舰船捷联惯导系统粗对准方法研究

提出适合于舰船系泊、锚泊状态下的捷联惯性导航系统惯性凝固粗对准方法。在惯性凝固坐标系和惯性坐标系上对重力向量分别进行积分,并利用重力向量随地球旋转在惯性空间的方向变化信息,粗略计算初始捷联姿态矩阵。该方法通过积分抵消掉舰船线性位移引入的干扰加速度,同时,避免了舰船姿态摇摆引入的干扰角速度。仿真分析表明：在舰船系泊、锚泊状态下,惯性凝固粗对准方法比较传统算法优势明显。     

基于遗传算法的舰船姿态计算方法

推导出了一种以恒星为基准的舰船姿态角计算方法，该方法以计算姿态转移矩阵为基础，结合最优化算法中的遗传算法，建立了恒星为基准的星船坐标系，并以该坐标系为基准确立舰船姿态角，最后对算法在结果中的影响进行了分析。     

考虑传感器故障的导弹姿态控制系统主动容错控制研究

针对导弹姿态控制系统惯性传感器故障,提出了基于信号重构的主动容错控制方法.分别利用基于梯形算法的数值积分器和有限时间收敛微分器对姿态角信号和角速率信号进行重构,当在线诊断出姿态角或角速率传感器故障时,以重构信号代替故障信号进行反馈控制来实现系统的主动容错控制.在建立导弹姿态控制系统模型并采用次最优控制方法设计输出反馈控制器的基础上,对所设计的主动容错控制方法进行仿真,仿真结果表明该方法是有效的.     

神经网络信息融合方法在分布式捷联基准中的应用

针对舰船所处的恶劣环境,以及舰船导航和武器系统对精度的要求越来越高和分布式指控系统的发展,提出了由安装在舰船甲板上有限个捷联基准、舰载平台罗经和利用测量结果推算出的甲板挠曲姿态信息构成分布式捷联基准系统(简称分布式基准)。然后基于径向基函数神经网络的信息融合技术建立全舰统一姿态基准系统。最后通过对简化的甲板模型的实验,证明了这种方法可行并具有较高的精度。     

基于矩与支持向量机的舰船目标识别方法

为可靠快速地识别出各种姿态下的舰船目标,提出了一种基于矩与支持向量机(SVM)的目标自动识别方法.根据实际航空摄影模型的特点,将三维舰船模型相对其俯仰轴,偏航轴和横滚轴作相应旋转,投影到二维图像空间,建立舰船样本训练库与测试库,提取舰船各种姿态下的矩特征;基于SVM设计多类分类器进行识别,并进一步计算不同训练和测试样本数下的分类精度.实验结果证明:提出的方法在舰船模型图像和真实遥感图像中的识别精度高,且样本训练和目标识别时间短,经数据库中多幅图像测试,识别系统鲁棒性强.     

基于迭代学习观测器的航天器姿态主动容错控制

针对含有外部扰动和执行器故障的一类航天器姿态控制系统,本文提出基于迭代学习观测器的主动容错控制方案.首先,建立了含有外部扰动和执行器故障的航天器姿态控制系统的运动学和动力学模型.其次,为了提高观测器的故障估计精度,在传统迭代学习观测器设计基础上引入上一时刻状态估计误差信息,文章提出一种改进型学习估计算法.进一步,基于滑模控制和指定时间稳定理论,利用学习观测器的故障估计信息设计指定时间主动容错控制器.与现有的航天器主动容错控制方案相比,本文所提出的算法的优势在于可以使故障系统的姿态能在指定时间跟踪上指令信号.基于Lyapunov方法,本文从理论上证明了改进型学习观测器和姿态容错控制系统的稳定性.最后,通过数值仿真,说明了所提容错控制方案的有效性和可行性.     

三轴稳定挠性卫星姿态机动时变滑模变结构和主动振动控制

针对带有控制受限的挠性卫星的姿态机动和振动控制问题, 给出了一类仅利用输出信息的变结构控制和 基于智能材料的主动振动控制技术相结合的复合控制方法. 首先给出变结构姿态控制器的设计来完成卫星姿态机动, 并给出一种切换机制以实现挠性卫星快速姿态机动; 其次, 采用分布式压电元件作为作动器, 设计了应变速率反馈补偿器以增加挠性结构的阻尼, 使其振动能够很快衰减. 最后, 将本文提出的方法应用于三轴稳定挠性卫星的姿态机动控制, 仿真结果表明: 在推力器的控制受限条件下, 完成姿态机动的同时, 有效地抑制挠性附件的振动.     

空间绳系机器人抓捕目标过程协同稳定控制

针对空间绳系机器人抓捕无控目标过程中的自身稳定控制问题,提出一种操作机械臂主动阻尼控制与利用空间系绳、反作用轮进行基体姿态稳定控制相结合的协同稳定控制方法.文中首先建立了空间绳系机器人抓捕目标的动力学模型及与目标的接触碰撞模型,分析了抓捕过程中空间绳系机器人及目标的运动状态,在此基础上设计了操作机械臂关节主动阻尼控制律以减小碰撞力对操作机械臂末端的冲击,结合基体姿态的变化设计了滑模姿态稳定控制律,通过空间系绳和反作用轮提供基体所需的滑模姿态控制力矩.在抓捕目标仿真过程中对关节主动阻尼控制方法和所提出的协同稳定控制方法进行比较分析,结果表明,本文提出的抓捕目标协同稳定控制方法能很好地稳定操作机械臂和基体,且空间系绳对基体及目标的扰动影响很小,达到了空间绳系机器人抓捕目标时自身稳定的要求.     

面向识别的雷达舰船目标低分辨回波仿真技术

雷达目标回波的高精度仿真是目标识别系统训练和测试的重要手段.针对低分辨雷达舰船目标自动识别的应用背景,提出了基于模板和模型的低分辨回波仿真技术.根据舰船目标的CAD三维模型,利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板.在凝视状态下,利用目标距离像模板和雷达发射信号模拟目标低分辨回波;在扫描状态下,利用全姿态一维距离像重构不同角区中目标的散射中心模型,并结合雷达波束的扫描方式获得了目标的仿真回波.结果表明,所提出的基于模板和模型的回波仿真技术对雷达舰船目标具有良好的低分辨回波仿真能力.     

基于眼球前庭动眼反射的机器人视觉误差主动补偿方法

针对机器人在颠簸环境下作业过程中产生姿态变化从而导致的视觉不稳定性问题,基于眼球前庭动眼反射的机理,提出一种主动补偿视觉误差的方法.在生理学和解剖学的基础上,根据眼球运动的神经回路,建立了一个具有自适应性的前庭动眼反射控制模型.为了验证模型的性能,在不同的环境中进行了仿真实验,仿真结果表明该模型可以主动补偿机器人姿态变化所引起的视觉误差,并且具有良好的自适应性.最后,通过实体机器人实验验证了该控制模型的有效性与准确性.     

某型舰船主要运动姿态的模拟仿真

该文论述一种根据随机过程理论求取舰船主要运动姿态的时域响应的方法，经实践证明，本方法误差小，可靠性高，具有较好的实时性和通用性，可方便地舰船型号和海况的切换，具有较高的实用价值。     

一种新的船用捷联惯导系统数字仿真器的设计

以舰船的运动特性为依据,设计了一种新的船用捷联惯导系统数字仿真器;用VC++编程语言设计舰船运动轨迹;建立陀螺仪、加速度计的误差模型;用惯导系统姿态更新、位置更新、速度更新解算的结果与航迹点参数(真值)比较,得到惯导系统误差;应用表明,该仿真器能够灵活地模拟出舰船在不同的运动状态下船用捷联惯导系统的各种导航参数,为研究舰载条件下的捷联惯导系统传递对准技术提供了可靠的试验数据。     

基于物联网及ADRC的航天器在轨姿态监测系统设计

在特殊航天环境中,由于电磁波等干扰条件的存在,容易导致航天器设备偏离预设的轨迹路径,为解决此问题,设计基于物联网及ADRC的航天器的在轨姿态监测系统;分析物联网监测体系中的位姿控制需求,分层次连接主动振动控制器与航天器姿态控制器,借助FBG应变传感器,建立主机结构与航天器元件之间的监测感应连接,实现在轨姿态监测系统的硬件应用结构设计;在此基础上,对应变传感器进行标定处理,通过计算姿态传递系数的方式,确定航天器的横向在轨应变效应,再通过ADRC原理,提取航天器在轨姿态感知参量的最佳行进状态信号,完善航天器的在轨姿态监测控制律,实现基于物联网及航天器的在轨姿态监测系统设计;对比实验结果显示,与光纤传感型监测系统相比,物联网监测系统能够有效屏蔽电磁波干扰,确保航天器在特殊航天环境中不会出现偏离预设轨迹路径的行进行为.     

基于仿真模板和SuperGlue的舰船匹配检测

舰船检测在各个领域都有广泛的应用价值。针对经典模板匹配算法在模板与实际场景图像存在灰度偏差和角度偏差时检测准确度受限的问题，提出一种基于仿真模板特征匹配的舰船目标检测方法。基于目标的先验三维数字模型仿真生成目标模板，以适应实际场景的多角度变化；采用基于SuperGlue算法的目标匹配方法，并定义良好匹配的判别表达式；同时为提高姿态角的准确性，采用基于姿态角邻域采样的由粗粒度到细粒度的姿态角调整策略，进而确保好的匹配效果。多组不同观测角度下的匹配实验结果的mIoU达到0.76,目标整体检测准确性较好，相较采用固定正射模板匹配的方式，其准确性和稳定性更佳。     

多视角主动形状模型及应用

本文拟解决多姿态人脸监测中的姿态预测问题,在原有主动形状模型的基础上加入了多姿态,应用了数学模型,并用大量的样本进行训练,得到模型参数,最后应用于多姿态人脸的姿态预测,取得了不错的效果。     

大船甲板变形监测系统中IMU的优化布局

大型船只的甲板变形极大地影响着船载设备所需姿态信息的精度,通过在舰船上安装惯性测量单元(IMU),采用惯性匹配的方法能够得到甲板的实时形变信息,出于实际考虑不可能为舰面上所有战位点都安装IMU;文章在舰船有限元模型的基础上进行模态分析,以甲板的MAC(模态置信度)矩阵非对角元作为生成遗传算法适应度函数的依据,利用遗传算法得到舰船甲板变形监测系统IMU的优化布局方案,仿真计算结果表明,该方法能得到较理想的IMU布局方案.     

飞翼无人机复合连续非奇异终端滑模姿态跟踪容错控制

本文针对受多源干扰和舵面故障影响的飞翼无人机系统姿态跟踪控制问题进行研究, 提出了一种基于高阶滑模观测器的复合连续非奇异终端滑模主动抗干扰容错控制算法, 在实现姿态跟踪误差有限时间收敛的同时, 保证了控制量的连续. 并且针对控制力矩的具体实现问题, 结合飞翼无人机气动舵面冗余特性, 给出了基于加权伪逆算法的舵面分配方案, 该方案在满足舵面约束的情况下, 保证了舵面偏转角度的最优. 仿真结果表明, 所提控制方案显著提升了飞翼无人机姿态跟踪精度和跟踪误差的收敛速度, 并且保证了所有舵面满足偏角约束.     

基于神经网络的舰船运动短期预测

船舶在海上航行过程中受海风及海浪等因素的影响，使其产生六自由度的随机复杂运动。这对武器控制、舰载机着舰等操作起着相当的影响。该文分析了舰船运动姿态的时间序列特性，按照动力学系统反演原理，建立基于时间序列的非线性预测映射，根据在理论上三层感知器神经网络能够无限逼近任意非线性函数的特点，建立了用于时序分析的三层感知器模型，给出了时序反向传播算法。并进行了算例计算，从结果分析看，神经网络预测精度要稍高于时间序列分析法，为舰船运动短期预测提供了一种新的方法。     

挠性航天器姿态机动的变结构主动振动抑制

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题, 提出了一种双回路鲁棒主动振动控制方法. 首先, 对各低阶振动模态设计正位置反馈补偿器, 增加挠性模态的阻尼, 使其振动能够快速衰减; 然后, 基于变结构输出反馈控制理论, 给出控制器的设计方法. 最后, 将该方法应用于挠性航天器姿态机动控制, 仿真结果表明, 所提出的方法是可行而有效的.     

小卫星磁力矩器与反作用飞轮联合控制算法研究

磁力矩器和反作用飞轮是现代小卫星姿态控制的主要执行机构. 对于具有主动磁控能力的小卫星, 由于动力学与控制的耦合, 其动力学系统是一个有约束的非线性系统. 针对小卫星入轨阶段的姿态捕获控制, 提出了一种使用磁力矩器和反作用飞轮进行联合控制的算法. 仿真表明, 该算法鲁棒性好, 设计简单且易于在轨实时计算, 减少了反作用飞轮的饱和机会, 与单独使用磁力矩器控制相比, 缩短了姿态捕获时间.