自主视觉导航方法综述

为深入研究视觉导航方法,对自主视觉导航方法进行了综述。阐述了视觉导航方法的分类方式,并按照视觉导航系统对地图的依赖性进行分类（即基于地图的视觉导航、地图生成型视觉导航和无地图型视觉导航）,对视觉导航的发展进行综述;给出了视觉组合导航系统的发展现状。对近年视觉导航领域文献的分析表明,视觉导航的研究热点在向智能化和多传感器融合方向延伸。     

深空探测科学仪器研究进展

深空探测是对宇宙中地球以外的行星、卫星、小行星和彗星等星体或空间环境的探测活动.合理选择深空探测科学仪器,了解被测星体的物理及化学性质、地表地貌、动态特性以及有机物和水的存在,对人类了解地外水和生命信息、认识太阳系的起源和演化有着重要意义,是深空探测的重要任务.本文总结了深空探测的科学目标,介绍了近50年来典型深空探测...     

探测器接近段自主导航的信息融合滤波优化算法

为提高接近段自主导航系统的估计精度,引入基于星光角距和星光仰角的联合观测模型进行组合导航。针对深空探测任务对探测器实时性要求高,星载计算机计算能力有限的问题,用UD分解改进信息融合滤波算法,避免高维运算和大的空间存储,减少运算负担。利用状态方程的一阶泰勒展开式分析滤波周期对状态方程可观性的影响。计算机仿真证实了改进算法的可行性。     

深空探测器借力飞行段的自主光学导航方法

提出了一种用于探测器借力飞行段的自主光学导航方案。该方案利用星敏感器以及光学导航相机,通过测量恒星平行光方向及对行星张角,利用几何关系计算出探测器的相对位置,并利用扩展卡尔曼滤波算法进行修正,最后通过仿真验证了这种自主光学导航方案的可行性。     

我国将加速月球探测和以火星为主线的深空探测

未来5年间，我国将在环月探测的基础上．积极进行月球探测和以火星为主线的深空探测规划，并积极参与相关的国际合作。     

TSS-EKF算法在接近段自主导航系统中的应用

分析了对探测器自主导航系统产生影响的摄动力,对接近段相对运动轨道动力学模型加以改进。为了提高状态估计的精度,将一种变换空间的扩展卡尔曼滤波算法TSS-EKF应用到接近段自主导航里面去,并结合改进的动力学模型进行仿真分析。在J2000日心黄道坐标系中引入柱面坐标系减少了状态量和观测量之间的耦合关系,提高了状态估计的速度。     

深空着陆器对偶控制策略

以深空着陆任务为背景,针对视觉导航过程中由于有限观测能力引起的估计性能不佳问题,研究了一种深空着陆器对偶控制策略.该策略将导航估计不确定性引入系统状态,给出包含与估计方差相关的二次型性能指标评价方法,利用着陆状态可观测性与着陆轨迹之间的耦合特性,合理优化观测轨迹,克服着陆过程中可观测性缺乏问题,大幅度提高系统的导航估计性能,使深空着陆器导航制导控制整体性能得到保障.     

用于深空通信的自主无线电接收机研究

深空通信中的自主无线电接收机技术在航天领域中有着重要的意义,它能在未知无线电信号特性的情况下自动实现信号参数的估计和接收机的重新配置.该文在无线电信号通用模型基础上,分析总结了自主无线电接收机的参数估计顺序和结构模型,讨论了参数估计的算法,并着重对粗估计阶段使用的利用归一化的准对数似然比的调制识别算法进行了改进和仿真分析.     

新型的无人机自主着陆地标设计与研究

在基于计算机视觉的无人机自主着陆过程中,地标的设计与检测以及无人机位姿估计是其中的关键问题。该文提出了一种基于极坐标变换的无人机位姿估计算法,并设计了新型的着陆地标。首先,充分利用极坐标所需参数少、计算简单的优点,将极坐标变换运用到位姿估计算法中,由此设计了半圆环形状的着陆地标;其次,利用显著性检测算法对地标进行检测,并利用Hough算法提取所检测到的地标中的直线;最后,实验结果表明该算法准确快速,且适用于复杂背景的情况,该地标在无人机自主着陆中是可行的。     

融合轨道动力学的小行星探测器自主视觉定位

针对小行星探测器高精度自主视觉定位问题,提出了一种融合轨道动力学的深空探测器自主视觉定位方法,能修正视觉视觉定位与地图构建算法(simultaneous localization and mapping, SLAM)的定位误差。该方法通过融合轨道动力学的轨道改进技术,能够在缺乏表面先验信息、无人工手动标记的场景下,实现探测器的高精度视觉导航,并建立小行星表面稠密三维模型。首先,基于视觉同时定位和建图方法(VSLAM)提取小行星表面特征,通过因子图优化算法估计探测器位姿,设计回环检测提高定位精度;其次,重构行星表面三维模型,实现基于多面体法的行星不规则引力场建模;最后,提出了一种基于轨道动力学的伪相对运动轨道优化算法,将其作为物理约束修正视觉定位累积误差,分析反演视觉初始定轨误差在轨道动力学中的传播过程,实现修正视觉定位累积误差,改善初始定位结果。仿真实验结果表明,融合轨道动力学可以有效提升小行星探测视觉定位的精度,从而实现高精度导航,为深空探测技术的未来发展提供参考借鉴。     

New autonomous celestial navigation method for lunar satellite

Celestial navigation system is an important autonomous navigation system widely used for deep space exploration missions, in which extended Kalman filter and the measurement of angle between celestial bodies are used to estimate the position and velocity of explorer. In a conventional cartesian coordinate, this navigation system can not be used to achieve accurate determination of position for linearization errors of nonlinear spacecraft motion equation. A new autonomous celestial navigation method has been proposed for lunar satellite using classical orbital parameters. The error of linearizafion is reduced because orbit parameters change much more slowly than the position and velocity used in the cartesian coordinate. Simulations were made with both the cartesiane system and a system based on classical orbital parameters using extended Kalman filter under the same conditions for comparison. The results of comparison demonstrated high precision position determination of lunar satellite using this new m     

一种利用双DSP实现卫星SEMOI自主导航方法

为了提高卫星自主导航系统的实时计算能力,探讨了一种利用双DSP实现卫星自主导航器的方法.介绍了星载计算机的现状和计算机技术的发展概况及趋势.采用基于迭代最小二乘方法的双DSP并行导航算法实现了自主导航器,其中一个DSP进行轨道计算,另一个DSP进行实时检索,并为星上其他系统提供实时导航数据.最后以实践5号卫星轨道为例,用DSP作为算法载体进行了地面仿真导航实验.与PC机的结果进行对比,结果表明,利用DSP实现卫星自主导航器是可行的.     

基于模糊神经网络的自主车导向控制器

为了实现自主车跟踪固定路径的精确控制,建立了自主车路径偏差控制系统的数学模型。设计了基于神经网络的自主车导向控制器,建立了模糊神经网络控制器的结构,并由实验数据产生训练样本。该控制器通过精确控制两个驱动轮的差动转速实现路径跟踪。实验结果表明采用模糊神经网络的导向控制器能够稳定地实现跟踪导向路径的控制功能。     

探测器交会小天体的UPF自主导航方案

采用基于目标天体信息的光学导航方案实现探测器交会小天体,利用导航相机提高了定轨精度和星历精度。在此基础上,针对深空导航的轨道确定过程中可能存在的初始估计信息误差较大、状态及量测误差不服从高斯分布等问题,将UPF(Unscented Particle Filter)引入到导航方案中。该方案利用UPF在处理非线性非高斯问题上的优势,克服了EKF、UKF、PF等传统滤波方案对非线性非高斯状态模型、量测模型的近似处理所带来的影响。数值仿真表明了该方案的可行性。     

空间目标序列图像识别技术

针对远距/近距空间目标成像的特点,提出一种基于序列图像的多尺度自动目标识别(ATR)方案.该方案综合利用目标的尺度变化、姿态变化及图像特征信息,分别构建多尺度目标分类器、姿态判别器,并估计目标识别结果可信度、相邻帧姿态变化的权重以及目标尺度权重;根据当前帧和上一帧的识别结果,进行目标类别的融合判别.对STK产生的10类仿真空间目标进行测试,试验结果表明:对远距空间目标,由于目标像素少,仅用单帧图像的识别率低,合理利用目标序列图像包含的信息,可有效提高目标识别率.     

一种深空自主导航系统可观测性分析方法

针对非线性系统的可观测性,本文结合微分几何相关理论通过李导数求解系统的可观测矩阵,利用条件数给出了一种衡量系统可观测度的分析方法;将其应用于基于太阳视线矢量的深空自主导航系统的可观测性分析,研究了不同轨道参数对系统可观测性能的影响;为进一步验证导航系统可观测度与状态估计精度之间的关系,结合非线性扩展卡尔曼滤波建立导航算法,对不同可观测度条件下的自主导航系统分别进行仿真分析.从仿真结果可以看出,本文提出的可观测性分析方法是可行的。     

运动目标序列图象的产生

本文在叙述一个三维体素模型XDGM的基础上,讨论了运动目标序列图象产生的方法。在研究了目标的可见光辐射特性和红外辐射特性之后,给出了产生目标可见光和红外序列图象的方法。最后,给出了一些运动目标序列图象的示例。     

动态环境下自主移动机器人的导航复杂性

在自主移动机器人相关技术的研究中，导航技术是其研究核心.动态不确定环境下的路径规划是自主移动机器人导航的关键环节之一，受到了许多学者的关注.多障碍环境下的路径规划，尤其是多障碍动态环境下的路径规划，是一个比较复杂的问题.通过混沌现象对自主移动机器人在动态环境下，利用传感器信息导航的复杂性进行了探讨.通过计算最大Lyapunov指数和描绘功率谱分析图这两种方法，确定了自主移动机器人从传感器上获得的机器人与障碍物间距离信息的时间序列存在混沌现象，揭示了自主移动机器人在动态环境下导航复杂性的原因.     

Study on autonomous satellite navigation from SHAR observations

This paper uses two navigation schemes to prove the potential of a novel autonomous orbit determination with stellar horizon atmospheric refraction measurements. Scheme one needs a single processor and uses an extended Kalman filter. The second scheme needs two parallel processors. One processor uses a batched least-square initial state estimator and a high-precision dynamic state propagator. The other processor uses a real-time orbit predictor. Simulations have been executed respectively for three types (low/medial/high) of satellite orbits on which various numbers of stars are observed. The results show both schemes can autonomously determine the orbits with a considerable performance. The second scheme in general performs a little better than the first scheme.     

一种行星软着陆地形风险评估方法

提出了一种基于信息融合的行星软着陆地形风险评估方法.首先,对着陆导航相机采集的地形灰度图像和激光雷达采集的地形高程数据分别进行地形特征提取;其次,建立着陆区地形的模糊变量和隶属函数,利用模糊推理工具,完成相应的局部特征风险评估;最后,利用基于加权均值的决策级融合算法,完成最后的地形风险评估,给出着陆点分布.对三维数字地...