基于立体视觉的非合作航天器超近距离相对导航

为实现空间中无法直接获取位姿信息的非合作航天器的相对导航,在充分考虑目标星在空间中做自由翻滚的前提下,提出一种基于立体视觉的超近距离非合作航天器相对导航理论。根据相对位姿动力学模型推导其状态方程,利用立体视觉系统提供观测数据,在此基础上设计扩展卡尔曼滤波器,确定目标卫星相对于追踪星的相对位置,相对速度和角速度,从而优化和引导机械臂捕获目标航天器,并通过实例进行仿真验证。仿真结果表明:该方法对相对位置的估计精度优于0.01 m,相对姿态精度优于0.02?,能有效提高超近距离非合作航天器相对导航的精度。     

基于双联邦UKF算法的组合导航数据融合方法

为了提高组合导航系统数据融合的精度和容错性,提出一种双联邦UKF组合导航数据融合方法.采用双联邦UKF滤波器的算法将JTIDS相对导航技术与成熟的GPS/INS/DVS组合导航技术相结合组成新的双联邦UKF组合导航数据融合算法.联邦UKF算法将UKF算法和分散式滤波技术相结合,精度高容错性好,JTIDS相对导航技术精度高抗干扰能力强.主滤波器1对GPS/INS/DVS组合导航信息进行融合后与JTIDS相对导航信息在主滤波器2中融合,提高了组合导航系统的可靠性和容错性.数值仿真实验表明,该算法性能优于单纯采用联邦GPS/INS组合导航算法是一种理想的组合导航滤波方法.     

基于恒星地球敏感器的空间飞行器自主导航系统

空间飞行器长时间在轨飞行将引起其惯性导航系统的漂移,因此需要采用自主导航、地面测控等方法进行修正.在对现有的航天器自主导航方法研究的基础上,选用技术较成熟基于状态模型的星敏感器+地球敏感器模式的自主导航系统.并对自主导航系统的构成、模型的建立、以及滤波算法的选择等问题进行了研究.最后分析了星敏感器的采样周期、采样弧长、...     

源位置误差对JTIDS相对导航质量影响分析与改进

利用联合战术信息分发系统(JTIDS)实现相对导航功能时,消息源自身位置存在的随机误差会在导航解算中对导航质量产生影响。针对此问题,文中推导出JTIDS相对导航环境下克拉美-罗界(CLRB)的表达式,定量的分析了源位置误差对导航解算的影响,并采用一种两步最小二乘的定位解算方法,用以消除源位置误差带来的影响。仿真结果表明,源位置误差对导航解算影响较大,而采用文中算法能够有效的抑制源位置误差的影响。     

一种改进UKF在JTIDS相对导航中的应用

针对JTIDS相对导航中用户自身运动模型不准和机动性会给定位结果带来误差的问题,文中提出了一种改进型UKF在JTIDS相对导航中的应用算法。该算法根据新息的变化确定时变修正因子,通过实时的修正sigma点和协方差来调整新息在估计值中的权重,以适应当前时刻下的运动状态。仿真结果表明,该算法能够有效地消除模型不准和机动性带来的定位误差,并且能够快速得到收敛结果。     

航天器位置姿态的光学测量方法研究

航天器间相对状态(相对位置和姿态)的准确测量是编队飞行的航天器实现自主控制的重要基础.介绍了一种基于计算机视觉理论及相机成像原理的航天器间相对位置姿态的光学测量方法,测试系统结构及工作过程;推导了航天器间相对状态的测量算法,并对可能存在的误差源进行了分析.由于采用四元数法描述姿态、CMOS相机作为图像传感器,从而使得测量系统结构简单、体积小、重量轻、功耗低,算法简单、速度快,近距离测量精度高,能够广泛应用于空间合作目标间相对状态的测量.     

基于虚拟滑模控制方法的非合作航天器姿态估计

针对非合作航天器的非线性姿态估计问题,提出一种利用虚拟滑模控制思想实现对目标航天器姿态参数估计的方法。将立体视觉系统输出的实时观测数据作为虚拟控制系统的输入,将航天器的姿态动力学数学模型作为虚拟的控制对象,采用滑模变结构控制器计算出虚拟力矩控制量,从而使虚拟航天器的姿态与观测姿态同步,虚拟航天器姿态即为非合作航天器姿态参数的估计值。仿真实验验证表明,在存在系统误差及状态量初始误差较大的情况下,所提出的基于虚拟滑模控制的估计算法估计效果优于扩展卡尔曼滤波算法,并较好地协调了变结构控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾。     

捷联惯性/天文组合导航信息融合方法研究

为了提高弹道导弹捷联惯性/天文组合导航系统的精度及其在实际工作环境下的自适应性,本文对导航元器件误差进行深入分析,提出了一种基于自适应卡尔曼滤波的状态转移矩阵算法。该方法将简化的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法与状态转移矩阵校正方法相结合,通过自适应滤波方法来补偿由于复杂工作环境而引入的元器件误差,并利用状态转移矩阵法校正主动段积累的速度、位置误差。通过实际弹道数据的仿真分析表明,新算法能够适应实际工作环境中元器件误差的时变特点,增强了系统对工作环境的适应能力,提高了导弹的导航精度。     

GPS/SINS/CNS 组合导航在航天器上的应用

针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给出GPS、SINS与CNS的数学模型,利用扩展的卡尔曼滤波设计组合导航系统,对连续信号和信号中断两种模式进行了仿真。仿真结果表明,该导航系统能很好地满足航天器在轨运行的导航性能要求,能够为航天器提供高精度的测量与导航信息。     

基于粒子滤波的巡航导弹中制导地形匹配算法和仿真

在分析地形匹配以及粒子滤波算法原理的基础上,针对地形匹配辅助导航的非线性、噪声的非高斯性,研究了粒子滤波结合Kalman滤波的算法.仿真结果表明,粒子滤波对处理非线性系统、非高斯噪声有较强的处理能力,可以提高地形匹配的精度.     

成像引信联合变换相关目标识别关键技术

为提高引信及制导等武器系统目标识别精度及实时性,阐述了联合变换相关非合作目标激光成像识别技术的研究状况,指出了复杂战场环境下三维联合变换相关非合作目标识别的三个关键技术:1)目标距离与回波强度的高精度获取;2)复杂背景下三维联合变换相关器互相关峰的提取;3)高速运动下三维联合变换相关器畸变不变识别。对该技术在引信及导航、制导等系统中的应用前景进行了展望。     

惯性导航技术的发展及其应用

惯性导航技术,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息.包括平台式惯导系统和捷联惯导系统.平台式惯导系统将陀螺通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯性空间的角速度.捷联惯导系统利用相对导航坐标系角速度计算姿态矩阵,把雷体坐标系轴向加速度信息转换到导航坐标系轴向并进行导航计算.该技术的发展和应用趋势,以惯性导航和GPS卫星导航的组合导航最为典型.     

卫星导航干扰监测技术

GNSS所面临的电磁环境越来越复杂,各种干扰对卫星导航系统的正常运行造成了严重的影响,因此对卫星导航系统各频段干扰的有效监测,在保证卫星导航系统正常运行和指导抗干扰设备研制方面都有着重要的意义。分析了卫星导航系统的国内外发展现状,归纳总结了卫星导航干扰监测方向的4类关键技术：干扰检测技术、干扰测向技术、干扰类型识别技术及干扰定位技术,并对每类技术简要介绍了发展现状和发展方向;最后分析了卫星导航干扰监测系统的发展方向和发展前景。     

多导弹协同惯性导航系统误差修正及精度分析

针对飞航导弹的惯性导航系统（INS）单独使用时存在位置和速度估计误差发散的问题,在不需要弹目距离信息或高度表信息或空速管信息的前提下,提出了一种基于INS信息、前视装置提供的导弹相对于已知地标的视线角和视线角速率信息及通过弹载数据链获得的各枚导弹之间的一维相对距离信息的多导弹（不少于3枚）协同INS误差修正方法。在此基础上,分析了参与协同误差修正的各枚弹相对于地标的几何构形对INS误差修正精度的影响,推导得到了水平精度因子（HDOP）和高程精度因子（VDOP）. 最后仿真验证了该方法的有效性和结论的正确性。     

基于ESO的目标机动补偿反比例制导律

为提高导弹制导系统对于高速机动目标的拦截效能,基于扩张状态观测器方法和反比例制导策略,设计了一种带扩张状态观测器的反比例制导律。考虑导弹自动驾驶仪动态特性,推导了平面内的制导模型; 设计了扩张状态观测器(ESO),将其与反比例导引策略相结合,设计了带ESO的反比例制导律,该制导律能有效估计目标机动并充分补偿制导律的不确定性干扰,有效提高制导精度; 将设计的带ESO的反比例制导律与经典比例制导律、普通反比例制导律进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的带ESO的反比例制导律能减小弹目相对速度与脱靶量,适当地增加拦截时间,有效提高了制导系统对于高速机动目标的拦截效能。     

GPS拒止区域的辅助INS导航方法综述

GPS信号较弱,在信号受到遮挡或被干扰的情况下出现GPS拒止区域,传统仅依靠INS的导航系统导航误差随时间发散,定位精度低。针对该问题,根据不同应用场景介绍了零速修正辅助INS的导航方法、径向基神经网络辅助INS的导航方法、视觉传感器辅助INS的导航方法;详细给出了各个导航方法中的常见算法、近年来的创新之处和定位精度;展望了GPS拒止区域导航方法的发展趋势,提出自适应性和通用性更强的全源定位导航技术,以及成本低、鲁棒性强的机会信号导航技术是未来的发展方向,为后续GPS拒止区域导航方法的研究提供参考信息。     

MEMS技术的弹载应用

微机电系统技术具有体积小、质量轻、功能丰富以及批量生产成本低等特点,在民用和军用领域都具有广泛的应用,导弹领域是其一个重要的应用方向。参考国外军事领域MEMS技术发展的相关计划和研究,结合导弹武器的系统组成,从子系统功能方面对MEMS技术在导弹上的应用进行了分析和总结,包括目标探测、导航定位、飞行控制、遥测通信、安全与引信、健康监测等方面,并分类介绍了MEMS技术在导弹上的典型应用情况。     

基于FPGA技术的多处理器导航系统设计

随着惯性导航及组合导航的不断变化和发展．为适用于微小型场合使用．结合现有导航技术．研究了一种基于FPGA多处理器结构的、低功耗、低成本的惯性导航系统。重点分析了其硬件和软件的特点，给出了一种实用的设计方式。     

X射线脉冲星导航探测技术发展综述

X射线脉冲星导航技术是一种具有发展潜力的新型自主导航技术,美国NASA、欧空局、日本JAXA等航天强国科研机构均将其列为重点发展对象,采用"自然界最精准的天文时钟"的脉冲星作为导航信标,可以大大提升航天器战时自主导航生存能力.本文综述X射线脉冲星导航探测技术的发展现状,深入分析X射线脉冲星导航对探测终端设备的需求,梳理出X射线脉冲星导航需要突破的关键技术及可实现的途径,为我国X射线脉冲星导航领域的快速发展提供了技术参考.