进行导航和位置定位。
这种方法需要至少两个探测器在空间中同时进行观测，并通过测量它们之间的距离、速度和角度等参数，计算出它们的相对位置和航向角。
交会对接技术在多探测器合作任务中起到关键作用，提高了任务的精确性和可靠性。
尽管深空探测器的导航与位置定位技术已经取得了重要进展，但仍然面临一些挑战和限制。
首先，星系外探测任务中，恒星导航方法的精度有限，无法满足高精度要求。
其次，在星系外环境中，射电信号传输受到星际介质的干扰，使得测量不准确。
此外，交会对接技术需要多个探测器同时运行，增加了任务的复杂性和成本。
然而，随着技术的不断进步，深空探测器的导航与位置定位技术有着广阔的应用前景。
例如，它可以应用于行星探测，通过准确的导航和位置定位，在行星表面进行探测和采样。
此外，导航与位置定位技术也可以应用于星际飞行器，实现星际旅行和外星探索的目标。
基于USB的GPS数据采集系统
基于USB的GPS数据采集系统
近些年来随着技术的发展，GPS（全球定位系统）已经成为了我们生活中不可或缺的一部分，而使用基于USB的GPS数据采集系统则是GPS技术的一个重要应用。
基于USB的GPS数据采集系统是一个利用USB接口与计算机相连，用来收集、传输和处理GPS数据的系统。
具有数据采集精确、实时性好、传输速度快等特点，广泛应用于军事、航空、农业、气象、地质勘探、导航等领域。
该系统的组成部分主要包括GPS接收机、串口转USB模块、USB接口转GPS数据线以及计算机等部分。
GPS接收机是系统中最为核心的部分，它主要用来接收卫星发射的信号并进行解析，从而得到当地的经纬度、海拔、速度等信息。
串口转USB模块则是用来将GPS接收机通过串口的方式与计算机相连，USB接口转GPS数据线则是用来将数据从GPS接收机传输到计算机中的。
基于USB的GPS数据采集系统的应用非常的广泛。
在军事领域中，它可以被用来进行精确定位和军事行动轨迹规划等。
在航空领域中，它可以被用来进行飞机的导航和自动驾驶等。
在农业领域中，它可以被用来进行农作物的灌溉、施肥等。
在气象领域中，它可以被用来进行天气预报和气象灾害预警等。
在地质勘探领域中，它可以被用来确定地质构造和找寻矿产资源等。
在导航领域中，它可以被用来进行城市交通指引和汽车定位等。
总之，基于USB的GPS数据采集系统在现代社会中有着极为重要的地位和作用，它不仅可以强化人们对时空信息的认知，更能够为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。
GYROUSBL在深海水下定位中的应用
GYROUSBL在深海水下定位中的应用摘要：声学定位系统（Acoustic Positioning System）的技术研究和应用开发在现代海洋科学调查和水下施工中起着重要作用。
本文以某品牌超短基线定位系统为例，就超短基线（Ultra Short BaseLine）声学定位系统的原理、应用范围等几个方面展开讨论，同时介绍了高精度超短基线工程中的实际应用，对使用过程中影响定位性能的主要因素进行了简单分析。
关键词：超短基线水下定位1概述20世纪90年代以来，世界先进国家的海洋调查技术手段逐步成熟与完善，其中超短基线（简称USBL）水下设备大地定位技术也获得了长足的发展。
高精度水下定位系统具有广泛的用途，在海洋探测研究、海洋工程、水下建筑物施工、潜水员水下作业、水下考古、海洋国防建设等方面，都离不开水下定位系统为其提供高精度、高质量的定位资料，因此高精度水下定位技术对维护国家领土权益和国民经济建设都具有重要意义。
1．1关于水下声学定位系统20世纪50～60 年代，在国际上，随着光、声、磁等技术的不断发展，在大力开发海洋自然资源和海洋工程的进程中，水下探测技术得到了较大发展，相继开发了一系列先进的、高效能的水下探测设备：在各种水下检测的光、声、磁技术中，由于水下光波衰减很快，即使是波长最长、传播最远的红外光波在水中传播到了几米以后也衰减完了，而声波和电磁波在水中有良好的传播性，因而，声呐、磁探和超短基线成为水下检测的有效方法。
声学定位系统最初是在19世纪60年代的时候被开发出来用于支持水下调查研究。
从那时起，这类系统便在为拖体，ROV等水下目标的定位中成为了重要角色。
声学定位系统能够在有限的区域内提供非常高的位置可重复精度，甚至在远离海岸。
对大多数用户来说，可重复性精度要比绝对精度重要。
在声学定位系统中，有3种主要的技术：长基线定位（LBL），短基线定位（SBL），和超短基线定位（SSBL/USBL），有些现代的定位系统能组合使用以上技术。
USB技术用于深空探测器定位原理及方法解读
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定轨原理
发送上行载波的测控站称为主站，而不发送上行载波的测控站称为副 站。主站发送的上行载波被目标航天器接收后，航天器上的应答机以固定的 转发比往地面相关转发，再由主站和各个副站同时接收下行载波。主站所接 收下行载波中的多普勒频率只跟主站的多普勒效应有关，利用双程相关载波 多普勒测速的原理，可以直接获取测速数据。
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USB MODULATION TECHNIQUE
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USB航天测控网
USB航天测控网最早是在20世纪60年代美国执行阿波罗登月计划时首先 使用的。60年代初，美国在执行水星号和双子星号载人航天任务时，由于使 用了多种频段的设备分别进行不同的工作，结果飞船上天线多、重量大、可 靠性差，而且地球上也相应设置了十分复杂的设备。为了改变这种情况，美 国国家航空航天局提出采用USB(2000~4000兆赫)系统作为阿波罗登月计划的 地面保障系统，并在60年代中期建成了以USB为主体的跟踪测控网，从而使 航天测控从单一功能分散体制改进为综合多功能体制。
式中
cR c cR fT c cR cR
R 为探测器速度，c为光速。
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定轨原理
在主站接收机中，将实际接收频率fRM与基准接收频率fR0混频(fR0= ρ fT )， 以提取出双程多普勒频率：f R0 f R0 cR cR
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APOLLO USB NETWORK
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更多USB详细资料
Proceedings of the APPOLO USB technique conference---/alsj/NASA-SP-87.pdf
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谢谢！
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深空通信系列讲座之五深空探测中的USB测控技术
在 深 空 探 测 中, 子 码 的 周 期 P 沐 ( 为 子 码 码 元 t
地 静止轨道 (G E O )距离 以内的航天器 大多采用侧音测距 , 比 G E O 更远距 离的测距 .如深 空测距 .则多采用伪 码测距 采用 伪码测 距容 易获 得长 的周期 可 以避免 多次距 离模
糊的复杂问题 , 而且保 密性 和抗干扰性得 以增强 (l 相干转发伪码测距 )
令暮 Mi m !, 一M !令! M
测的标离 : 警 得 目距 为 c
并 复 伪 测 最 无 糊 离 : a一 且 合 码 距 大 模 距 为R x 粤 m
针 对深 空探 测 中的测 距 问题 . C C SD S 在 2009 年提 出了透 明伪 码 PN ) 测距 和再生 伪码 测距 两者 的主要
图5 透 明P 码生成矩阵 N
生 成 的距 离 序 列C 是 周期 性 的
图4 伪码测距 一般 原理
其 周期
码测距 .
L =Z x 7 x ll x ls x lg x 23 ∋1009470 对于透 明P N
此双 程时 延中包 含航 天器 应答机 的处 理 时延 . 应 答 机 的 时延可作 为零值 测量 出来 后从 中扣 除
ห้องสมุดไป่ตู้
单 码测距 因被 测 距离增 加 时码 长也 要增
x三b ,(m odm l) x 三bZ odm Z x 三bk odm 口的解是 : (m ). (m
相 干伪 码测 距系 统的 一般 原理 如 图 4 所 示
伪码调 制 和载波 调相 后发 往航 天器
测 控站
x 三 ; l + M 拟多 % 沁山 odM ) M M b, 2+ M k(m
波 的周期 T
USB雷达
USB雷达——看牛人如何架设自己的导弹防御系统（附电路图&PCB、雷达+导弹程序、纯雷达程序）摘要：雷达大家都见过（起码电视上见过），每次看到觉得很爽啊，能探测各种障碍物，要是自己能够拥有一个就太棒了。
而有人不光敢想，更敢于将想法付诸实践（这也是我们所缺少的），他真的做出了一个非常酷的USB雷达。
这个就是他的外形，看起来简陋了一点，但是玩起来让人相当high啊。
这位国外的爱好者不光做出了这个电路，他还编写了非常漂亮的上位机，实现了用电脑控制的目的。
怎么样，看这个界面是不是很像真正的雷达呢？反正我是被这个界面给吸引住了。
那么我们究竟怎样才能拥有一台像作者一样的USB雷达呢？首先讲讲整体框架，其实这个USB雷达从原理上来讲很简单，就是由一个安装在步进电机上的超声波模块，还有一个PIC单片机，当然不能少了步进电机的驱动电路了。
PIC单片机通过驱动电路驱动步进电机转动，并接受安装在步进电机上的超声波模块发来的回波信号，得出前方障碍物的位置，然后通过USB发送给上微机软件，由上位机软件计算得出每个障碍物的图形化显示。
具体的驱动电路实际也很简单，就是由两个H桥组成。
（嫌麻烦的话，个人觉得用L298实现也是可以的）。
而作者不仅仅满足于此，他还从商店中购买了一个USB导弹。
怎么样，导弹+雷达。
成爱国者导弹防御系统了。
为了使这两个设备配合得更好，也使这个项目更加好玩，作者修改了一下上位机程序。
加入了导弹之后，这个项目就更加有意思了。
不过操作起来也更复杂了一点。
貌似作者买的这个USB导弹是不带反馈的，就是说它不反馈旋转的角度，那么使用就麻烦了很多，建议大家制作这个的时候，导弹也做成带反馈的，就和雷达的基底一样就ok。
由于不带反馈，我们就没法知道导弹的指向，但是我们可以通过它的速度还有转动的时候求出它的位置（但是这个可能会有误差）。
而且在开始时我们需要把导弹的位置调到和雷达的方向相同。
作者这个软件的操作是这样的，首先USB雷达启动，转动360度，点击软件上的Scan environment按键，软件将会在图中画出障碍物的轨迹（想象雷达被一个围墙包围，扫描后，将会显示这个围墙的轨迹），而且由于超声波的散射性等原因，这个轨迹不是精准的，软件会自动进行一个修正，得到最后的侦测范围。
usbl超短基线测距原理
usbl超短基线测距原理
标题：USBL超短基线测距原理
一、引言
超短基线（Ultra Short BaseLine，简称USBL）是一种水下定位系统，广泛应用于海洋工程、水下考古、海底资源勘探等领域。
本文将详细介绍USBL的测距原理。
二、USBL测距系统组成
USBL系统主要由水面控制单元、水下声纳信标和数据处理单元三部分组成。
其中，水面控制单元包括发射器和接收器；水下声纳信标用于接收发射器发出的信号并进行反射；数据处理单元负责处理接收到的信号，并计算出目标的位置信息。
三、USBL测距原理
USBL测距原理主要是通过测量声波从发射器到目标再到接收器的时间差，从而计算出目标的距离。
具体步骤如下：
1. 水面控制单元的发射器向水下声纳信标发射声波。
2. 声波到达水下声纳信标后，被反射回来。
3. 接收器接收到反射回来的声波，并记录下接收时间。
4. 数据处理单元根据声波在水中的传播速度以及发射和接收时间，计算出目标的距离。
四、误差分析与修正
由于实际环境中存在各种因素的影响，如声速的变化、多路径效应等，可能导致测距结果出现误差。
因此，在实际应用中，通常需要对测距结果进行误差分析和修正。
五、结论
USBL超短基线测距技术以其精度高、操作简便等优点，在水下定位领域得到了广泛应用。
了解其工作原理，不仅可以帮助我们更好地使用这项技术，也有助于我们在实践中对其进行改进和优化。
六、参考文献
[待补充]。
uwb定位系统原理
uwb定位系统原理UWB定位系统原理UWB（Ultra-Wideband）定位系统是一种基于超宽带技术的定位系统，它利用非常短的脉冲信号来实现高精度的定位。
UWB定位系统的原理是通过发送和接收超短脉冲信号，利用信号的传播时间和多径效应来确定目标物体的位置。
UWB定位系统的工作原理是基于时间差测量（Time of Flight，TOF）技术。
具体而言，系统通过发送一系列非常短的脉冲信号，并记录这些信号从发送器到接收器的传播时间。
根据光速的常数速度，系统可以计算出信号传播的距离。
通过多次测量和计算，可以获得目标物体在三维空间中的位置坐标。
UWB定位系统的主要优势在于其高精度和高分辨率。
由于脉冲信号的带宽非常宽，可以达到几个GHz甚至更高，因此可以实现很高的时间分辨率。
这意味着系统可以精确地测量信号的传播时间，从而提供高精度的定位信息。
UWB定位系统还具有良好的穿透能力和抗干扰性能。
由于脉冲信号的特殊性，UWB信号可以穿透墙壁、建筑物和其他障碍物，从而实现对目标物体的定位。
同时，UWB信号的宽带特性也使其具有很强的抗干扰能力，可以在复杂的电磁环境中工作。
UWB定位系统在许多领域都有着广泛的应用。
在室内定位方面，UWB可以实现对人员和物体的精确定位，可以用于智能家居、安防监控等应用。
在工业领域，UWB定位系统可以用于机器人导航、物料管理等方面。
此外，UWB定位系统还可以应用于车辆定位、室外定位等场景，为人们的生活和工作带来便利。
UWB定位系统是一种利用超宽带技术实现高精度定位的系统。
它通过发送和接收非常短的脉冲信号，利用信号的传播时间和多径效应来确定目标物体的位置。
UWB定位系统具有高精度、高分辨率、良好的穿透能力和抗干扰性能等优势。
它在室内定位、工业导航和车辆定位等领域都有着广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和创新，相信UWB定位系统将会在未来发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多便利。
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பைடு நூலகம்
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USB概念及发展
USB即统一S波段测控系统(Unified S-Band System)，是指使用S波段的 微波统一测控系统。这里的微波统一测控系统指的是利用公共射频信道，将 航天器的跟踪测轨、遥测、遥 控和天地通信等功能合成一体 的无线电测控系统。
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我国航天测控系统
我国经过多年的发展，目前已建成了由西昌卫星发射中心、北京航天指 控中心、西安测控中心、喀什站、青岛站、厦门站、南宁站等测站以及远望 测量船组成的USB航天测控网，主要完成对航天器跟踪测轨、遥测接收、遥 控发令、话音和图像收发任务。
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USB技术用于探测器定轨的原 理
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定轨原理
现以双程多普勒测速原理为例介绍USB系统的定轨过程。由于发射机与 接收机之间的相对运动，接收信号频率与发射信号频率不同，其差值为fd，称 此现象为多普勒效应．频率差值fd为多普勒频率。 主站发射的上行载波，经上行空间传播后，叠加了上行多普勒频率，被 目标航天器上的应答机接收，进行载波频率相关转发(转发比为ρ)，又经下行 空间传播后，叠加了下行多普勒频率，然后被主站接收机所接收，频率流程 如图所示：
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微波统一测控系统组成及原理
微波统一测控系统一般由天线跟踪 /角测量系统、发射系统、接收系统、 遥测终端、遥控终端 、测距/测速终端、时/频 终端、监控系统、远程 监控或数据传输设备以 及其它附属设备组成。
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微波统一测控系统组成及原理
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微波统一测控系统组成及原理
其基本工作原理是：将各种信息先分別调制在不同频率的副载波上，然 后相加共同调制到一个载 波上发出；在接收端先对载波 解调，然后用不同频率的滤波 器将各副载波分开；解调各副 载信号得到发送时的原始信息。
从上式可以得出双程多普勒测速的公式为：
cf dd R 2 f R 0 f dd
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测速测距精度
理论上 R 应有较高的测量精度。但是在目前条件下，由于测站未能释 放探空气球和测量气象参数，因而数据处理时，仅能利用测站的地面气象参 数和简化方法修正距离R和高度角A的电波折射误差，而对则未进行修正，严 重影响了测量精度的实现，因此改进数据处理方法提高测速精度成为各界的 研究重点。目前研究结果表明，USB系统测速RMS约为3~6 cm/s，测距RMS 约为1~3m，能够满足月球探测器定轨测控要求。
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定轨原理
发送上行载波的测控站称为主站，而不发送上行载波的测控站称为副 站。主站发送的上行载波被目标航天器接收后，航天器上的应答机以固定的 转发比往地面相关转发，再由主站和各个副站同时接收下行载波。主站所接 收下行载波中的多普勒频率只跟主站的多普勒效应有关，利用双程相关载波 多普勒测速的原理，可以直接获取测速数据。
定轨原理
USB可以获取目标航天器相对于测控站的径向速度、距离、方位角和俯 仰角等外测数据。如图所示，在轨道测量时USB系统采用的是应答工作方式， 对应于目标航天器上的一部应答机，在某段时间内只允许一个地面删控站发 送上行载波，该测控站能直接获取全部外测数据，而其它测控站只能接收目 标航天器相关转发的下行载波，因此仅能直接获取角度外测数据。
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集成USB-VLBI技术的应用
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集成USB-VLBI技术的应用
USB 的测量弧段要明显长于 VLBI 的测量弧段，这是因为 USB 观测只需 单站可见，而 VLBI 观测需双站共视。其次， VLBI 对轨道的横向约束较强， USB观测量对轨道视向(或近似径向)的约束较强，二者联合定轨，可以互为补 充，提高定轨精度。 我国“嫦娥一号”月球探测器利用了我国“统一S波段(USB)”航天测控 网和我国天文台的甚长基线射电干涉网 (VLBI系统)，联合使用USB和VLBI技 术，实现了“嫦娥一号” 月球探测器的导航和定定轨任务，还将用于我国 “嫦娥二号”月球探测器各飞行阶段的遥测、遥控、轨道测量和导航任务。
式中
cR c cR fT c cR cR
R 为探测器速度，c为光速。
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定轨原理
在主站接收机中，将实际接收频率fRM与基准接收频率fR0混频(fR0= ρ fT )， 以提取出双程多普勒频率：
f dd f RM f R 0
cR 2R fR0 fR0 fR0 cR cR
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定轨原理
图中fT为测控站发射载波的频率，KdU为上行多普勒倍频系数，fSR为航天 器接收载波的频率，fST为航天器发射载波的频率，KdD为下行多普勒倍频系数， fRM为测控站接收载波的频率，相关转发比ρ =240/221。可见主站接收载波频 率为：
f RM fT KdU KdD fT
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APOLLO USB NETWORK
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更多USB详细资料
Proceedings of the APPOLO USB technique conference---/alsj/NASA-SP-87.pdf
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谢谢！
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USB MODULATION TECHNIQUE
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USB航天测控网
USB航天测控网最早是在20世纪60年代美国执行阿波罗登月计划时首先 使用的。60年代初，美国在执行水星号和双子星号载人航天任务时，由于使 用了多种频段的设备分别进行不同的工作，结果飞船上天线多、重量大、可 靠性差，而且地球上也相应设置了十分复杂的设备。为了改变这种情况，美 国国家航空航天局提出采用USB(2000~4000兆赫)系统作为阿波罗登月计划的 地面保障系统，并在60年代中期建成了以USB为主体的跟踪测控网，从而使 航天测控从单一功能分散体制改进为综合多功能体制。