基于FPGA的运载火箭喷管等效装置研究

在运载火箭控制系统半实物仿真和全实物仿真过程中,通常需要喷管等效装置实现对运载火箭喷管的特性模拟和系统闭合.传统的喷管等效装置已不能满足现今的系统应用需求.从工程实际角度出发,首先将喷管传递函数离散化变换为对应的差分方程,再在VHDL浮点算法的基础上,采用状态机电路原理在FPGA上实现该差分方程的运算过程,最后基于该FPGA构建外围硬件电路,实现了运载火箭喷管等效装置.经测试表明,该喷管等效装置完全能够高精度模拟喷管特性.     

光纤陀螺动态寻北转位控制系统设计

针对光纤陀螺动态寻北仪实际应用中存在的转位误差以及高频测量噪声问题,对寻北仪转位机构引入低通滤波和反馈回路,设计出了一种新的转位控制系统,有效地减小了由于光纤陀螺和转位机构的误差带来的系统误差,从而提高了动态寻北仪的寻北精度;实验结果表明,相同条件下该控制系统能有效缩短寻北时间,提高定位精度至4″,具有较好工程实用前景。     

数据驱动的航天器故障诊断研究现状及挑战

总结了基于数据驱动的故障诊断技术理论、方法及其在航天器上的应用现状,指出其面临的挑战并提出一种解决方案。将基于数据驱动的故障诊断方法按照技术发展顺序分为基于传统机器学习的方法、基于深度学习的方法以及基于迁移学习的方法。基于传统机器学习的方法需要大量的人工参与和丰富的专家经验,在小样本数据上有着优异的性能,但不适合处理大数据。在大数据背景下,重点介绍了卷积神经网络、循环神经网络、深度自编码器以及深度信念网络的基本概念以及原理,对其在航天器故障诊断领域的研究现状进行了阐述和总结。针对深度学习严重依赖于带标签数据这一问题,介绍了基于迁移学习的故障诊断技术,并提出适应航天器应用的场景,为数据驱动的故障诊断技术工程应用提供了一种方法和思路。     

低轨卫星紧组合导航UKF方法

针对紧组合导航系统状态方程及量测方程的非线性,以低轨卫星为应用对象开展了无迹卡尔曼滤波UKF方法研究．给出了惯性系下的系统模型及算法模型,其中姿态直接采用修正Rodrigues参数来表述以避免四元数归一化条件的限制,系统状态更新采用四阶Runge-Kutta法以适应卫星的高速运动;之后通过数学仿真与广义卡尔曼滤波EKF进行了比较分析．结果表明:UKF滤波对于姿态精度明显优于EKF,提高了一个数量级,对于速度、位置精度两者滤波效果相当,但对于运算时间UKF耗时较长．因此实际应用中可根据导航精度与运算时间需求决定是否采用UKF方法．     

一种改进的空间信号完好性监测算法

针对Galileo系统空间信号完好性监测方案中两项关键技术点做出改进,首先提出改进临界圆法,从坐标系转换角度解决最坏用户位置方位角转换的复杂度问题;其次引入“截尾概率包络”概念,改善原模型对非零均值空间信号误差值高斯分布的过分包络问题;最后在无故障、阶跃类故障、斜坡类故障3种模式下,对比分析改进方案前后系统的完好性性能;结果表明,完好性阈值对实时空间信号误差估计值的平均包络紧度由3.89米改善至2.62米,对斜坡类故障的告警更加及时。     

面向目标检测的稀疏表示方法研究进展

目标检测作为图像理解的一个基础而重要的课题深受国内外学者的重视,在军事和民用中具有广泛应用.应用背景的多样性和复杂性使得传统目标检测算法难以克服复杂背景、噪声干扰、光照变化以及非刚体形变、遮挡、弱特征、尺度、视角和姿态变化等因素的影响.近些年来发展起来的稀疏表示方法为图像处理及目标检测研究提供了新的思路,本文概述了稀疏表示基本概念和理论研究进展,综述了稀疏表示方法在目标特征学习、目标分类器和滤波器设计以及多源信息融合目标检测等目标检测领域中的国内外重要研究进展,并展望了稀疏表示方法在目标检测领域的发展方向.     

光纤惯导温度效应误差的高精度综合辨识与补偿

为了提高光纤惯导系统在温变环境中的使用精度,研究了惯性仪表温度效应误差的高精度综合辨识与补偿。首先利用全温范围下系统级标定技术建立了高精度标定参数基准并获得了陀螺和加速度计标度因数与加速度计零偏的温度系数。之后借助工作温度下仪表坐标系与基准温度下本体坐标系间的方向转换,确定了仪表安装误差与本体坐标系随温度的变化关系并修正了温度引起的坐标系间指向误差。在此基础上,给出了陀螺零偏温度漂移的分离与补偿方法。常温静态与变温动态导航试验结果表明,前者定位误差由2 093降至442 m,后者5 h位置精度则提高了接近5倍,显著增强了惯导系统的温度适应性。     

基于自适应梯度先验的旋转模糊图像复原算法

弹载红外成像系统随弹体作高速旋转运动时,在曝光时间内获取的图像存在严重旋转模糊问题,给后续的目标识别与图像跟踪造成极大困扰。针对此问题,提出了一种基于自适应梯度先验的旋转模糊图像复原算法。该算法通过使用自适应梯度先验的正则化项,对从图像中沿旋转模糊路径提取的一维向量在频域内进行反卷积运算。同时针对使用Bresenham算法提取像素方法产生的空穴点问题,设计了一种查表决策的自适应中值滤波算法。仿真实验结果表明,相对于改进的维纳滤波、约束最小二乘滤波、梯度加载滤波,该算法能有效地适应低信噪比干扰环境,具有较强的噪声抑制和削弱振铃效应的能力。     

适用于捷联惯导温度补偿的高精度测温系统

针对捷联惯导温度补偿的研究,设计了一种用铂电阻Pt1000作温度敏感器, ADS1148为信号调理和A/D转换的高精度双通道数字测温系统。采用高性能集成芯片、双恒流源式三线式配线法、比例输出结构和RC低通滤波器的设计,有效的简化了电路,增加了系统的抗干扰能力并减小了硬件误差;主控芯片采用MSP430单片机实现与ADS1148的通信和对上位机输出与温度数据相对应的16位数字量。试验结果表明该系统在捷联惯导温度补偿研究中所用的-40°C到60°C的温度范围内达到了0.002°C的分辨率。     

飞行自组网路由协议的仿真与分析

飞行自组网是移动自组网的一个新的研究方向,它将移动自组网的思想拓展到空天领域。但由于节点的高动态性和拓扑结构快速变化等特点,飞行自组网对路由协议提出更多挑战,传统移动自组网路由协议的适用性有待验证。文章利用OMNe T++仿真工具,针对飞行器组网的特定场景,对多种路由协议进行仿真,分析对比了各协议性能,探讨了无人机自组网路由协议的优选问题。实验结果表明OLSR_ETX协议综合性能优于其他几类协议,更适用于飞行自组网场景,但它在节点需要动态入网时表现不佳,还需要进一步的优化。