地形对雷达高度计卫星自主导航精度影响分析

以中低轨道卫星为应用背景,对基于星载雷达高度计的卫星自主导航系统展开研究,着重分析了雷达高度计卫星自主导航中的关键因素,即地形起伏对导航精度的影响。根据实际地形的统计特性,并结合导航精度仿真分析的需要,建立了模拟地形的数学模型;对不同地形条件下雷达高度计卫星自主导航系统的导航精度进行了仿真研究,分析了不同的地形条件对雷达高度计卫星自主导航精度的影响。研究的结论对雷达高度计自主导航技术的实际应用将具有重要的参考价值。     

基于几何位置分析的星敏感器布局研究

针对对地三轴稳定卫星中存在的杂散光严重影响星敏感器测量精度和准确性的问题,在研究日-地-月-星的几何位置的基础上,结合卫星的姿态信息、星敏感器的安装位置,以及视场范围,分析了卫星在轨运行过程中太阳光、月球反射光对星敏感器的影响。此外,根据星敏感器的布局设计状况,探讨给出不同时刻推荐使用的星敏感器方案,进而有效避免杂散光对星敏感器的影响。     

星载海洋雷达高度计中基于FPGA的FFT运算模块的实现及性能分析

FFT运算是星载海洋雷达高度计实时跟踪处理的重要步骤，现代高分辨率雷达高度计要求处理速度更高，这时如果采用软件来进行FFT运算会导致处理时间过长。考虑到上星的需要，提出了一种采用FPGA技术来硬件实现高度计的FFT运算方法，理论和实验结果证明，采用此技术完全能满足高度计有关精度和处理速度的要求，解决了高分辨率星载雷达高度计控制中的一项关键的技术问题。     

面向微小卫星的星敏感器研究

研制了一款新型面向微小卫星的星敏感器,采用商用器件构成以满足微小卫星对小型化的要求.星敏感器由工业镜头、DSP、低功耗CPLD和灰度型CMOS图像传感器组成.为进一步提高测量精度以满足卫星的需求,针对星敏感器的成像模型进行了分析,并用恒星校准的方式补偿了光学参数;对恒星处理算法进行了分析,在图像处理环节特别地采用了中值滤波技术,解决了孤立脉冲噪声对星点提取的影响.基于地球自转的星座跟踪实验表明,所研制的星敏感器样机欧拉角回归标准差为30″,已可实际应用于微小卫星平台.     

组合大视场星敏感器自主定轨方法

在卫星自主轨道确定中,敏感仪器和其使用方法是很关键的问题。如何利用低成本的设备实现高精度自主定轨,足一个值得研究的重要课题。该文提出了一种组合大视场星敏感器自主定轨方法,在该方法中,整个地球在敏感仪器视场范围内,且每个星敏感器能至少观测到星光穿过地球边缘周围附近的一颗恒星。这样既可利用星敏感器的高精度,又可得到观测整个地球边缘附近恒星所需要的大视场;叙述了利用组合大视场星敏感器确定地心的方法;最后运用广义号尔曼滤波算法进行了仿真。考虑到星表、敏感仪器和仪器标定精度,星光大气折射改正以及地球非球形几何改正,其定轨精度估计可达100m～150m．     

基于星敏感器/光纤陀螺的卫星定姿算法

为了达到卫星三轴姿态确定的精度要求,以某一对地定向的小卫星为研究对象,提出了基于滤波算法的星敏感器和光纤陀螺组合定姿的方案。采用四元数的方法建立卫星姿态确定模型,并采用扩展卡尔曼滤波,对得到的卫星姿态误差和陀螺漂移误差信息进行信息融合和相应的修正。仿真结果表明,即使采用中等精度的陀螺组件,也可以实现高精度定姿;并且验证了星敏感器的测量噪声和滤波周期等因素对定姿精度的影响。     

基于STK的卫星星敏感器视场仿真研究

研究卫星无陀螺姿态稳定性优化控制问题,针对在轨星敏感器可能会受到太阳光、月光、地气光等杂散光的干扰,从而降低星敏感器姿态测量精度以及有效姿态率等.首先建立了星敏感器视场遇杂散光的数学模型.为解决上述问题,提出用Satellite Tool Kit(STK)仿真软件进行了杂散光进入星敏感器视场的仿真,并给出了星敏感器遇杂散光的时间段、持续时长等信息.研究方法和仿真结果适用于对任意轨道卫星的星敏感器视场进行杂散光研究,并可用来优化星敏感器在星上的安装方位,对星敏感器的工程设计提供科学指导作用.     

低轨四星时差定位技术研究

文章重点分析影响低轨四星时差定位系统精度的主要因素;首先,从四星时差定位的基本原理出发,对四星时差定位的模型和几何精度因子进行了详细的推导,并通过仿真分析了四星构型、时差测量精度、卫星位置误差、基线长度、星座投影面积等对四星时差定位系统精度的影响;通过比较可知,在相同参数条件下,采用Y形构形,减小时差测量误差、提高卫星定位精度、增加基线长度,增大星座投影面积均等均能够提高该系统的定位精度;在低轨四星定位系统应用场景中,四星构型、卫星绝对位置测量精度、基线长度以及星座投影面积对四星时差定位系统精度影响较大,时差测量精度和卫星相对位置测量精度对四星时差定位系统精度影响较小;而在实际任务中应权衡各因素的效费比,来保证定位精度。     

HY-2 雷达高度计和微波散射计

海洋动力环境卫星(HY22) 是一种获取海洋动力环境信息的专用对地遥感卫星, 计划中的我国第一颗海洋动力环境卫星(HY22A ) 以微波遥感器为主, 包括一台雷达高度计、一台微波散射计和一台多通道微波辐射计。介绍HY22 雷达高度计和微波散射计的系统设计和主要技术指标。
     

基于有源定标器的卫星雷达高度计近海测高基准重建方法研究

利用卫星雷达高度计开展高精度近海高度测量面临诸多问题,重构受污染的近海回波波形,建立近海测高基准是实现高精度近海高度测量的重要基础。介绍一种利用有源定标器重建卫星雷达高度计近海测高基准的方法,以HY-2卫星雷达高度计为例,分别分析了离岸距离大于20km、离岸距离小于2km及离岸距离处于2~20km之间处近海地区雷达高度计回波波形受影响情况,并从理论上推导了该方法建立近海测高基准的精度。在2012年7月5日唐山近海地区HY-2高度计在轨定标试验中,首次观测到近海地区有源定标器转发高度计信号的回波波形,结果表明:利用有源定标器重建卫星雷达高度计近海测高基准的方法可行,该方法将有助于提高近海测高精度。     

基于MSP430的仿生偏振光导航传感器的设计与实现

根据沙漠蚂蚁Cataglyphis的导航机理,采用分段导航算法研制了以MSP430为控制核心的偏振光导航传感器.该传感器利用分段算法通过变化明显的两路电压信号计算导航角,分辨率高,采用混合信号处理器降低传感器功耗,无线通信方式增加了信号传输距离和灵活性,方便应用.分析了传感器导航机理和分段导航算法;设计传感器的硬件电路...     

非线性滤波在组合导航中的应用研究

组合导航系统是现代导航设备的一个主要发展方向,在人类航空、航天等领域被广泛运用.实现高精度、高可靠性、高抗干扰性是任何一种单一的导航系统都难以胜任的.组合导航系统通常以SINS为主导航系统,将GPS等导航定位误差不随时间积累的导航系统作为辅助导航系统,应用传感器信息融合技术和滤波技术,对组合系统的状态变量进行估计,从而给出高精度的导航参数.     

基于测角测距信息火星环绕器导航方法

针对传统的基于天文角度信息的导航方法用于火星环绕器导航应用中存在导航源可见弧段连续性差,导航精度较低等问题,提出了一种适用于火星环绕器组合导航的联邦自适应UKF改进算法。通过引入新的测距导航源,充分利用测角敏感器获得的火卫一和火卫二相对于环绕器的视线矢量信息以及测距敏感器获得的环绕器相对于其它火星在轨航天器的距离信息,运用UKF对环绕器状态进行估计,引入Sage-Husa噪声估计器,抑制非高斯噪声对导航精度的影响,达到提高导航精度的目的。仿真结果表明了所提出的适用于火星环绕器组合导航的联邦自适应UKF改进算法的有效性,火星环绕段导航位置估计精度优于0.4km,速度估计精度优于0.5m/s,相对于传统的天文测角导航,性能提升50%。     

组合导航定位技术在机车安全监控系统中的应用研究

针对目前火车机车监控系统中GPS定位精度低、抗遮蔽性差的问题,提出了一种基于GPS、ADXRS150微硅陀螺仪和机车速度传感器的组合导航定位设计方案,建立了组合导航信息融合算法模型,给出了实验结果数据。在实际应用中准确判断了机车进站轨道,提高了定位精度,为机车的远程监控提供了可靠的位置数据。     

基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现研究

针对目前行人导航对精度的需求,提出了基于微机电系统(MEMS)惯性传感器的行人导航系统.系统置于行人脚面,导航算法依据传统捷联惯性导航,采取基于卡尔曼滤波的补偿累积误差算法和零速检测方法,采用三条件判断法,即传感器三轴的总加速度、总加速度方差和总角速度的三条件满足判断方式,解决了行人导航步行过程中累积的误差补偿与校准.分别以圆形路线和矩形路线验证导航算法的适用性和准确性,对比分析实验结果表明:误差结果控制在5%以内,满足导航要求.     

基于PC104的水下航行器导航系统设计

导航系统是水下航行器的重要组成部分,为了实现水下航行器的精确导航,采用了以PC104工控计算机为核心、GPS定位和惯性导航相结合的导航系统的改进方案,给出了导航系统的工作原理及基本硬件组成,介绍了惯性测量单元、GPS、电子罗盘等传感器与主控计算机进行通讯的各个软件模块的功能,并使用了异步卡尔曼滤波器进行数据融合与航位推算;该系统在提高导航精度的同时还具有通用性,可适用于不同类型的水下航行器。     

偏振光栅导航传感器电子系统设计

偏振光栅导航传感器的电子系统采用了适应图像处理的软硬件体系结构,使其能够实时处理全天域偏振信息,具有更高的分辨率和精度。为了验证这种新体系结构的可行性,并且提供研究图像提取航向信息算法的平台,在阐述偏振光栅导航传感器工作原理的基础上提出其电子系统的设计方案。此电子系统是在现场可编程门阵列(FPGA)上构建的可编程片上系统(SOPC),通过Cameralink协议获取前级偏振检测图像数据,经过硬件化的算法模块和Nios II处理器计算出航向方位,并将结果通过串行通信协议发送上位机。测试显示:此电子系统能够实现偏振图像采集和处理,输出数据更新率高达20 Hz,计算结果精度优于±0.01°,便于图像提取航向信息算法的硬件化验证。     

某型靶弹高度导航系统的设计

为某型靶弹设计高度导航系统;由于靶弹是模拟飞机的巡航飞行,其高度在12000~15000 m,所以靶弹对其高度导航精度要求较高;通过对大气数据包括气压随高度的变化、温度随高度的变化、空气密度随高度的变化等的研究,设计了一套大气机惯导组合导航系统,硬件系统用MOTOROLA MPX2100压力传感器、单片机和XW-IMU5200惯导等为主的器件搭建,硬件系统设计为以固定时间间隔气压传感器修正惯导系统;通过对惯导误差、气压高度模型和大气数据等的分析,并针对靶弹飞行特性,简化了气压高度公式;在软件上应用了卡尔曼滤波进一步提高其计算精度;该系统具有精度高、可靠性强、重量轻体积小、造价低廉等优点。     

Research on the strategy of angles-only relative navigation for autonomous rendezvous

This paper considers the problem of angles-only relative navigation for autonomous rendezvous. Methods for determining degree of observability (DOO) and latent range information of orbital maneuver are proposed for analyzing and enhancing the precision of relative position and velocity estimation. The equations of angles-only relative navigation are set forth on the condition that optical camera is the only viable sensor for relative measurement, and expressions for the DOO of relative navigation are obtain...     

一种三探头磁通门传感器的设计

磁通门技术应用于工程当中,主要为方向测量和磁场强度测量.国内磁通门技术应用于导航领域还比较少,我们设计了一种三探头磁通门传感器用于车体航向和姿态角的测量,详细介绍了三探头磁通门传感器的设计原理和测角原理.最后通过实验测量,并对传感器的测试结果进行了修正,达到了工程应用中对测角精度的要求.